一种经济型空冷双相低屈强比钢板及其生产工艺

摘要

本发明涉及一种经济型空冷双相低屈强比钢板及其生产工艺，包括以下重量百分比含量的化学成分组成：C：0.07～0.09％，Si：0.70～0.90％，Mn：1.90～2.10％，P≤0.015％，S≤0.008％，Cr：0.90～1.10％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过控制Mn/C比为21～25，Si+Mn+Cr含量为3.5％～3.7％，采用低温轧制工艺，轧后空冷即可得到铁素体+马氏体双相组织，制得的钢板成品厚度≥15mm，屈服强度R

说明书

技术领域

本发明涉及一种低屈强比钢板，特别涉及一种经济型空冷双相低屈强比钢 板及其生产工艺。

背景技术

高强钢是重要的工程结构材料之一，广泛应用于桥梁结构、建筑结构、机 械制造等领域中。高强钢各项性能中的一个重要技术指标是屈强比，在安全性 要求较高的工程构件中，对所用钢板的屈强比均有严格的要求。随着高强钢强 度等级的提升，屈强比这一安全性指标的要求也越来越高。同时，随着社会和 经济的发展，钢铁工业面临着资源价格高涨、需求趋缓、环境等问题。因此， 减少钢材的合金添加量，减少生产工序，开发出经济型、具有优良综合机械性 能和使用性能的低屈强比钢铁材料，已成为钢铁企业的一项重要研究方向。

目前已有不少低屈强比钢板的制造专利，从成分来看，大多加入了贵重金 属如Ni、Mo等，增加了钢板的生产成本，如CN101619423A，CN101775552A， CN101497972A，CN101660108A，CN101660099A，CN101775561A， CN101985725A，CN101649420A等，采用的是Ni、Mo、Cu成分体系，增加了 合金成本。从生产工艺特点来看，目前低屈强比钢板的研制和生产，大部分都 是采用离线热处理的方法，以获得低屈强比高强度的性能要求，例如 CN1786246A，CN101328564A，CN101260495A，CN101613828A，CN102011068A 等专利采用亚温淬火、亚温淬火+回火等热处理工艺，虽然用上述方法可以大幅 度降低钢板的屈强比，但多出的热处理工序使得生产周期较长，成本增加，生 产效率低。

专利CN101857942A，CN102212743A等采用不含Ni、Mo成分体系，且其 组织为铁素体+马氏体双相组织，但其生产钢板为卷板，厚度≤10mm，而本发明 的高强钢板为宽厚板，厚度≥15mm。

发明内容

本发明的目的在于提出一种经济型空冷双相低屈强比钢板及其生产工艺 艺。通过对合金成分合理设计，控制Mn/C比为21～25，Si+Mn+Cr含量为 3.5％～3.7％，采用低温轧制工艺，轧后空冷即可得到铁素体+马氏体双相组织， 制得的钢板成品厚度≥15mm，屈服强度R_p0.2≤440MPa，抗拉强度R_m≥690MPa， 断后伸长率≥14％，屈强比(R_p0.2/R_m)≤0.64，-20℃冲击功≥60J。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述钢板以重量百分比计的化学成分组成如下：C：0.07～0.09％，Si： 0.70～0.90％，Mn：1.90～2.10％，P≤0.015％，S≤0.008％，Cr：0.90～1.10％，其余 为Fe和不可避免的杂质，并满足Mn/C比为21～25，Si+Mn+Cr含量为3.5％～3.7％。

以下对本发明的经济型空冷双相低屈强比钢板中所含组分的作用及其用量 的选择具体分析说明：

C：C一方面具有扩大铁碳合金的奥氏体相区、稳定奥氏体的作用；另一方 面又具有使钢产生加工硬化的作用。随着含碳量的提高，钢的韧性下降，其韧 脆转变温度升高。因此，为了保证钢具有良好的低温韧性，应尽量降低钢的含 碳量。本发明中，C含量选择在0.07～0.09％。

Si：Si虽然可以增加钢的强度，但同时使钢的韧脆转变温度升高，因此Si 含量控制在0.70～0.90％。

Mn：Mn在一定条件下具有稳定奥氏体、提高钢的低温韧性的作用，但过 量的Mn易形成偏析。为了保证钢具有良好的低温韧性，应尽量降低钢的含碳量 并适当提高其含锰量，控制钢的锰碳比(Mn/C)为21～25。

Cr：Cr对钢中的奥氏体具有两方面的作用，一方面缩小奥氏体相区，促使 形成铁素体；另一方面，当温度降低时，阻碍和延迟奥氏体向马氏体的转变， 具有抑制相变的作用。因此Cr的含量控制在0.9～1.10％。

