一种Tmcp型大厚度高强韧性钢板及其生产方法[工艺流程]

　　Tmcp型大厚度高强韧性钢板及其生产方法

　　【技术领域】

　　[0001] 本发明涉及一种高强韧性钢板及其生产方法，尤其是一种TMCP型大厚度高强韧 性钢板及其生产方法。

　　【背景技术】

　　[0002] 随着国内中厚板装备水平的快速升级，在保证钢板力学性能的前提下，不断降低 成本，优化工艺，提高生产效率，同时，TMCP乳制技术得到了更广泛的应用，大量的TMCP中 厚板产品和生产工艺被开发和应用，来满足市场上对TMCP型大厚度低合金钢板的日益增 大的需求，目前国内外许多钢厂已成功开发TMCP (或TMCP+回火）为主要交货状态的低合 金高强钢产品，成功替代调质、正火等热处理工艺，大大降低了生产成本。

　　[0003][0004][0005]

　　【发明内容】

　　[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种低成本的TMCP型大厚度高强韧性钢板；本 发明还提供了一种工艺简单的TMCP型大厚度高强韧性钢板的生产方法。

　　[0007] 为解决上述技术问题，本发明由下述重量百分含量的成分组成：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%，余量为Fe和不可避免的杂质，焊接裂纹敏感性指数 Pcm < 0. 20%。

　　[0008] 本发明所述钢板的最大厚度为110mm。

　　[0009] 本发明在低碳的基础上，单加适量微合金元素 Nb，不受其它微合金元素影响，其它 微合金元素不额外加入，少量存在则认为是残余。主要考虑是加入Nb元素是现代控制乳制 工艺的需要，该元素可在钢中与C、N结合成碳化物、氮化物及碳氮化合物，这些化合物具有 高温时溶解，低温时析出的特点，因此可以在钢坯加热时阻碍原奥氏体晶粒长大，在乳制过 程中抑制再结晶及再结晶后的晶粒长大，在低温时起到析出强化作用。

　　[0010] 本发明方法包括冶炼、连铸、加热、TMCP乳制和冷却过程；所述连铸过程所得连铸 坯由下述重量百分含量的成分组成如上所述； 所述TMCP乳制过程：采用II阶段乳制；I阶段乳制温度为1000°C~1150°C ;II阶段 的开乳温度为840 °C~860 °C，终乳温度为800 °C~820 °C。

　　[0011] 本发明方法所述TMCP乳制过程：I阶段中，单道次压下率多20%，累计压下率为 70%~80%，晾钢厚度为I. 5T~2. 5T，T为成品的毫米厚度（即II阶段乳制后的钢板厚度)； II阶段中，单道次压下率多10% ;两个阶段的乳制总道次控制在10~16道次。

　　[0012] 本发明方法所述加热过程：加热温度为1220°C~1240°C，加热系数9~Ilmin/ cm，均热段在炉时间^ 50min。

　　[0013] 本发明方法所述冷却过程：采用ACC冷却，冷却速度为4°C /s~8°C /s，上下水比 控制在1:1. 1~1:1. 80,钢板返红温度500°C~550°C。

　　[0014] 本发明方法所述连铸过程：以10°C~25°C的过热度、0. 8~1.0 m/min连铸拉速制 得连铸坯。所述连铸坯规格为300mm*2400mm。

　　[0015] 本发明方法的原理为：（1)本发明利用Nb可以显著提高奥氏体再结晶温度，在此 温度区间进行大的单道次变形，伴随Nb的碳氮化物的形变诱导析出，阻碍奥氏体回复和再 结晶，从而有效细化奥氏体晶粒。在非再结晶区进行多道次累积变形，并在Ar3左右终乳后 进行强冷，乳后弛豫析出和控冷等措施起到固溶强化、位错强化、沉淀强化、细化晶粒等作 用，大大提高了材料的强度和韧性。

　　[0016] (2)进一步的，对于含铌的微合金钢，考虑到微合金元素 Nb的固溶问题，使铌的析 出相充分回溶，确定钢坯加热温度控制在1220°C~1240°C范围内，加热系数9~llmin/cm。

