一種低碳高鈮超高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種低碳高鈮超高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)用鋼板，其化學(xué)成分：Ｃ０．０１５％～０．０７５％、Ｓｉ０．２０％～０．５０％、Ｍｎ１．６３％～２．０％、Ｎｂ０．０８１％～０．１２％、Ｔｉ０．００５％～０．０３０％、Ｂ０．０００５％～０．００３０％、Ｃｒ０．５０％～０．９５％、Ｃｕ０．７０％～１．２５％、Ｎｉ０．５０％～１．５０％、Ｍｏ０．３０％～０．６０％、Ａｌ↓［ｓ］０．０１０％～０．０５０％，余量為Ｆｅ及不可避免的雜質(zhì)。該鋼板的制造方法：鐵水預(yù)處理－轉(zhuǎn)爐冶煉－精煉－連鑄－軋制，軋制過程采用ＨＴＰ＋ＲＰＣ工藝，軋前加熱溫度為１１４０～１２２０℃，采用兩階段控軋。本發(fā)明專利技術(shù)采用低Ｃ高Ｎｂ，提高了未再結(jié)晶控軋開軋溫度，待溫時(shí)間短，生產(chǎn)效率高；碳含量和碳當(dāng)量低，焊接性能良好；采用ＨＴＰ＋ＲＰＣ＋回火工藝能獲得韌性、塑性良好，屈服強(qiáng)度≥９６０Ｎ／ｍｍ↑［２］級(jí)別的焊接結(jié)構(gòu)用鋼板。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于金屬材料
，尤其涉及一種低合金高性能鋼板及 其制造方法。
技術(shù)介紹
目前工程機(jī)械、重載卡車、水泥泵車、半掛車、集裝箱、水電站壓 力管道等領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)是使用越來越多的高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu) 鋼，其目的主要是減輕自重，提高運(yùn)載能力，節(jié)約能源。同時(shí)也要求超 高強(qiáng)度鋼板具有成本低、焊接性能良好、低溫沖擊韌性高等特點(diǎn)。國(guó)際上有關(guān)屈服強(qiáng)度在960MPa左右的超高強(qiáng)度鋼板的制造方法已 經(jīng)形成多項(xiàng)專利，例如新日本制鐵株式會(huì)社在中國(guó)申請(qǐng)的公開號(hào)為CN1148416A名稱為"具 有低屈服比和優(yōu)良低溫韌性的高強(qiáng)度干線用管鋼"的專利中以及在其另 一個(gè)公開號(hào)為CN1146784A154名稱為"低溫韌性優(yōu)良的可焊性高強(qiáng)度鋼" 的專利中，公開了一種低溫韌性、可焊性優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度為950MPa以 上的超高強(qiáng)度鋼。它是在低C——高M(jìn)n——Ni——Mo——Nb——微量 Ti系鋼中進(jìn)一步添加Cu、B、Cr、Ca、V等元素。其Nb含量0.01% 0.10%， 而實(shí)施例中其Nb含量在0.041%以下，導(dǎo)致未再結(jié)晶區(qū)開軋溫度必須在 95(TC以下，這樣使中間待溫時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)其屈服強(qiáng)度沒能達(dá)到960MPa 以上。在埃克森美孚上游研究公司和新日本制鐵株式會(huì)社申請(qǐng)的授權(quán)公告 號(hào)為CN1087356C名為"具有優(yōu)異韌性的超高強(qiáng)度可焊接含硼鋼"的中 國(guó)專利中公開一種超高強(qiáng)度含硼鋼，該鋼拉伸強(qiáng)度至少約900MPa,采用 在奧氏體發(fā)生再結(jié)晶的第一溫度區(qū)間通過一道或多道熱軋將板坯減薄至鋼板，接著在低于上述第一溫度區(qū)間且高于冷卻期間奧氏體開始轉(zhuǎn)變成 鐵素體溫度的第二溫度區(qū)間通過一道或多道熱軋，將上述鋼板淬火至一 合適的淬火終了溫度，停止淬火，將上述鋼板空冷至室溫。該鋼中含有鐵和下述重量百分比的添加元素0.03% 0.10%C， 1.6% 2.1%Mn， 0.01 % 0.10%Nb， 0.01% 0.10%V， 0.2% 0.5%Mo， 0.005 % 0.03%Ti， 0.0005% 0.0020%B，更進(jìn)一步的特征為該鋼中0.3《Ceq《0.7，且Pcm 《0.35，并可以加入其它合金元素。