本发明属于冶金，具体涉及一种模焊性能优良的690mpa级钢板及其生产方法。
背景技术：
1、随着钢结构向着大型化、轻量化的发展，超高强度钢材的使用范围越来越广，超高强度钢的使用量越来越大。超高强度钢主要用于大型工程结构用钢的主要受力部位，承受复杂多变的周期载荷，因此要求钢材具有较高的屈服强度和疲劳极限、良好冲击韧性以及优良的焊接性能。在大型主体结构制造中使用高强度结构钢，对于提高装备的能力和效率，降低能耗和原材料消耗，提高工程机械的档次均有重大作用，因此保证焊接后钢结构性能特别是焊接部位性能不降低显得特别重要。
2、现有技术中已有诸多有关高强度690mpa级钢板生产方法的报道，如申请号为202111596841.x、202011160463.6、202211291461.x、202210919275.x的专利申请，但其均侧重于生产出满足标准性能的钢铁材料，而对焊接性能有重要影响的模拟焊后性能并没有涉及。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是提供一种模焊性能优良的690mpa级钢板及其生产方法，可在500～550℃下模拟焊后10h仍然满足690mpa级超高强度钢板力学性能要求。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
3、一种模焊性能优良的690mpa级钢板，所述钢板的化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.12～0.16%，si：0.20～0.30%，mn：1.30～1.50%，p≤0.010%，s≤0.005%，ni：0.30～0.50%，cr：1.00～1.30%，mo：0.20～0.30%，nb：0.020～0.030%，v：0.030～0.041%，ti：0.010～0.020%，al：0.015～0.050%，b：0.0010～0.0018%，余量为fe和不可避免的杂质。
4、本发明所述钢板厚度规格为20～40mm，钢板组织为回火马氏体。
5、本发明所述钢板500～550℃模拟焊后10h力学性能仍达屈服强度≥690mpa，抗拉强度770～940mpa，v型纵向-40℃冲击功≥69j。
6、本发明所述模焊性能优良的690mpa级超高强度钢板的生产方法，包括转炉炼钢工序、控制轧制和热处理工序。
7、本发明所述炼钢工序，经过初炼炉冶炼合格的钢水送入lf精炼炉精炼，lf炉精炼后，将钢水送入vd真空精炼炉进行真空脱气处理，高真空保持时间≥15min，真空破坏后软吹8～10min，使夹杂物能够充分上浮，降低钢水中非金属夹杂物含量，然后采用大断面连铸机浇铸成高质量的连铸坯。
8、本发明所述控制轧制工序，连铸坯在步进式连续炉加热，粗轧阶段要求开轧温度1050～1100℃，晾钢厚度为成品钢板厚度加100～120mm；精轧阶段要求开轧温度830～860℃，终轧温度控制在770～790℃范围内，轧制后入水返红温度要求680～700℃。
9、本发明所述调质热处理工序，所述热处理工序，淬火温度900～930℃，加热时间1.8～2.0min/mm，回火温度610～630℃，加热时间4.0～4.5min/min，回火结束空冷后得到所述钢板。
10、本发明设计思路：
11、本发明根据各个化学元素对屈服强度和抗拉强度影响的不同，进行合理的化学成分设计，在炼钢过程中通过转炉炼钢、lf精炼、vd真空精炼和软吹工艺进行控制，在连铸过程中采用大断面连铸机，浇铸成大断面高内部质量的连铸坯，在加热轧制过程中通过合理的轧制工艺，加上合适的热处理工艺，最终得到厚度规格为20～40mm模拟焊后性能优良的690mpa级高强钢。
12、其中，各化学成分及含量在本发明中的作用是：
13、c：0.12～0.16%，碳对钢板的各种性能都有影响，特别是钢板的强度、韧性、焊接性能，碳含量对抗拉强度的影响更明显，因此高碳含量对降低屈强比有利，但是碳含量过高，使钢的韧性、塑性、焊接性能降低。