　　[0017] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1)本发明成分简单，仅添加适量的 微合金元素 Nb，不加入V、Ti、Ni等多种贵重元素；生产成本相对低廉，增加了规模生产的可 能性。（2)本发明是以贝氏体、铁素体、珠光体、马氏体为主的混合组织，具有良好的综合力 学性能。（3)具有更好的成分与强韧性的匹配，确保钢板具有优良的综合力学性能，特别是 在_40°C的低温下板厚1/2的冲击性能较好，可广泛应用于制造耐低温极寒气候下的建筑 及工程用钢。

　　[0018] 本发明方法以低C为基础，单加微合金元素 Nb，通过TMCP乳制工艺生产出最大厚 度达IlOmm且保板厚1/2低温性能的高强韧的钢板；降低了钢板成分成本，简化了乳制工 艺；所得钢板的力学性能不仅屈服强度彡400MPa，抗拉强度彡520MPa，屈强比彡0. 85,延伸 率彡20%，并且在-40°C冲击温度下钢板厚度1/4和1/2的冲击功多在150J以上。因此，本 发明方法具有生产成本低、工艺简单、产品性能优良、产品综合力学性能稳定的特点。

　　[0019] 本发明方法采用常规的冷却速度（4~8°C /S)，在乳制控冷过程中对乳机参数的 调节要求不高，更不需要利用乳机的极限能力来达到超快速冷却，工艺制度宽松，这在实际 批量生产中更易操作及实现。

　　【附图说明】

　　[0020] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。

　　[0021] 图1为本发明实施例1中50mm钢板板厚1/4 (500X)的显微组织； 图2为本发明实施例1中50mm钢板板厚1/2 (500X)的显微组织； 图3为本发明实施例3中70mm钢板板厚1/4 (500X)的显微组织； 图4为本发明实施例3中70mm钢板板厚1/2 (500X)的显微组织； 图5为本发明实施例4中80mm钢板板厚1/4 (500X)的显微组织； 图6为本发明实施例4中80mm钢板板厚1/2 (500X)的显微组织； 图7为本发明实施例6中IlOmm钢板板厚1/4 (500X)的显微组织； 图8为本发明实施例6中IlOmm钢板板厚1/2 (500X)的显微组织。

　　【具体实施方式】

　　[0022] 本TMCP型大厚度高强韧性钢板采用下述成分配比和生产方法：化学成分配比见 表1，余量为Fe和不可避免的杂质。

　　[0023] 表1 :各实施例的化学成分（wt%)

　　本TMCP型大厚度高强韧性钢板的生产方法包括：冶炼、连铸、加热、TMCP乳制和冷却过 程；所述冶炼过程中，精炼全程吹氩，真空前加入Fe-Ca线250m以上。各实施例具体的生产 工艺如下所述。

　　[0024] 实施例1 :将经过冶炼后的钢水，以10°C的过热度、0. 9m/min连铸拉速制得规格为 300mm*2400mm的连铸坯；冷却后的连铸坯进行加热，加热温度为1230°C，加热系数IOmin/ cm，均热段加热时间(在炉时间）56min。采用II阶段乳制，I阶段(完全再结晶区）乳制温 度为1000°C~1050°C，单道次压下率多20%，累计压下率80%，中间待温厚度（晾钢厚度） 120mm ;11阶段(非再结晶区）开乳温度845°C~855°C，终乳温度800°C~820°C，单道次压 下率彡10%，乳制总道次控制在16道次。乳后采用ACC冷却，冷却速度为6°C /s，上下水比 控制在1:1. 50,钢板返红温度520°C~540°C ;冷却后即可得到厚度规格为50_的TMCP型 尚强初性钢板。

　　[0025] 实施例2 :将经过冶炼后的钢水，以18°C的过热度、0. 9m/min连铸拉速制得规格为 300mm*2400mm的连铸坯；冷却后的连铸坯进行加热，加热温度为1240°C，加热系数IOmin/ cm，均热段加热时间（在炉时间）50min。采用II阶段乳制，I阶段乳制温度为1050°C~ 1KKTC，单道次压下率多20%，累计压下率74%，中间待温厚度150mm ;11阶段(非再结晶区） 开乳温度845°C~855°C，终乳温度800°C~810°C，单道次压下率彡10%，乳制总道次控制 在13道次。乳后采用ACC冷却，冷却速度为5°C /s，上下水比控制在1:1. 10,钢板返红温度 520°C~540°C ;冷却后即可得到厚度规格为60_的TMCP型高强韧性钢板。

