[发明专利]一种强韧钢热轧板卷生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产方法，尤其涉及一种应用于各类工程机械、矿山机械等领域，如大型电铲、自卸车和钻机、煤炭采掘机械等用的强韧钢热轧板卷生产方法。

背景技术

钢铁产品是人类社会最主要的可循环再生利用的结构与功能材料，同时钢铁企业又是能源消耗大户和环境负荷大户。如何既满足日益扩大的市场需求，又要降低资源(或能源)及环境负荷亦是钢铁企业科技工作者面临的重大课题和研究热点。通过提高钢材的综合性能，特别是大幅度提高钢材强度、使用寿命和减少钢材消耗量是解决上述问题的有效途征，因而高强度钢生产技术成为当今钢铁界关注的热点。高强度钢其强度级别(如屈服强度σ_s)一般大于450MPa，该类钢可用于汽车起重机吊臂或转台汽车起重机吊臂、转台、工程机械及加长(或加重)集装箱主脊梁、大型工程设备构件和大型汽车结构件等。该钢既要求具有较高的强度，又要求有较好的塑性和韧性、低的韧脆性转变温度及良好的焊接性能，是工程机械中用钢性能要求极严的特殊质量级钢种之一。

在本发明之前，高强韧钢热轧板卷的生产方法主要有：

(1)采用高炉-转炉-钢包炉(LF炉)-常规板坯连铸(厚度为180-250mm)-加热炉-初轧机-精轧机组一层流冷却-卷取生产方法。这种生产方法工艺成熟，能生产多种强度级别的板卷；但存在如下缺点：

①采用较高合金含量的成分设计，随着强度的提高，合金种类增多，总合金含量升高，合金成本较高；

②轧后的热轧板卷需经过调质热处理后才能进入销售市场，工序长、能耗高，提高了生产成本；

③主要依靠合金的固熔强化，晶粒与组织较粗大，成品钢材的韧性相对较低(尤其是高强度级别的钢材)，限制了钢材强度级别的提高和使用范围。

(2)采用高炉-转炉-钢包炉(LF炉)-薄板坏连铸(厚度为50-150mm)-均热炉-精轧机组-层流冷却-卷取生产方法，此生产方法是随着CSP工艺技术的规模化应用而产生的一种新的生产高强钢的方法，它与方法(1)比较具有如下优点：

①工艺流程相对较短，钢坯在900℃以上直接进入均热炉保温加热(无相变)，省去了初轧机组，设备投资相对较低，运行成本也较低；

②CSP连铸坯厚度较薄(50-150mm)，冷却速率大，铸坯组织较细，析出的二相粒子弥散且颗粒较细。采用该方法生产高强钢时成分设计含量相对较低，合金成本较低；

③通过轧制过程温度和轧制变形量的控制可以实现板卷的在线热处理，热轧板卷可不经过调质处理直接进入销售市场，可缩短流程，节约生产成本；

④尽管依然依靠合金元素的固熔强化来提高钢材的强度，因CSP本身的特性，有弥散细小的第二相粒子析出，板卷的韧性有所改善，但是韧性改善有限。

方法(1)和方法(2)的共同特点是：

①均采用金属或金属的铁合金作为所要添加合金的合金原料；

②均采用C-Mn-Mo-Cr-V-Nb成分设计体系，利用合金元素的固熔强化作为提高板卷强度的主要手段。一方面，合金种类多，并使用了较高含量的贵重合金元素，另一方面碳氮化物形成元素含量较高，但这些元素在冶金过程中与碳氮结合形成碳氮化物二相粒子的比例较小，这些合金元素对钢材的强韧性贡献相对较低，造成这些合金利用率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低合金含量、少用贵合金元素如钼、铌、钒，采用贵合金元素的氧化物直接合金化工艺，充分发挥氮元素对钢材强韧性的有益作用，强化第二相粒子析出，以生产高强度和高韧性的强韧钢热轧板卷的生产方法，以实现低合金和能源消耗，减轻环境污染。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：本发明所述的一种强韧钢热轧板卷的生产方法是利用高炉-转炉-CAS-钢包炉(LF炉)-薄板坯连铸(坯厚为50-150mm)-均热炉-精轧机组-层流冷却-卷取工艺。