14、si：0.20～0.30%，硅是炼钢过程中主要的还原剂和脱氧剂，在镇静钢中都含有一定量的硅，硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和抗拉强度，但是对屈强比影响不大，硅含量过高时，会使韧性、焊接性能降低。
15、mn：1.30～1.50%，锰的成本低廉，且是良好的脱氧剂和脱硫剂，能增加钢的韧性、强度、硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；但锰含量过高，会降低钢的抗腐蚀能力和焊接性能，同时对屈强比不利。
16、p≤0.010%，在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，降低塑性，使焊接性能变坏，在成本合理控制的情况下，尽量降低磷含量。
17、s≤0.005%，硫也是钢中的有害元素，增加钢的热脆性，降低钢的延展性和韧性，但是硫能增加钢的易切削性能，除非有特殊要求，在成本可控条件下应尽量降低钢中硫的含量。
18、ni：0.30～0.50%，镍够增加沉淀相的热稳定性，可以提高钢的机械强度，也能增强钢的塑性，具有固溶强化作用，溶于奥氏体，抑制奥氏体的再结晶，因此起到细化奥氏体晶粒，显著提高钢板的低温韧性，但是金属镍属于稀缺资源，价格比较高。
19、cr：1.10～1.30%，铬是提高钢的淬透性的重要元素，能改善厚度方向上的性能的均匀性，同时铬能够提高钢板组织的稳定性、屈服强度和抗腐蚀性能。
20、mo：0.20～0.30%，钼对强度、塑性和低温冲击韧性均有较大提高，这是由于mo固溶于铁素体和奥氏体时，可使钢的c曲线右移，从而显著提高钢的淬透性；而且钼能显著提高钢的再结晶温度和提高钢的强韧性。
21、nb：0.020～0.030%，铌能促进钢晶粒细化，同时提高强度和韧性，细晶强化有利于降低屈强比；在控轧过程中，铌通过抑制奥氏体再结晶可以细化晶粒，并通过析出强化提高钢淬透性，降低钢的过热敏感性。
22、v：0.030～0.041%，钒是钢的良好脱氧剂，在钢中能细化晶粒，提高钢的强度和韧性，细晶强化有利于降低屈强比，同时钒与碳形成碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
23、ti：0.010～0.020%，钛在钢中属于强脱氧剂，也是一种细化晶粒元素，它能使钢的内部组织致密；降低时效敏感性和冷脆性，同时改善焊接性能。
24、al：0.015～0.50%，铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝含量过高影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
25、b：0.0010～0.0018%，硼对钢的淬火性有独特的作用，甚微的含量就能对钢质起到很大影响,同时又能增加钢的硬度和抗张力,改善钢的焊接性能等。
26、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明提供的690mpa级超高强用钢化学成分设计合理。2、本发明利用大断面连铸坯成材提高金属收得率，大幅度降低生产成本，提高市场竞争力。3、本发明通过合理的控制轧制工艺和热处理工艺，使钢板具有良好的综合性能，500～550℃模拟焊后10h后仍满足690mpa级超高强度钢结构用钢的性能要求，市场竞争力强。4、本发明生产的钢板厚度规格为20～40mm，内部组织均匀致密，组织为回火马氏体。5、本发明生产钢板强韧性匹配良好，屈服强度≥690mpa，抗拉强度770～940mpa，v型-40℃纵向冲击功≥69j。
27、实施方式
28、下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
29、实施例1
30、本实施例模焊性能优良的690mpa级超高强度钢板厚度为40mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.15%，si：0.25%，mn：1.35%，p：0.008%，s：0.003%，ni：0.35%,cr：1.20%，mo：0.25%，nb：0.020%，v：0.036%，ti：0.020%，al：0.021%，b：0.0012%，余量为fe和不可避免的杂质。