　　[0026] 实施

　　例3 :将经过冶炼后的钢水，以20°C的过热度、0. 8m/min连铸拉速制得规格为 300mm*2400mm的连铸坯；冷却后的连铸坯进行加热，加热温度为1235°C，加热系数IOmin/ cm，均热段加热时间(在炉时间）70min。采用II阶段乳制，I阶段(完全再结晶区）乳制温 度为1040°C~1080°C，单道次压下率多20%，累计压下率77%，中间待温厚度（晾钢厚度） 130mm ;11阶段(非再结晶区）开乳温度850°C~860°C，终乳温度800°C~820°C，单道次压 下率彡12%，乳制总道次控制在14道次。乳后采用ACC冷却，冷却速度为7°C /s，上下水比 控制在1:1. 50,钢板返红温度520°C~550°C ;冷却后即可得到厚度规格为70mm的TMCP型 尚强初性钢板。

　　[0027] 实施例4 :将经过冶炼后的钢水，以15°C的过热度、0. 9m/min连铸拉速制得规格为 300mm*2400mm的连铸坯；冷却后的连铸坯进行加热，加热温度为1235°C，加热系数Ilmin/ cm，均热段加热时间（在炉时间）70min。采用II阶段乳制，I阶段乳制温度为1040°C~ 1080°C，单道次压下率多20%，累计压下率75%，中间待温厚度140mm ;11阶段(非再结晶区） 开乳温度850°C~860°C，终乳温度800°C~820°C，单道次压下率彡15%，乳制总道次控制 在14道次。乳后采用ACC冷却，冷却速度为7°C /s，上下水比控制在1:1. 60,钢板返红温度 510°C~540°C ;冷却后即可得到厚度规格为80_的TMCP型高强韧性钢板。

　　[0028] 实施例5 :将经过冶炼后的钢水，以17°C的过热度、1.0 m/min连铸拉速制得规格为 300mm*2400mm的连铸坯；冷却后的连铸坯进行加热，加热温度为1220°C，加热系数IOmin/ cm，均热段加热时间（在炉时间）90min。采用II阶段乳制，I阶段乳制温度为1070°C~ 1120°C，单道次压下率多22%，累计压下率73%，中间待温厚度200mm ;11阶段(非再结晶区） 开乳温度840°C~850°C，终乳温度810°C~820°C，单道次压下率彡12%，乳制总道次控制 在12道次。乳后采用ACC冷却，冷却速度为4°C /s，上下水比控制在1:1. 30,钢板返红温度 510°C~530°C ;冷却后即可得到厚度规格为IOOmm的TMCP型高强韧性钢板。

　　[0029] 实施例6 :将经过冶炼后的钢水，以25°C的过热度、0. 9m/min连铸拉速制得规格为 300mm*2400mm的连铸坯；冷却后的连铸坯进行加热，加热温度为1238°C，加热系数9min/ cm，均热段加热时间（在炉时间）85min。采用II阶段乳制，I阶段乳制温度为IKKTC~ 1150°C，单道次压下率多20%，累计压下率70%，中间待温厚度165mm ;11阶段(非再结晶区） 开乳温度850 °C~860 °C，终乳温度800 °C~810 °C，单道次压下率彡10%，乳制总道次控制 在10道次。乳后采用ACC冷却，冷却速度为8°C /s，上下水比控制在1:1. 80,钢板返红温度 500°C~540°C ;冷却后即可得到厚度规格为IlOmm的TMCP型高强韧性钢板。

　　[0030] 上述各实施例所得钢板进行力学性能检验，得到的力学性能见表2。

　　[0031] 表2 :各实施例钢板的力学性能

　　由表2的力学性能检验结果可以看出，通过本方法生产出的钢板性能优良；所得钢板 的力学性能不仅屈服强度彡400MPa，抗拉强度彡520MPa，屈强比彡0. 85,延伸率彡20%，并 且在-40°C冲击温度下钢板厚度1/4和1/2的冲击功多在150J以上。

