Tmcp型大厚度高強韌性鋼板及其生產方法

　　【技術領域】

　　[0001] 本發明涉及一種高強韌性鋼板及其生產方法，尤其是一種TMCP型大厚度高強韌 性鋼板及其生產方法。

　　【背景技術】

　　[0002] 隨著國內中厚板裝備水平的快速升級，在保證鋼板力學性能的前提下，不斷降低 成本，優化工藝，提高生產效率，同時，TMCP乳制技術得到了更廣泛的應用，大量的TMCP中 厚板產品和生產工藝被開發和應用，來滿足市場上對TMCP型大厚度低合金鋼板的日益增 大的需求，目前國內外許多鋼廠已成功開發TMCP (或TMCP+回火）為主要交貨狀態的低合 金高強鋼產品，成功替代調質、正火等熱處理工藝，大大降低了生產成本。

　　[0003][0004][0005]

　　【發明內容】

　　[0006] 本發明要解決的技術問題是提供一種低成本的TMCP型大厚度高強韌性鋼板；本 發明還提供了一種工藝簡單的TMCP型大厚度高強韌性鋼板的生產方法。

　　[0007] 為解決上述技術問題，本發明由下述重量百分含量的成分組成：C 0.06%~ 0· 08%，Si 0· 20% ~0· 40%，Mn L 40% ~L 50%，P 彡 0· 015%，S 彡 0· 005%，Nb 0· 020% ~ 0. 030%，Alt 0. 030%~0. 050%，余量為Fe和不可避免的雜質，焊接裂紋敏感性指數 Pcm < 0. 20%。

　　[0008] 本發明所述鋼板的最大厚度為110mm。

　　[0009] 本發明在低碳的基礎上，單加適量微合金元素 Nb，不受其它微合金元素影響，其它 微合金元素不額外加入，少量存在則認為是殘余。主要考慮是加入Nb元素是現代控制乳制 工藝的需要，該元素可在鋼中與C、N結合成碳化物、氮化物及碳氮化合物，這些化合物具有 高溫時溶解，低溫時析出的特點，因此可以在鋼坯加熱時阻礙原奧氏體晶粒長大，在乳制過 程中抑制再結晶及再結晶后的晶粒長大，在低溫時起到析出強化作用。

　　[0010] 本發明方法包括冶煉、連鑄、加熱、TMCP乳制和冷卻過程；所述連鑄過程所得連鑄 坯由下述重量百分含量的成分組成如上所述； 所述TMCP乳制過程：采用II階段乳制；I階段乳制溫度為1000°C~1150°C ;II階段 的開乳溫度為840 °C~860 °C，終乳溫度為800 °C~820 °C。

　　[0011] 本發明方法所述TMCP乳制過程：I階段中，單道次壓下率多20%，累計壓下率為 70%~80%，晾鋼厚度為I. 5T~2. 5T，T為成品的毫米厚度（即II階段乳制后的鋼板厚度)； II階段中，單道次壓下率多10% ;兩個階段的乳制總道次控制在10~16道次。

　　[0012] 本發明方法所述加熱過程：加熱溫度為1220°C~1240°C，加熱系數9~Ilmin/ cm，均熱段在爐時間^ 50min。

　　[0013] 本發明方法所述冷卻過程：采用ACC冷卻，冷卻速度為4°C /s~8°C /s，上下水比 控制在1:1. 1~1:1. 80,鋼板返紅溫度500°C~550°C。

　　[0014] 本發明方法所述連鑄過程：以10°C~25°C的過熱度、0. 8~1.0 m/min連鑄拉速制 得連鑄坯。所述連鑄坯規格為300mm*2400mm。

　　[0015] 本發明方法的原理為：（1)本發明利用Nb可以顯著提高奧氏體再結晶溫度，在此 溫度區間進行大的單道次變形，伴隨Nb的碳氮化物的形變誘導析出，阻礙奧氏體回復和再 結晶，從而有效細化奧氏體晶粒。在非再結晶區進行多道次累積變形，并在Ar3左右終乳后 進行強冷，乳后弛豫析出和控冷等措施起到固溶強化、位錯強化、沉淀強化、細化晶粒等作 用，大大提高了材料的強度和韌性。

　　[0016] (2)進一步的，對于含鈮的微合金鋼，考慮到微合金元素 Nb的固溶問題，使鈮的析 出相充分回溶，確定鋼坯加熱溫度控制在1220°C~1240°C范圍內，加熱系數9~llmin/cm。

