一种超低碳当量的q550d高强钢及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到一种高强钢材生产方法，具体的说是一种超低碳当量的Q550D高强 钢及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 高强结构钢是一种资源节约型同时也是一种技术含量高、附加值高的产品，低合 金高强钢适用性强，主要适用于焊接构建，因此不仅要求钢材具有较高的强度及塑韧性，还 要有良好的焊接性和工艺加工性。Q550D作为一种低合金高强结构钢，因其具备强度高、 韧性好、加工性能和焊接性能好等特点，属于高强钢中应用最广泛的钢种，主要用于工程机 械、煤矿机械、造船和钢结构等领域。近年来，Q550D钢板以其成分设计和炼钢工艺难度大、 制造装备要求高等特殊原因导致一次合格率低，造成生产成本居高不下，国内很多钢厂采 用热处理如TMCP+T或热轧轧制+调质生产模式交货，但是工序复杂且增加了生产制造成 本，同时高碳当量也影响焊接质量稳定性。
[0003][0004][0005] 根据国家对钢铁行业发展的政策目标和要求，对于性能优的Q550D高强度结构钢 板的性能要求也越来越高，不仅要求较高的强度和韧性性能，还要求有良好的焊接性能，另 外要易于生产且成本较低。查询文献，通过控轧控冷工艺生产超低碳当量Q550D高强钢且 性能达到标准要求的制造方法尚未有研宄。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种通过低碳加少量的铬合 金及Nb、Ti、B微合金化成份设计，解决热轧态高强钢强度高低塑性、低冲击功值以及焊接 性不稳定等问题的超低碳当量的Q550D高强钢及其生产方法。
[0007] 为解决上述问题，本发明采用的技术方案是一种超低碳当量的Q550D高强钢， 其特征在于：由以下元素按照质量百分比组成：C :0.05% -0.07%，Si :0.2% -0.3%， Mn ：1. 4% -I. 6%, P ^ 0. 015%, S ^ 0. 003%, Cr ：0. 15% -〇. 2%, Nb ：0. 03 % -〇. 04%, Ti:0. 01% -0· 02%，B :彡 0· 002%，Als 彡 0· 035%，Ceq 彡 0· 35%，余量为 Fe 及不可避免 的杂质。
[0008] 本发明进一步限定的技术方案是：
[0009] 进一步的，由以下元素按照质量百分比组成：C :0. 05 %，Si :0. 24 %，Mn : 1. 58%, P^0.0 15%, S^0.00 3%, Cr ：0. 18%, Nb ：0. 036%, Ti:0. 014%, B ：0. 0017%, Als彡0. 035%，Ceq :0. 35%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0010] 进一步的，由以下元素按照质量百分比组成：C :0. 06 %，Si :0. 27 %，Mn : 1. 58%, P ^ 0. 015%, S ^ 0. 003%, Cr ：0. 015%, Nb ：0. 03%, Ti :0. 01 %, B ：0. 0017%, Als彡0. 035%，Ceq :0. 3%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0011] 进一步的，由以下元素按照质量百分比组成：C :0. 07%，Si :0. 3%，Mn :1. 6%， P^0.0 15%, S ^0.00 3%,Cr ：0. 2%,Nb ：0. 04%,Ti:0. 02%,B ：0. 0015%,Als ^0. 035%, Ceq :0. 35%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0012] 一种超低碳当量的Q550D高强钢的生产方法，包括转炉冶炼步骤、RH精炼步骤、铸 坯加热步骤以及控轧控冷步骤，其特征在于：
[0013] (1)在所述铸坯加热步骤中，加热温度介于1200-1250°C，在炉时间为200-300分 钟；