P、S：P、S为钢中的有害元素，实际生产中控制越低越好，但是考虑到炼 钢可操作性和成本，控制P≤0.015％，S≤0.008％。

一种经济型空冷双相低屈强比钢板的生产工艺，其包括如下步骤：

1)按上述成分熔炼并连铸成板坯，对连铸坯进行加热，加热温度为 1150～1180℃；

2)控制轧制，粗轧开轧温度≤990℃，粗轧终轧温度≥900℃，粗轧总压下量 为35～65％，之后待温；待温时采用中间坯冷却装置进行浇水冷却，当温度冷却 至800℃以下时，进行精轧，精轧开轧温度780～800℃，精轧终轧温度为 700～720℃，精轧总压下量为45～75％；轧后置冷床上空冷至室温。

本生产工艺中，粗轧采用较低的温度，为900～990℃，其目的是，奥氏体变 形过程中会发生动态再结晶，或者在变形之后的道次间隔时间内发生静态再结 晶，通过再结晶过程的反复进行，得到细小的奥氏体晶粒；待温时采用中间坯 冷却装置进行冷却，有两个目的，一是可使得粗轧过程中的再结晶晶粒迅速降 至再结晶温度以下而来不及长大，防止奥氏体晶粒粗化，二是可以减少待温时 间，加快生产节奏；采用800～700℃进行低温精轧，其总压下量为45～75％，目 的是通过大量的变形来促使形变诱导铁素体相变的产生，使得组织中优先发生 铁素体相变，而残余的奥氏体在后续空冷过程中发生马氏体转变，从而得到空 冷铁素体+马氏体双相组织的目的。

本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和 积极效果：

1、本发明合金成分中未添加高成本的Nb、V等细化晶粒元素，仅通过控 制轧制工艺来细化晶粒，达到高强高韧的目的。合金成分中未添加昂贵的Ni、 Mo等提高低温韧性和促进相变的元素，仅通过控制Mn/C比在21～25，采用低 温轧制后，通过形变诱导铁素体相变来保证钢板的低温韧性，控制Si+Mn+Cr 在3.5％～3.7％之间，可保证控轧后，在空冷过程中发生马氏体相变。

2、通过合理设计化学成分，控制Mn/C比为21～25，Si+Mn+Cr含量为 3.5％～3.7％，采用低温轧制+空冷工艺，可得到屈服强度R_p0.2≤440MPa，抗拉强 度R_m≥690MPa，断后伸长率≥14％，屈强比(R_p0.2/R_m)≤0.64，-20℃冲击功≥60J的 铁素体+马氏体双相钢。

3、空冷双相低屈强比钢板成分简单，无任何贵重合金元素，生产工艺宽松， 无控冷，无需后续热处理，周期短，成本低，生产效率高。

附图说明

图1为实施例1中钢板纵截面1/4处500倍和1000倍的显微组织照片；

图2为实施例2中钢板纵截面1/4处500倍和1000倍的显微组织照片；

具体实施方式

以下结合附图及若干较佳实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明， 但不限于此。

实施例1

该钢由以下组分组成(wt％)：C：0.08％，Si：0.80％，Mn：2.0％，P≤0.015％， S≤0.008％，Cr：0.90％，其余为Fe和不可避免的杂质，并满足Mn/C比为25， Si+Mn+Cr含量为3.7％。

1)按上述成分熔炼并连铸成板坯，对连铸坯进行加热，加热温度为 1150～1180℃；

2)控制轧制，粗轧开轧温度≤990℃，粗轧终轧温度≥900℃，粗轧总压下量 为35～65％，之后待温；待温时采用中间冷却装置进行浇水冷却，当温度冷却至 800℃以下时，进行精轧，精轧开轧温度780～800℃，精轧终轧温度为700～720℃， 精轧总压下量为45～75％；成品板厚为15mm，轧后置冷床上空冷至室温。

得到钢板的力学性能见表1。

实施例2

该钢由以下组分组成(wt％)：C：0.08％，Si：0.80％，Mn：1.9％，P≤0.015％， S≤0.008％，Cr：0.9％，其余为Fe和不可避免的杂质，并满足Mn/C比为23.8， Si+Mn+Cr含量为3.6％。

1)按上述成分熔炼并连铸成板坯，对连铸坯进行加热，加热温度为 1150～1180℃；

2)控制轧制，粗轧开轧温度≤990℃，粗轧终轧温度≥900℃，粗轧总压下量 为35～65％，之后待温；待温时采用中间冷却装置进行浇水冷却，当温度冷却至 800℃以下时，进行精轧，精轧开轧温度780～800℃，精轧终轧温度为700～720℃， 精轧总压下量为45～75％；成品板厚为15mm，轧后置冷床上空冷至室温。

得到钢板的力学性能见表1。

表1本发明实施例1、2涉及的空冷双相低屈强比钢板力学性能

  R_p0.2/MPa R_m/Mpa A/％ R_p0.2/R_m-20℃纵向KV2/J 实施例1 399 779 14.7 0.51 145,128,149 实施例2 432 696 14.7 0.62 76,62,80

注：拉伸试样采用标距为φ8×40mm的棒状试样；夏比冲击试样尺寸为10×10×55mm。