稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢及生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、RH真空脱气、连铸、轧制、热处理。本发明还公开了一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢。本发明通过合理的化学成分设计，采取上述制造工艺，获得一种显微组织为回火索氏体的稀土处理的防爆高强度钢板，具备抵御8KG TNT炸药的爆炸能力，能够满足防爆使用要求，应用效果较好。
【专利说明】
稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢及生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种高强度结构用调质钢板技术，具体说，涉及一种稀土处理屈服强 度700MPa级防爆高强钢及生产方法。
【背景技术】
[0002] 面对国际反恐防爆日趋严峻形势，国际市场对非战争用途的防雷特种车辆的需求 显著增加，美国、英国、南非等国家正在积极研发防雷反伏击特种战术车，由于其具有高防 护性、高机动性和底部防雷等优点，可广泛用于警用巡逻、人员运输。
[0003] 在整车的防爆设计方面，车厢底板要求具有抵御地雷及简易爆炸装置的能力，用 于保护车内人员安全及车辆底部传动装置稳定运行，因此对车厢防护用底板提出其应具有 防爆性能强、各向异性小、强塑积高、冲击韧性好等优良的综合性能。
[0004] 中国公开号CN 1022300580185A公开了"一种屈服强度690MPa级低合金高强钢的 热处理工艺"，研究通过提高升温速度和在较高的奥氏体化温度下进行短时保温，在保证钢 力学性能的同时，缩短了热处理加热和保温时间，有利于节能和提高产能。
[0005] 中国公开号CN 104532159A公开了"一种屈服强度700MPa级调质高强钢及其生产 方法"，研究通过采用调质工艺生产，保证不同厚度性能均匀性。
[0006] 中国公开号CN 104947000A公开了"屈服强度700MPa级高强钢及TMCP制造方法"， 研究通过采用TMCP工艺生产高强钢，性能指标稳定，完全可以满足高强钢性能要求，并具有 良好的强度、塑性、韧性及焊接性能。
[0007]但是尚强钢并不具备防爆性能。
【发明内容】
[0008] 本发明所解决的技术问题是提供一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢及 生产方法，能够满足防爆使用要求，应用效果较好。
[0009] 技术方案如下：
[0010] 一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢，化学成分按重量百分比包括C:0.10 ~0.16%、Si :0.15~0.30%、Mn:0.8~1.4%、P:<0.012%、S :<0.002%、Cr:0.15~ 0.35%、Ti:0.008~0.018%、B:0.0008~0.0020%、Mo :0.10~0.30%、Ce:<0.0015、Als: 0.025 ~0.04%、碳当量 CEV:0.39 ~0.46%。
[0011] 进一步：包括C 0.13%、Si :0.20%、Mn: 1.4%、Ρ:0·009%、S:0.001 %、Cr :0.30%、 Ti:0.010%、B:0.0015%、Mo:0.25%、Ce :(h0015。
[0012] -种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，包括:冶炼、LF精炼、RH 真空脱气、连铸、乳制、热处理；其中，冶炼用铁水经脱硫预处理，S含量<0.005%，加入废 钢，转炉终点一次命中或补吹次数不超过一次，拉碳温度范围多1640°C，终点[C] <0.10 %， [P]彡0.010% ;RH真空处理时，真空处理时间15~25min，真空处理时添加稀土Ce-Fe合金， 合金加入前测温定氧，要求活度氧<5ppm，真空处理结束后进行软吹氩气，软吹时间大于 15min;板坯出炉温度为1200 ± 20°C，乳制采用二阶段乳制，粗乳开乳温度多1100 °C，精乳终 乳温度820~870°C ;热处理过程中，淬火温度920 ± 10°C，保温时间15~25min;回火温度600 ± 10°C，保温时间25~35min;成品钢板化学成分按重量百分比包括C: 0.10~0.16%、Si : 0.15~0.30%、Mn:0.8~1.4%、P:<0.012%、S:<0.002%、Cr :0.15~0.35%、Ti:0.008~ 0.018%、8:0.0008~0.0020%、]?〇:0.10~0.30%、。6:彡0.0015、厶18 :0.025~0.04%、碳当 量 CEV:0.39 ~0.46%。