31、本实施例所述模焊性能优良的690mpa级超高强度钢板的生产方法包括炼钢、控制轧制、热处理工序，具体如下：
32、（1）炼钢工序：经过初炼炉冶炼合格的钢水送入lf精炼炉精炼，lf炉精炼后，将钢水送入vd真空精炼炉进行真空脱气处理，高真空保持时间17min，真空破坏后软吹9min，使夹杂物能够充分上浮，降低钢水中非金属夹杂物含量，然后采用大断面连铸机浇铸成高质量的连铸坯。
33、（2）控制轧制工序：连铸坯在步进式连续炉加热，粗轧阶段开轧温度1085℃，晾钢厚度为145mm；精轧阶段开轧温度846℃，终轧温度782℃，轧制后入水返红温度692℃。
34、（3）热处理工序：淬火温度916℃，保温时间81min，钢板回火温度622℃，回火加热时间180min，回火结束空冷后得到所述钢板。
35、冷却后得到所述钢板，钢板内部组织为回火马氏体，钢板在520℃模拟焊后10h后屈服强度732mpa，抗拉强度816mpa，v型纵向-40℃冲击功102j，所生产的模焊性能优良的690mpa级超高强度大型钢结构工程用钢，模焊性能优良，组织均匀、性能稳定。
36、实施例2
37、本实施例模焊性能优良的690mpa级超高强度钢板厚度为35mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.16%，si：0.28%，mn：1.30%，p：0.010%，s：0.004%，ni：0.30%，cr：1.10%，mo：0.22%，nb：0.030%，v：0.033%，ti：0.010%，al：0.015%，b：0.0018%，余量为fe和不可避免的杂质。
38、本实施例所述模焊性能优良的690mpa级超高强度钢板的生产方法包括炼钢工艺、控制轧制、热处理工序，具体如下：
39、（1）炼钢工序：经过初炼炉冶炼合格的钢水送入lf精炼炉精炼，lf炉精炼后，将钢水送入vd真空精炼炉进行真空脱气处理，高真空保持时间20min，真空破坏后软吹10min，使夹杂物能够充分上浮，降低钢水中非金属夹杂物含量，然后采用大断面连铸机浇铸成高质量的连铸坯。
40、（2）控制轧制工序：连铸坯在步进式连续炉加热，粗轧阶段开轧温度1100℃，晾钢厚度为135mm；精轧阶段开轧温度830℃，终轧温度770℃，轧制后入水返红温度700℃。
41、（3）热处理工序：淬火温度930℃，保温时间70min，钢板回火温度615℃，回火加热时间145min，回火结束空冷后得到所述钢板。
42、冷却后得到所述钢板，钢板内部组织为回火马氏体，钢板在525℃模拟焊后10h后屈服强度690mpa，抗拉强度796mpa，v型纵向-40℃冲击功128j，所生产的模焊性能优良的690mpa级超高强度大型钢结构工程用钢，模焊性能优良，组织均匀、性能稳定。
43、实施例3
44、本实施例模焊性能优良的690mpa级超高强度钢板厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.14%，si：0.20%，mn：1.42%，p：0.009%，s：0.005%，ni：0.50%,cr：1.30%，mo：0.30%，nb：0.026%，v：0.041%，ti：0.018%，al：0.050%，b：0.0010%，余量为fe和不可避免的杂质。
45、本实施例所述模焊性能优良的690mpa级超高强度钢板的生产方法包括炼钢工艺、控制轧制、热处理工序，具体如下：
46、（1）炼钢工序：经过初炼炉冶炼合格的钢水送入lf精炼炉精炼，lf炉精炼后，将钢水送入vd真空精炼炉进行真空脱气处理，高真空保持时间16min，真空破坏后软吹8min，使夹杂物能够充分上浮，降低钢水中非金属夹杂物含量，然后采用大断面连铸机浇铸成高质量的连铸坯。