[0014] (2)在所述控轧控冷步骤中，二阶段开轧温度< 1000 °C，待温坯厚度控制在 彡2. 0*成品厚度mm，二阶段目标终轧温度820-860°C，返红温度控制在450-490°C。
[0015] 本发明进一步限定的技术方案是：
[0016] 进一步的，（1)在所述铸坯加热步骤中，采用高温大压下模式进行控扎，整体压 缩比>7 ;加热温度控制为1240°C，在炉时间为234分钟，均热段时间为35分钟；（2)在所 述控轧控冷步骤中，采用二阶段轧制方法，且一阶段轧制变形率多70% ;二阶段总变形率 彡53% ;二阶段开轧温度控制在910°C，二阶段终轧温度控制在834°C，返红温度控制在 473。。。
[0017] 进一步的，在所述控扎冷轧步骤后，所得铸坯的碳当量为< 0.35,屈服强度 彡650MPa，抗拉强度彡740MPa，延伸率彡34%，-20°C，Akv冲击功值彡200J。
[0018] 进一步的，所得铸坯显微组织为贝氏体加少量的珠光体，晶粒尺寸控制在 8 μ m-12 μ m，晶粒度控制在10级。
[0019] 进一步的，在控冷步骤中，进入控冷装置的钢坯温度为790~810°C ;且在进入控 冷装置后快速冷却到450~490°C。
[0020] 本发明的有益效果是：本发明涉及一种热轧态交货的超低碳当量Q550D高强钢及 其轧制生产方法。通过低碳、微量铌、硼及少量的铬合金化成份设计生产Q550D高强钢，热 轧态力学性能达到标准要求，生产方法具有成本低、工艺流程短的优势，成功解决了热轧态 高强钢强度高低塑性、低冲击功值以及焊接性不稳定的技术难点，能够较好的满足矿山机 械、工程机械、装载汽车所需的焊接结构材料需求。另外该发明方法成功解决了在粗轧机轧 制力为5000吨、精轧机轧制力为4000吨四辊可逆的2800mm轧机生产线轧制力低、在生产 过程中不能满足大压下轧制要求，易造成原始晶粒尺寸粗大，甚至出现混晶现象，从而严重 影响强度和低温韧性相匹配的力学性能等问题。从而弥补了满足常规轧制生产线因装备能 力有限不能够生产高强度、高韧性、高焊接稳定性的Q550D高强钢的缺陷。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明钢板1/4厚度处金相组织示意图。
[0022] 图2是本发明钢板1/2厚度处金相组织示意图。
【具体实施方式】
[0023] 实施例1
[0024] 本实施例提供的一种超低碳当量的Q550D高强钢，以2800mm双机架轧机为粗轧机 轧制力为5000吨、精轧机轧制力为4000吨的可逆四辊轧机组合生产以30mm厚度规格的 Q550D高强钢材为例，具体元素组成参照表1，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0025] 本发明还涉及该30mm超低碳当量的Q550D高强钢的生产方法，该方法包括铁水脱 硫预处理一转炉冶炼一RH精炼一（LF精炼）一连铸一铸坯堆垛缓冷一铸坯检验一铸坯判 定一铸坯验收一铸坯加热一除鳞一轧制一冷却一（探伤）一切割、取样一喷印标识一检验 -入库等步骤。具体如下：
[0026] 表1 30mm厚度规格Q550D高强钢化学成分实际重量百分比
[0027]
[0028] 考虑强度高、-20°C冲击性能要求高，中等厚度钢板从790-8KTC进入控冷装置且 在短时间内冷却到450-490°C，在成分设计中采用低碳加少量的提高淬透性的Cr、B元素从 而可以提高冷速设计思路解决生产高等级设备要求。
[0029] 表2加热工艺
[0030]
[0031] 由于实验钢强度高，30_薄规格钢板采用高温大压下模式进行控轧，整体压缩比 > 7倍，故选用220mm厚度坯料，且加热温度控制在1240°C左右，在炉时间适当延长，确保坯 料钢温整体均匀，避免出现"红黑"相间的钢温。
[0032] 表3控轧及控冷工艺
[0033]
[0034]
[0035] 由于成品厚度为中等厚度，在轧制过程中为避免出现心部偏析，影响强度和冲击 值，故采用二阶段轧制方法，且一阶段轧制形变率多70%，二阶段总形变率多53%。为 提高塑韧性，需增加抗拉强度，故II阶段终轧温度控制在820-840°C，返红温度控制在 45