[0013]进一步:连铸全程采用保护浇注，投入电磁搅拌、轻压下，过热度控制在15~35°C， 拉速0 · 8~1 · 2m/min，中间包分别取0、N样，结晶器取Η样，其中[0]彡30ppm，[N]彡50ppm，[Η] <1 · 5ppm〇
[0014]进一步：板坯的加热炉出炉温度为1210 °C，粗乳开乳温度1150 °C，精乳终乳温度 845°C，中间坯厚度为3倍成品厚度;淬火温度923°C，保温时间20min;回火温度605°C，保温 时间30min，空冷。
[0015] 进一步:板坯的加热炉出炉温度为1205°C，加热后及时乳制，粗乳开乳温度彡1160 °C，精乳终乳温度835°C，中间坯厚度为3倍成品厚度;淬火温度912°C，保温时间20min;回火 温度590 °C，保温时间30min，空冷。
[0016] 进一步:还包括防爆试验步骤，要求爆炸件护罩整体及折弯线均不产生裂纹。
[0017] 与现有技术相比，本发明技术效果包括：
[0018] 1、本发明通过合理的化学成分设计，采取上述制造工艺，获得一种显微组织为回 火索氏体的稀土处理的防爆高强度钢板，具备抵御8KG TNT炸药的爆炸能力，能够满足防爆 使用要求，应用效果较好。
[0019] 2、本发明中防爆钢板具有良好的强韧性匹配和优越的防爆性能，力学性能满足标 准要求，并成功应用到X轻型战术车，具有广阔的市场前景及潜在的经济效益和社会效益。
[0020] 批量供货后含税完全成本为4130元/吨，目前含税结算价格为11500元/吨，含税吨 钢效益为7370元，累计产量125.9吨，累计销量115吨，产生的经济效益为84.6万元。
【附图说明】
[0021 ]图1是本发明实施例2的防爆钢板20μπι下的金相组织图；
[0022]图2是本发明实施例2的防爆钢板ΙΟμπι下的金相组织图；
[0023]图3是本发明中1#爆炸件延棱线1的变形量统计图；
[0024]图4是本发明中1#爆炸件延棱线2的变形量统计图；
[0025]图5是本发明中1#爆炸件延棱线3的变形量统计图；
[0026] 图6是本发明中2#爆炸件延棱线1的变形量统计图；
[0027] 图7是本发明中2#爆炸件延棱线2的变形量统计图；
[0028]图8是本发明中2#爆炸件延棱线3的变形量统计图。
【具体实施方式】
[0029]为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明优选实施 例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0030] 稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，步骤如下：
[0031]步骤1:冶炼；
[0032] 冶炼用铁水经脱硫预处理，S含量<0.005%，加入自产优质废钢，转炉终点一次命 中或补吹次数不超过一次，拉碳温度范围彡1640°C，终点[C]<0.10%，[P]<0.010%。
[0033] 步骤2: LF精炼；
[0034]经LF精炼加热、成分微调、合金化，保证钢水成份、温度满足后续工序需要。
[0035]步骤3: RH真空脱气；
[0036] RH(RH真空循环脱气精炼法)真空处理时，真空处理时间15~25min，真空处理时添 加稀土 Ce-Fe合金，合金加入前测温定氧，要求活度氧<5ppm。真空处理结束后进行软吹氩 气，软吹时间大于15min。以确保夹杂充分上浮。
[0037] 步骤4:连铸；
[0038]连铸全程采用保护浇注，投入电磁搅拌、轻压下，过热度控制在15~35°C，拉速0.8 ~1.2m/min，中间包分别取0、N样，结晶器取Η样，其中[0]彡30ppm，[N]彡50ppm，[H]彡 1.5ppm〇
[0039] 步骤5:乳制；
[0040] 板坯出炉温度为1200 ± 20°C。采用二阶段乳制，粗乳开乳温度多1100°C。精乳终乳 温度820~870 °C，乳后无需控冷。