　　[0017] 采用上述技術方案所產生的有益效果在于：（1)本發明成分簡單，僅添加適量的 微合金元素 Nb，不加入V、Ti、Ni等多種貴重元素；生產成本相對低廉，增加了規模生產的可 能性。（2)本發明是以貝氏體、鐵素體、珠光體、馬氏體為主的混合組織，具有良好的綜合力 學性能。（3)具有更好的成分與強韌性的匹配，確保鋼板具有優良的綜合力學性能，特別是 在_40°C的低溫下板厚1/2的沖擊性能較好，可廣泛應用于制造耐低溫極寒氣候下的建筑 及工程用鋼。

　　[0018] 本發明方法以低C為基礎，單加微合金元素 Nb，通過TMCP乳制工藝生產出最大厚 度達IlOmm且保板厚1/2低溫性能的高強韌的鋼板；降低了鋼板成分成本，簡化了乳制工 藝；所得鋼板的力學性能不僅屈服強度彡400MPa，抗拉強度彡520MPa，屈強比彡0. 85,延伸 率彡20%，并且在-40°C沖擊溫度下鋼板厚度1/4和1/2的沖擊功多在150J以上。因此，本 發明方法具有生產成本低、工藝簡單、產品性能優良、產品綜合力學性能穩定的特點。

　　[0019] 本發明方法采用常規的冷卻速度（4~8°C /S)，在乳制控冷過程中對乳機參數的 調節要求不高，更不需要利用乳機的極限能力來達到超快速冷卻，工藝制度寬松，這在實際 批量生產中更易操作及實現。

　　【附圖說明】

　　[0020] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。

　　[0021] 圖1為本發明實施例1中50mm鋼板板厚1/4 (500X)的顯微組織； 圖2為本發明實施例1中50mm鋼板板厚1/2 (500X)的顯微組織； 圖3為本發明實施例3中70mm鋼板板厚1/4 (500X)的顯微組織； 圖4為本發明實施例3中70mm鋼板板厚1/2 (500X)的顯微組織； 圖5為本發明實施例4中80mm鋼板板厚1/4 (500X)的顯微組織； 圖6為本發明實施例4中80mm鋼板板厚1/2 (500X)的顯微組織； 圖7為本發明實施例6中IlOmm鋼板板厚1/4 (500X)的顯微組織； 圖8為本發明實施例6中IlOmm鋼板板厚1/2 (500X)的顯微組織。

　　【具體實施方式】

　　[0022] 本TMCP型大厚度高強韌性鋼板采用下述成分配比和生產方法：化學成分配比見 表1，余量為Fe和不可避免的雜質。

　　[0023] 表1 :各實施例的化學成分（wt%)

　　本TMCP型大厚度高強韌性鋼板的生產方法包括：冶煉、連鑄、加熱、TMCP乳制和冷卻過 程；所述冶煉過程中，精煉全程吹氬，真空前加入Fe-Ca線250m以上。各實施例具體的生產 工藝如下所述。

　　[0024] 實施例1 :將經過冶煉后的鋼水，以10°C的過熱度、0. 9m/min連鑄拉速制得規格為 300mm*2400mm的連鑄坯；冷卻后的連鑄坯進行加熱，加熱溫度為1230°C，加熱系數IOmin/ cm，均熱段加熱時間(在爐時間）56min。采用II階段乳制，I階段(完全再結晶區）乳制溫 度為1000°C~1050°C，單道次壓下率多20%，累計壓下率80%，中間待溫厚度（晾鋼厚度） 120mm ;11階段(非再結晶區）開乳溫度845°C~855°C，終乳溫度800°C~820°C，單道次壓 下率彡10%，乳制總道次控制在16道次。乳后采用ACC冷卻，冷卻速度為6°C /s，上下水比 控制在1:1. 50,鋼板返紅溫度520°C~540°C ;冷卻后即可得到厚度規格為50_的TMCP型 尚強初性鋼板。

　　[0025] 實施例2 :將經過冶煉后的鋼水，以18°C的過熱度、0. 9m/min連鑄拉速制得規格為 300mm*2400mm的連鑄坯；冷卻后的連鑄坯進行加熱，加熱溫度為1240°C，加熱系數IOmin/ cm，均熱段加熱時間（在爐時間）50min。采用II階段乳制，I階段乳制溫度為1050°C~ 1KKTC，單道次壓下率多20%，累計壓下率74%，中間待溫厚度150mm ;11階段(非再結晶區） 開乳溫度845°C~855°C，終乳溫度800°C~810°C，單道次壓下率彡10%，乳制總道次控制 在13道次。乳后采用ACC冷卻，冷卻速度為5°C /s，上下水比控制在1:1. 10,鋼板返紅溫度 520°C~540°C ;冷卻后即可得到厚度規格為60_的TMCP型高強韌性鋼板。