其Nb含量0.01% 0.10°/。，優(yōu)化區(qū) 間0.03°/。 0.06%，而實(shí)施例中其Nb含量在0.032Q/。以下，最終屈服強(qiáng)度 難以達(dá)到960MPa以上。寶山鋼鐵股份有限公司申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?00510024775.3的"屈服強(qiáng) 度960MPa以上超高強(qiáng)度鋼板及其制造方法"專利提供了一種屈服強(qiáng)度 可達(dá)到960MPa以上的超高強(qiáng)度鋼板，其成分中C0.08%— 0.18%， Nb0.01% 0.1%。其生產(chǎn)方法將鋼坯加熱至1100 1250°C，在奧氏體 可發(fā)生再結(jié)晶區(qū)將鋼坯軋制成鋼板；在奧氏體未發(fā)生再結(jié)晶區(qū)將鋼板軋 制成最終厚度的鋼板，終軋溫度860 920°C;以不低于約5°C / S的冷卻 速度將鋼板冷卻至低于MS MS+100'C的冷卻終止溫度；對(duì)冷卻后的鋼 板進(jìn)行回火以提高性能。實(shí)施例中其Nb含量在0.07"/。以下，且其碳含 量大部分都在0.11%以上(除一個(gè)實(shí)例為0.08%外)，這樣不但影響焊接性 能和低溫韌性，而且中間待溫時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。由以上專利文獻(xiàn)可知，目前屈服強(qiáng)度在960MPa左右的超高強(qiáng)度鋼板 技術(shù)存在以下不足①由于沿用傳統(tǒng)的控軋控冷工藝，鋼中Nb含量普遍 較低，致使未再結(jié)晶控軋開軋溫度低，軋機(jī)負(fù)荷大，待溫時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn) 效率低。②C含量偏高，影響焊接性能。③鋼板強(qiáng)度級(jí)別偏低，大部分 難以達(dá)到960MPa以上。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的未再結(jié)晶控軋溫度低，軋機(jī)負(fù)荷大，待溫 時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，焊接性能差，鋼板強(qiáng)度級(jí)別偏低等缺陷，本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種屈服強(qiáng)度》960N/mm2級(jí)別的 超高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)用鋼及其生產(chǎn)方法。本專利技術(shù)低碳高鈮超高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)用鋼板的化學(xué)成分重量百分比 為C0.015% 0.075%、 Si0.20% 0.50%、 Mnl.63% 2.0%、 Nb0.081% 0.12%、 Ti0.005% 0.030%、 B0.0005o/o 0.0030%、 Cr0.50% 0.95%、 CuO.70% 1.25% 、 NiO.50% 1.50% 、 MoO.30% 0.60% 、 A1S0.010% 0.050°/。、 P《0.025%、 S《0.015%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本專利技術(shù)低碳高鈮超高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)用鋼板以重量百分比計(jì)還含有V 《0.07%;所述鋼中的Ni含量根據(jù)Cu含量而定，且Ni/Cu》0.5。本專利技術(shù)低碳高鈮超高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)用鋼板的制造方法包括以下工藝步驟鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐冶煉一精煉一連鑄一軋制，其特點(diǎn)是軋制過程采用HTP+RPC工藝，軋前加熱溫度為U40 122(TC，采用兩階段控軋， 再結(jié)晶區(qū)軋制溫度》100(TC，未再結(jié)晶區(qū)軋制溫度為970°C (Ar3 + 0 °C 100°C)，未再結(jié)晶區(qū)積累變形量大于60%，軋后弛豫時(shí)間10 150s， 隨后加速冷卻，冷卻速度為10 40°C/S,終止冷卻溫度《40(TC，之后空 冷，最后對(duì)鋼板進(jìn)行回火處理，回火溫度為500 680°C。