一种近表超细晶超低碳微合金高强钢宽厚板及其制法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金领域，设及一种超低碳微合金高强钢宽厚板及其制法，具体地说 是一种W提高钢板断裂初性和疲劳性能为目的近表超细晶超低碳微合金高强钢宽厚板及 其制法。
【背景技术】
[0002] 目前大型造船业，海洋工程，桥梁、大口径石油、天然气运输管线、大型压力容器和 储罐、重型建筑结构、工程机械的技术进步和对宽厚板旺盛的需求，拉动了低碳微合金高强 度宽厚板的技术进步。目前高强度宽厚板产品通常采用传统TMCP+ACC的工艺路线，大部分 TMCP态钢板诱水后会在钢板近表产生1~5mm的W粒状贝氏体为主的激冷层，粒状贝氏体 对强度贡献很大，但极大的损害了钢板的低溫初性、断裂初性W及钢板疲劳性能，尤其在厚 板中该现象尤为严重。通常厚板交货时只检验1/4处冲击初性，而激冷层恰好避过检测位 置而未暴露出问题，存在运种问题的钢板断裂初性W及疲劳性能较差，在重型建筑、大跨桥 梁、大型船舶W及压力容器等重要结构件的使用过程中埋下了安全隐患。
[0003] 通常来说，工程材料一般通过综合强化效应达到较好的综合力学性能，具体方法 有细晶强化、固溶强化、析出强化、位错强化和第二相强化等。在各种强化机制中，细晶强化 是同时提高钢板强度和初性的唯一方式。
[0004] 为了降低制造成本，实现轻量化建设，在提高钢材的强度的同时得到强初性匹配 良好的钢材，需要合理的利用合金化，重点通过社制工艺细化晶粒，使钢材获得理想的组织 形态，实现高强高初目标。
[0005] 现有的设及近表超细晶超低碳微合金高强钢宽厚板及其制法，主要是通过控社控 冷或热处理方法获得高强度钢板，具体生产方法如下：
[0006] 中国专利CN200710046298.X提供了一种屈服强度420M化级超细晶钢板及其制 造方法，其化学元素重量百分配比为：C:0. 06~0. 09,Si:0. 30~0. 60,Mn:1. 00~1. 30， P《0. 015,S《0. 010,Ti:0.Ol~0. 02,其余为化和不可避免杂质。其超细晶钢板制造方 法的主要技术特征为：连铸巧或钢锭加热至970~1050°C，钢巧社后冷却至780~820°C， 在漉道上待溫至720~780°C开始第二阶段社制，终社溫度为700~760°C，社后钢板冷却 至440~480°C，钢板出水后空冷。其发明铸巧加热溫度低、二阶段开社、终社溫度低，不适 于宽厚板产品开发生产。
[0007] 中国专利CN200910075646. 5提供了高强度高塑性超细晶铁素体和纳米碳化物低 碳钢制备方法，其所述方法是将商用14MnNb低碳钢铸锭在奥氏体单相区热社后直接喷水 泽火，再重新加热至奥氏体+铁素体两相区进行喷水泽火，然后再加热至AclW下溫度进行 社制，空冷到室溫，获得高强度高塑性超细晶铁素体和纳米碳化物低碳钢板材。其发明工艺 复杂、加热溫度控制点多、生产周期长，不适合工业化生产。
[0008] 中国专利CN201010276597. 4提供了屈服强度大于550MPa超细晶普碳钢板及其 制造方法，其发明钢板化学成分为C:0. 14%~0. 18%，Si:1.0%~1.5%，Mn:1.5%~ 1.8%，P《0.01 %，S《0.01%，余量为化及不可避免的杂质。制造方法：将铸巧加热至1000~Iiocrc保溫1~化后，社制成热社板巧，冷却至室溫；将冷却后的热社板巧加热至 500~600°C保溫1~化后，进行多道次社制，累计压下量为>60%，随后于600°C保溫比 取出空冷至室溫，获得溫社板巧；溫社板巧经冷社后，l〇°C/s的速度加热至奥氏体低 溫区900~950°C，保溫1~5s后，5°C/s的冷却速度冷却至700~800°C，随即连续 牵L制，总压下量为50%~70%，随即冷却至室溫。其发明工艺复杂、加热溫度控制点多、生 产周期长，不适合工业化生产。