　　[0026] 實施

　　例3 :將經過冶煉后的鋼水，以20°C的過熱度、0. 8m/min連鑄拉速制得規格為 300mm*2400mm的連鑄坯；冷卻后的連鑄坯進行加熱，加熱溫度為1235°C，加熱系數IOmin/ cm，均熱段加熱時間(在爐時間）70min。采用II階段乳制，I階段(完全再結晶區）乳制溫 度為1040°C~1080°C，單道次壓下率多20%，累計壓下率77%，中間待溫厚度（晾鋼厚度） 130mm ;11階段(非再結晶區）開乳溫度850°C~860°C，終乳溫度800°C~820°C，單道次壓 下率彡12%，乳制總道次控制在14道次。乳后采用ACC冷卻，冷卻速度為7°C /s，上下水比 控制在1:1. 50,鋼板返紅溫度520°C~550°C ;冷卻后即可得到厚度規格為70mm的TMCP型 尚強初性鋼板。

　　[0027] 實施例4 :將經過冶煉后的鋼水，以15°C的過熱度、0. 9m/min連鑄拉速制得規格為 300mm*2400mm的連鑄坯；冷卻后的連鑄坯進行加熱，加熱溫度為1235°C，加熱系數Ilmin/ cm，均熱段加熱時間（在爐時間）70min。采用II階段乳制，I階段乳制溫度為1040°C~ 1080°C，單道次壓下率多20%，累計壓下率75%，中間待溫厚度140mm ;11階段(非再結晶區） 開乳溫度850°C~860°C，終乳溫度800°C~820°C，單道次壓下率彡15%，乳制總道次控制 在14道次。乳后采用ACC冷卻，冷卻速度為7°C /s，上下水比控制在1:1. 60,鋼板返紅溫度 510°C~540°C ;冷卻后即可得到厚度規格為80_的TMCP型高強韌性鋼板。

　　[0028] 實施例5 :將經過冶煉后的鋼水，以17°C的過熱度、1.0 m/min連鑄拉速制得規格為 300mm*2400mm的連鑄坯；冷卻后的連鑄坯進行加熱，加熱溫度為1220°C，加熱系數IOmin/ cm，均熱段加熱時間（在爐時間）90min。采用II階段乳制，I階段乳制溫度為1070°C~ 1120°C，單道次壓下率多22%，累計壓下率73%，中間待溫厚度200mm ;11階段(非再結晶區） 開乳溫度840°C~850°C，終乳溫度810°C~820°C，單道次壓下率彡12%，乳制總道次控制 在12道次。乳后采用ACC冷卻，冷卻速度為4°C /s，上下水比控制在1:1. 30,鋼板返紅溫度 510°C~530°C ;冷卻后即可得到厚度規格為IOOmm的TMCP型高強韌性鋼板。

　　[0029] 實施例6 :將經過冶煉后的鋼水，以25°C的過熱度、0. 9m/min連鑄拉速制得規格為 300mm*2400mm的連鑄坯；冷卻后的連鑄坯進行加熱，加熱溫度為1238°C，加熱系數9min/ cm，均熱段加熱時間（在爐時間）85min。采用II階段乳制，I階段乳制溫度為IKKTC~ 1150°C，單道次壓下率多20%，累計壓下率70%，中間待溫厚度165mm ;11階段(非再結晶區） 開乳溫度850 °C~860 °C，終乳溫度800 °C~810 °C，單道次壓下率彡10%，乳制總道次控制 在10道次。乳后采用ACC冷卻，冷卻速度為8°C /s，上下水比控制在1:1. 80,鋼板返紅溫度 500°C~540°C ;冷卻后即可得到厚度規格為IlOmm的TMCP型高強韌性鋼板。

　　[0030] 上述各實施例所得鋼板進行力學性能檢驗，得到的力學性能見表2。

　　[0031] 表2 :各實施例鋼板的力學性能

　　由表2的力學性能檢驗結果可以看出，通過本方法生產出的鋼板性能優良；所得鋼板 的力學性能不僅屈服強度彡400MPa，抗拉強度彡520MPa，屈強比彡0. 85,延伸率彡20%，并 且在-40°C沖擊溫度下鋼板厚度1/4和1/2的沖擊功多在150J以上。

　　[0032] 實施例1、3、4和6所得鋼板的板厚1/4和1/2 (500X)的顯微組織見圖1~圖8。 如圖1~圖8所示，采用TMCP工藝，再結晶區乳制時道次變形能夠滲透到整個厚度方向，奧 氏體晶粒被充分破碎，晶粒得到充分的壓扁，有利于晶粒細化；各乳制工藝下的鋼板均無明 顯的帶狀組織，都是以貝氏體(粒狀貝氏體或板條貝氏體)、鐵素體、珠光體、馬氏體為主的 混合組織，不同的是每組照片中各相組織所占的比例不同；鋼板在擁有較高強度的同時，還 具有較好的塑形和韌性，綜合機械性能較好。