[0041 ] 步骤6:热处理工艺。
[0042] 淬火工艺:淬火温度920 ± 10 °C，保温时间15~25min;
[0043] 回火工艺：回火温度600±10°C，保温时间25~35min。
[0044] 成品防爆钢板的化学成分按重量百分比包括：C:0.10~0.16%、Si:0.15~ 0.30%、Μη:0·8~1.4%、P:彡0.012%、S:彡0.002%、Cr:0.15~0.35%、Ti :0.008~ 0.018%、B:0.0008~0.0020%、Mo:0.10~0.30%、Ce :<0.0015、Als:0.025~0.04%、CEV (碳当量，公式：CEV ( % )= C+Mn/6+ (Cr+Mo+V )/5+(Ni+Cu )/15):0.39 ~0.46%。
[0045] 稀土的加入在减小钢板各向异性、提高强塑积、改善低温冲击韧性及防爆性能等 方面作用显著，因此通过添加稀土制造高强度防爆用钢板具有技术创新性及领先性，产品 命名为BT700E，命名原则:BT代表包钢特色，700代表屈服强度700MPa，E代表质量等级要求-40 °C进行冲击试验。
[0046] 实施例1
[0047]板坯的加热炉出炉温度为1210°C，采用二阶段乳制，粗乳开乳温度1150°C。精乳终 乳温度845°C，乳后无需控冷，中间坯厚度为3倍成品厚度。淬火工艺：淬火温度923°C，保温 时间20min;回火工艺：回火温度605°C，保温时间30min，空冷。最后即可得到防爆钢板。 [0048] 实施案例2
[0049] 板坯的加热炉出炉温度为1205 °C，加热后及时乳制。采用二阶段乳制，粗乳开乳温 度多1160°C。精乳终乳温度835°C，薄规格无需控冷，中间坯厚度为3倍成品厚度。淬火工艺： 淬火温度912°C，保温时间20min;回火工艺：回火温度590°C，保温时间30min，空冷。最后即 可得到防爆钢板。
[0050]如图1所示，是本发明实施例2的防爆钢板20μπι下的金相组织图；如图2所示，是本 发明实施例2的防爆钢板1 ΟμL?下的金相组织图。
[0051] 如图所示。可以看出该钢板的微观组织为回火马氏体+碳化物。细小碳化物弥散分 布在大小均匀的等轴马氏体基体上，使得钢板具有良好的强韧性。
[0052] 实施例1、实施例2中防爆钢板的化学成分重量百分比见表1。
[0053] 表1板卷化学成分(wt% )
[0055] 表2为本发明实施案例1~2对应的防爆钢板的力学性能。[0056]
[0057]为检验BT700E钢板防爆性能，结合X防雷车底板防护性能指标要求，开展高强钢防 雷底板防爆炸试验工作。
[0058] 本发明中，高强钢防爆试验如下所示：
[0059] 为考核验证高强度钢能否满足特种防雷车底板防护性指标要求，进行了模拟爆炸 件防雷爆炸试验。
[0060] (1)高强度钢模拟爆炸件尺寸参数见表1。
[0061 ] 表1爆炸件尺寸参数mm
[0063] (2)爆炸条件
[0064] 8kg TNT炸药，直径34cm，埋深5cm。
[0065] (3)试验结果
[0066]由于条件相同，1#、2#爆炸件爆炸结果相近，护罩底部均产生较大凹变形，1#、2#爆 炸件护罩整体及折弯线均未产生裂纹，满足特种防雷车底盘防8kg TNT级炸药防护性要求。
[0067] 如图3所示，是本发明中1#爆炸件延棱线1的变形量统计图；如图4所示，是本发明 中1#爆炸件延棱线2的变形量统计图；如图5所示，是本发明中1#爆炸件延棱线3的变形量统 计图。
[0068] 3条棱线的变形量分别为24mm、21.5mm、18mm，爆炸件护罩整体及折弯线均未产生 裂纹，满足特种防雷车底盘防8kg TNT级炸药防护性要求。
[0069]如图6所示，是本发明中2#爆炸件延棱线1的变形量统计图；如图7所示，是本发明 中2#爆炸件延棱线2的变形量统计图；如图8所示，是本发明中2#爆炸件延棱线3的变形量统 计图。
[0070] 3条棱线的变形量分别为20mm、18mm、18mm，爆炸件护罩整体及折弯线均未产生裂 纹，满足特种防雷车底盘防8kg TNT级炸药防护性要求。