[0009] 中国专利CN201310508577. 9提供了低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方 法，其发明设及一种低合金钢板的制造方法，具体如下：1.均匀加热板巧30~60min后出 炉；2.将中间巧的表层溫度10°C/s降至350~550°C，等待返红；3.待中间巧表层溫 度返红至850~960°C时，进行多道次社制，在社制道次间将板巧表层溫度W10~80°C/s 快速降至ArlW下，等待返红后进行下一道次社制，终社溫度780~85(TC。其中，在精社道 次间将板巧表层溫度W10~80°C/s快速降至ArlW下工艺实现困难、影响社钢节奏，且钢 板溫度较低对社机设备能力要求较高，不易组织生产。
【发明内容】
[0010] 鉴于W上现有技术的不足，本发明的目的是提供一种近表超细晶超低碳微合金高 强钢宽厚板及其制法，该方法综合考虑到超低碳微合金高强钢宽厚板的高强初性匹配，提 高了钢板断裂初性和疲劳性能。
[0011] 本发明的目的是通过W下技术方案来实现的：
[0012] 一种近表超细晶超低碳微合金高强钢宽厚板，其特征在于：该低合金高强宽厚板 钢的化学成分按重量百分比计，C:0. 03~0. 10%，Si:0. 05~0. 30%，Mn:0. 80~2. 0%， P0. 015%，S0. 0020%，Alt:0. 020 ~0. 060%，Nb:0.OlO~0. 050%，V:0. 002 ~ 0. 050%，Ti:0. 002~0. 030%，余量为化及不可避免的杂质。
[0013] 进一步，该低合金高强宽厚板钢按重量百分比计还含有Ni:0.9%W下、化： 0. 50%W下、Qi:0. 5%W下、Mo:0. 5%W下、B:0. 005%W下之中至少一种兀素。
[0014] 一种近表超细晶超低碳微合金高强钢宽厚板的制法，其特征在于：连铸巧加热溫 度介于Iiocrc~1250。采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制社制，在再 结晶溫度1000~1100°c的溫度范围内完成粗社，社成1. 4~4. 5倍成品厚度的中间巧；再 结晶区社制完成之后中间巧加速冷却至ArSW下，依靠钢板屯、部热量升溫至Ac3点±3(TC 待溫2~15min，使钢板近表附近重新奥氏体化或部分奥氏体化，进一步细化再结晶后奥氏 体晶粒，待溫度稳定至设定开社溫度760~850,进行累积压下率为45%W上的社制；钢板 社后W4°C/sW上的平均冷速从ArS点W上溫度冷却至500°CW下。
[001引进一步，所述中间巧W10~60°C/s的冷速加速冷却至ArSW下。
[001引本发明通过合理的低碳、低Ceq设计，低硫憐冶炼工艺，加入适量的Mn配合化、化、Mo、化、B等合金元素各自添加或任意组合等方式，并辅WAl、佩、V、Ti等微量元素，在适当 发挥固溶强化、析出强化和相变强化作用的同时重点依靠细晶强化方式提高宽厚板强度， 同时提局宽厚板初性。
[0017] 通过优化的合金元素组合控制相变组织，合理的巧料设计控制两阶段社制变形压 下量；采用严格的巧料加热制度，控制铸巧晶粒尺寸；采用一阶段社制时尽量采用大压下 工艺，控制再结晶奥氏体晶粒尺寸；采用超快冷或ACC设备加速冷却中间巧，通过钢板近表 返溫过程的再结晶或部分再结晶进一步控制奥氏体晶粒；配合精社阶段压下制度，使奥氏 体晶粒扁平化