　　[0033] 本發明并不局限于上述實施例，按照本發明提供的成分要求和生產工藝要求，均 可實施。

　　【主權項】

　　1. 一種TMCP型大厚度高強韌性鋼板，其特征在于，其由下述重量百分含量的成分組 成：C 0? 06% ~0? 08%，Si 0? 20% ~0? 40%，Mn L 40% ~L 50%，P 彡 0? 015%，S 彡 0? 005%，Nb 0. 020%~0. 030%，Alt 0. 030%~0. 050%，余量為Fe和不可避免的雜質，Pcm彡0. 20%。2. 根據權利要求1所述的TMCP型大厚度高強韌性鋼板，其特征在于：所述鋼板的最大 厚度為IlOnmio3. -種TMCP型大厚度高強韌性鋼板的生產方法，其特征在于：其包括冶煉、連鑄、加 熱、TMCP乳制和冷卻過程；所述連鑄過程所得連鑄坯由下述重量百分含量的成分組成： C 0? 06% ~0? 08%，Si 0? 20% ~0? 40%，Mn L 40% ~L 50%，P 彡 0? 015%，S 彡 0? 005%，Nb 0. 020%~0. 030%，Alt 0. 030%~0. 050%，余量為Fe和不可避免的雜質，Pcm彡0. 20% ; 所述TMCP乳制過程：采用II階段乳制；I階段乳制溫度為1000°C~1150°C ;II階段 的開乳溫度為840 °C~860 °C，終乳溫度為800 °C~820 °C。4. 根據權利要求3所述的TMCP型大厚度高強韌性鋼板的生產方法，其特征在于，所 述TMCP乳制過程：I階段中，單道次壓下率多20%，累計壓下率為70%~80%，晾鋼厚度為 1. 5T~2. 5T，T為成品的毫米厚度；II階段中，單道次壓下率多10% ;兩個階段的乳制總道 次控制在10~16道次。5. 根據權利要求3所述的TMCP型大厚度高強韌性鋼板的生產方法，其特征在于， 所述加熱過程：加熱溫度為1220°C~1240°C，加熱系數9~llmin/cm，均熱段在爐時間 多 50min〇6. 根據權利要求3所述的TMCP型大厚度高強韌性鋼板的生產方法，其特征在于，所述 冷卻過程：采用ACC冷卻，冷卻速度為4°C /s~8°C /s，上下水比控制在I: I. 1~1:1. 8,鋼 板返紅溫度500 °C~550 °C。7. 根據權利要求3~6任意一項所述的TMCP型大厚度高強韌性鋼板的生產方法，其特 征在于，所述連鑄過程：以l〇°C~25°C的過熱度、0. 8~1.0 m/min的連鑄拉速制得連鑄坯。8. 根據權利要求7所述的TMCP型大厚度高強韌性鋼板的生產方法，其特征在于：所述 連鑄坯規格為300mm*2400mm。

　　【專利摘要】本發明公開了一種TMCP型大厚度高強韌性鋼板及其生產方法，其由下述重量百分含量的成分組成：C？0.06%～0.08%，Si？0.20%～0.40%，Mn？1.40%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb？0.020%～0.030%，Alt？0.030%～0.050%，余量為Fe和不可避免的雜質，Pcm≤0.20%。本鋼板成分簡單，僅添加適量的微合金元素Nb，不加入V、Ti、Ni等貴重元素；生產成本低廉，增加了規模生產的可能性。本鋼板是以貝氏體、鐵素體、珠光體、馬氏體為主的混合組織，具有良好的綜合力學性能；具有更好的成分與強韌性的匹配，確保鋼板具有優良的綜合力學性能，特別是在-40℃的低溫下板厚1/2的沖擊性能較好，可廣泛應用于制造耐低溫極寒氣候下的建筑及工程用鋼。本方法具有生產成本低、工藝簡單、產品性能優良、產品綜合力學性能穩定的特點。

　　【IPC分類】C22C38/12, C22C33/04, C21D8/02

　　【公開號】CN105018838

　　【申請號】CN201510435434

　　【發明人】王曉書, 韋明, 謝良法, 張朋, 張志軍, 高雅, 張海軍, 徐騰飛

　　【申請人】舞陽鋼鐵有限責任公司

　　【公開日】2015年11月4日

　　【申請日】2015年7月23日