本專利技術(shù)鋼化學(xué)成分以低C高Nb為基本特征，以成本低廉的Mn、 Cr、 Cu等元素作為主要添加元素，適當(dāng)添加Mo、 B等元素，為了保證鋼板 表面質(zhì)量，根據(jù)Cu含量適當(dāng)添加Ni元素，且保證Ni/Cu》0.5。在本發(fā) 明中，根據(jù)要獲得的強(qiáng)度級(jí)別，適當(dāng)確定添加元素的種類及含量，其化 學(xué)成分范圍(Wt%)為C0.015% 0.075%、 Si0.20% 0.50%、 Mnl.63% 2.0o/o、 Nb0.081% 0.12%、 Ti0.005% 0.030%、 B0.00050/O 0.0030%、 Cr0.50% 0.95%、 Cu0.70% 1.25%、 Ni0.50% 1.50%、 Mo0.30% 0.6%、5V0.00% 0.07%、 Als0.010% 0.050%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。鋼 中的雜質(zhì)元素控制在P《0.025n/。， S《0.015%， 《0.0080%。本專利技術(shù)選擇的合金元素主要作用在于C:碳對(duì)鋼的強(qiáng)度、韌性、焊接性能影響很大。C含量低于0.015% 時(shí)，難以獲得高強(qiáng)度，而且焊接熱影響區(qū)軟化；碳高于0.075%時(shí)，加熱 時(shí)鋼中固溶Nb量少，使高Nb含量的優(yōu)勢(shì)難以體現(xiàn)，且影響鋼的焊接性 能。Mm錳是提高強(qiáng)度和韌性的有效元素，對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變有較大的促進(jìn) 作用，在超低碳條件下效果更為顯著，而且成本十分低廉，因此在本發(fā) 明中把Mn元素作為主要合金元素，Mn含量控制在1.63% 2.0%。B:硼元素是超低碳貝氏體鋼中較為重要的成分，它能夠提高鋼的 淬透性，特別是在超低碳鋼中加入微量的硼，可有效地抑制奧氏體向鐵 素體、珠光體的轉(zhuǎn)變。硼含量低于0.0005%時(shí)，難以起到上述效果，硼含 量高于0.0030%時(shí)，嚴(yán)重影響鋼種韌性，因此控制B0.0005% 0.0030%。Nb:鈮是本專利技術(shù)鋼中的重要添加元素，它能夠有效地延遲變形奧氏 體的再結(jié)晶，阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，提高奧氏體再結(jié)晶溫度，降低未再 結(jié)晶軋制的軋制負(fù)荷，縮短待溫時(shí)間，提高生產(chǎn)率，同時(shí)改善強(qiáng)度和韌 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種低碳高鈮超高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)用鋼板，其特征在于該鋼的化學(xué)成分重量百分比為：Ｃ０．０１５％～０．０７５％、Ｓｉ０．２０％～０．５０％、Ｍｎ１．６３％～２．０％、Ｎｂ０．０８１％～０．１２％、Ｔｉ０．００５％～０．０３０％、Ｂ０．０００５％～０．００３０％、Ｃｒ０．５０％～０．９５％、Ｃｕ０．７０％～１．２５％、Ｎｉ０．５０％～１．５０％、Ｍｏ０．３０％～０．６０％、Ａｌｓ０．０１０％～０．０５０％、Ｐ≤０．０２５％、Ｓ≤０．０１５％，余量為Ｆｅ及不可避免的雜質(zhì)。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：侯華興，賀信萊，劉明，馬玉璞，楊穎，尚成嘉，張濤，孫群，黃松，隋軼，楊善武，李靜，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：鞍鋼股份有限公司，北京科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：21[中國(guó)|遼寧]