47、（2）控制轧制工序：连铸坯在步进式连续炉加热，粗轧阶段要求开轧温度1050℃，晾钢厚度为140mm；精轧阶段开轧温度845℃，终轧温度780℃，轧制后入水返红温度680℃。
48、（3）热处理工序：淬火温度900℃，保温时间40min，钢板回火温度630℃，回火加热时间90min，回火结束空冷后得到所述钢板。
49、冷却后得到所述钢板，钢板内部组织为回火马氏体，钢板在500℃模拟焊后10h后屈服强度782mpa，抗拉强度883mpa，v型纵向-40℃冲击功141j，所生产的模焊性能优良的690mpa级超高强度大型钢结构工程用钢，模焊性能优良，组织均匀、性能稳定。
50、实施例4
51、本实施例模焊性能优良的690mpa级超高强度钢板厚度为30mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.12%，si：0.30%，mn：1.50%，p：0.07%，s：0.005%，ni：0.45%，cr：1.00%，mo：0.30%，nb：0.026%，v：0.030%，ti：0.015%，al：0.015%，b：0.0013%，余量为fe和不可避免的杂质。
52、本实施例所述模焊性能优良的690mpa级超高强度钢板的生产方法包括炼钢工序、控制轧制、热处理工序，具体如下：
53、（1）炼钢工序：经过初炼炉冶炼合格的钢水送入lf精炼炉精炼，lf炉精炼后，将钢水送入vd真空精炼炉进行真空脱气处理，高真空保持时间15min，真空破坏后软吹9min，使夹杂物能够充分上浮，降低钢水中非金属夹杂物含量，然后采用大断面连铸机浇铸成高质量的连铸坯。
54、（2）控制轧制工序：连铸坯在步进式连续炉加热，粗轧阶段开轧温度1078℃，晾钢厚度为150mm；精轧阶段开轧温度855℃，终轧温度790℃，轧制后入水返红温度694℃。
55、（3）热处理工序：淬火温度922℃，保温时间55min，钢板回火温度618℃，回火加热时间122min/min，回火结束空冷后得到所述钢板。
56、冷却后得到所述钢板，钢板内部组织为回火马氏体，钢板530℃模拟焊后10h后屈服强度756mpa，抗拉强度846mpa，v型纵向-40℃冲击功87j，所生产的模焊性能优良的690mpa级超高强度大型钢结构工程用钢，模焊性能优良，组织均匀、性能稳定。
57、实施例5
58、本实施例模焊性能优良的690mpa级超高强度钢板厚度为25mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.13%，si：0.24%，mn：1.38%，p：0.007%，s：0.004%，ni：0.33%,cr：1.12%，mo：0.26%，nb：0.026%，v：0.034%，ti：0.016%，al：0.038%，b：0.0014%，余量为fe和不可避免的杂质。
59、本实施例所述模焊性能优良的690mpa级超高强度钢板的生产方法包括炼钢工序、控制轧制、热处理工序，具体如下：
60、（1）炼钢工序：经过初炼炉冶炼合格的钢水送入lf精炼炉精炼，lf炉精炼后，将钢水送入vd真空精炼炉进行真空脱气处理，高真空保持时间17min，真空破坏后软吹9min，使夹杂物能够充分上浮，降低钢水中非金属夹杂物含量，然后采用大断面连铸机浇铸成高质量的连铸坯。
61、（2）控制轧制工序：连铸坯在步进式连续炉加热，粗轧阶段要求开轧温度1095℃，晾钢厚度为140mm；精轧阶段开轧温度860℃，终轧温度772℃，轧制后入水返红温度695℃。
62、（3）热处理工序：淬火温度918℃，保温时间76min，钢板回火温度610℃，回火加热时间180min，回火结束空冷后得到所述钢板。
63、冷却后得到所述钢板，钢板内部组织为回火马氏体，钢板在550℃模拟焊后10h后钢板屈服强度784mpa，抗拉强度876mpa，v型纵向-40℃冲击功132j，所生产的模焊性能优良的690mpa级超高强度大型钢结构工程用钢，模焊性能优良，组织均匀、性能稳定。
64、以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。