[0071]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1. 一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢，其特征在于：化学成分按重量百分比 包括 C:0.10~0.16%、Si:0.15~0.30%、Mn:0.8~1.4%、P:<0.012%、S :<0.002%、Cr: 0.15~0.35%、Ti:0.008~0.018%、B:0.0008~0.0020%、Mo:0.10~0.30%、Ce:< 0·0015、Als:0·025~0·04%、碳当量CEV:0·39~0·46%。2. 如权利要求1所述稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢，其特征在于：包括C 0.13% ^ Si :0.20% ^Mn： 1.4% :0.009% :0.001 % ^Cr ：0.30 % ^Ti :0.010 % ^B： 0.0015%、Mo:0.25%、Ce:0.0015。3. -种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、RH真 空脱气、连铸、乳制、热处理;其中，冶炼用铁水经脱硫预处理，S含量<0.005%，加入废钢， 转炉终点一次命中或补吹次数不超过一次，拉碳温度范围彡1640°C，终点[C] <0.10%，[P] 彡0.010%;冊真空处理时，真空处理时间15~2511^11，真空处理时添加稀土〇646合金，合金 加入前测温定氧，要求活度氧<5ppm，真空处理结束后进行软吹氩气，软吹时间大于15min; 板坯出炉温度为1200 ± 20°C，乳制采用二阶段乳制，粗乳开乳温度多1100°C，精乳终乳温度 820~870°C ;热处理过程中，淬火温度920± 10°C，保温时间15~25min;回火温度600± 10 °C，保温时间25~35min;成品钢板化学成分按重量百分比包括C:0.10~0.16%、Si :0.15~ 0.30%、Μη:0·8~1.4%、P:彡0.012%、S:彡0.002%、Cr:0.15~0.35%、Ti :0.008~ 0.018%、8:0.0008~0.0020%、]?〇:0.10~0.30%、。6 :彡0.0015、厶18:0.025~0.04%、碳当 量 CEV:0.39 ~0.46%。4. 如权利要求3所述稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，其特征在于： 连铸全程采用保护浇注，投入电磁搅拌、轻压下，过热度控制在15~35°C，拉速0.8~1.2m/ min，中间包分别取0、N样，结晶器取Η样，其中[0]彡30ppm，[N]彡50ppm，[H]彡1.5ppm。5. 如权利要求3或者4所述稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，其特征 在于：包括C 0· 13%、Si:0.20%、Mn: 1.4%、P:0.009%、S:0.001%、Cr:0.30%、Ti: 0.010%、B:0.0015%、Mo:0.25%、Ce:0.0015。6. 如权利要求3或者4所述稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，其特征 在于:板坯的加热炉出炉温度为1210°C，粗乳开乳温度1150°C，精乳终乳温度845°C，中间坯 厚度为3倍成品厚度;淬火温度923°C，保温时间20min;回火温度605°C，保温时间30min，空 冷。7. 如权利要求3或者4所述稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，其特征 在于:板坯的加热炉出炉温度为1205°C，加热后及时乳制，粗乳开乳温度多1160°C，精乳终 乳温度835°C，中间坯厚度为3倍成品厚度;淬火温度912°C，保温时间20min;回火温度590 °C，保温时间30min，空冷。8. 如权利要求3或者4所述稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，其特征 在于:还包括防爆试验步骤，要求爆炸件护罩整体及折弯线均不产生裂纹。
【文档编号】C22C38/02GK105970097SQ201610582894
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】袁晓鸣, 王雪莲, 袁媛, 卢晓禹, 王少炳
【申请人】内蒙古包钢钢联股份有限公司