　　[0032] 实施例1、3、4和6所得钢板的板厚1/4和1/2 (500X)的显微组织见图1~图8。 如图1~图8所示，采用TMCP工艺，再结晶区乳制时道次变形能够渗透到整个厚度方向，奥 氏体晶粒被充分破碎，晶粒得到充分的压扁，有利于晶粒细化；各乳制工艺下的钢板均无明 显的带状组织，都是以贝氏体(粒状贝氏体或板条贝氏体)、铁素体、珠光体、马氏体为主的 混合组织，不同的是每组照片中各相组织所占的比例不同；钢板在拥有较高强度的同时，还 具有较好的塑形和韧性，综合机械性能较好。

　　[0033] 本发明并不局限于上述实施例，按照本发明提供的成分要求和生产工艺要求，均 可实施。

　　【主权项】

　　1. 一种TMCP型大厚度高强韧性钢板，其特征在于，其由下述重量百分含量的成分组 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%，余量为Fe和不可避免的杂质，Pcm彡0. 20%。2. 根据权利要求1所述的TMCP型大厚度高强韧性钢板，其特征在于：所述钢板的最大 厚度为IlOnmio3. -种TMCP型大厚度高强韧性钢板的生产方法，其特征在于：其包括冶炼、连铸、加 热、TMCP乳制和冷却过程；所述连铸过程所得连铸坯由下述重量百分含量的成分组成： 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%，余量为Fe和不可避免的杂质，Pcm彡0. 20% ; 所述TMCP乳制过程：采用II阶段乳制；I阶段乳制温度为1000°C~1150°C ;II阶段 的开乳温度为840 °C~860 °C，终乳温度为800 °C~820 °C。4. 根据权利要求3所述的TMCP型大厚度高强韧性钢板的生产方法，其特征在于，所 述TMCP乳制过程：I阶段中，单道次压下率多20%，累计压下率为70%~80%，晾钢厚度为 1. 5T~2. 5T，T为成品的毫米厚度；II阶段中，单道次压下率多10% ;两个阶段的乳制总道 次控制在10~16道次。5. 根据权利要求3所述的TMCP型大厚度高强韧性钢板的生产方法，其特征在于， 所述加热过程：加热温度为1220°C~1240°C，加热系数9~llmin/cm，均热段在炉时间 多 50min〇6. 根据权利要求3所述的TMCP型大厚度高强韧性钢板的生产方法，其特征在于，所述 冷却过程：采用ACC冷却，冷却速度为4°C /s~8°C /s，上下水比控制在I: I. 1~1:1. 8,钢 板返红温度500 °C~550 °C。7. 根据权利要求3~6任意一项所述的TMCP型大厚度高强韧性钢板的生产方法，其特 征在于，所述连铸过程：以l〇°C~25°C的过热度、0. 8~1.0 m/min的连铸拉速制得连铸坯。8. 根据权利要求7所述的TMCP型大厚度高强韧性钢板的生产方法，其特征在于：所述 连铸坯规格为300mm*2400mm。

　　【专利摘要】本发明公开了一种TMCP型大厚度高强韧性钢板及其生产方法，其由下述重量百分含量的成分组成：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%，余量为Fe和不可避免的杂质，Pcm≤0.20%。本钢板成分简单，仅添加适量的微合金元素Nb，不加入V、Ti、Ni等贵重元素；生产成本低廉，增加了规模生产的可能性。本钢板是以贝氏体、铁素体、珠光体、马氏体为主的混合组织，具有良好的综合力学性能；具有更好的成分与强韧性的匹配，确保钢板具有优良的综合力学性能，特别是在-40℃的低温下板厚1/2的冲击性能较好，可广泛应用于制造耐低温极寒气候下的建筑及工程用钢。本方法具有生产成本低、工艺简单、产品性能优良、产品综合力学性能稳定的特点。

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

　　【公开号】CN105018838

　　【申请号】CN201510435434

　　【发明人】王晓书, 韦明, 谢良法, 张朋, 张志军, 高雅, 张海军, 徐腾飞

　　【申请人】舞阳钢铁有限责任公司

　　【公开日】2015年11月4日

　　【申请日】2015年7月23日