[发明专利]一种屈服强度为800MPa级低温用钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及低温环境设备的用钢及其生产方法，具体属于用于环境温度在-60℃的屈服强度为800MPa级低温用钢及其生产方法。

背景技术

结构钢主要应用于原材料开采、能源开发、交通运输、农田水利建设、城乡建设等经济建设各个领域，已成为最为重要的结构材料。这些结构件承受的是复杂多变的周期载荷，某些情况下需要适应极端寒冷气候环境，从而对结构钢屈服强度和低温冲击韧性等基本指标提出了更高要求，同时包括焊接性能、冷成型性、耐磨性等方面。通过成分、轧制、热处理工艺的改进和创新，精确控制组织，从而获得更高的强韧性，兼顾其它性能要求。

目前高强度高韧性结构钢板主要采用离线再加热淬火+高温回火的调质工艺生产，以获得强韧性优良的回火索氏体组织，不足之处在于能源消耗大、制造成本高、生产周期长，且在淬火工程中易出现裂纹和表面缺陷，降低了成材率。低碳贝氏体钢是国内外近年发展起来的高强度高韧性新钢种，钢板采用TMCP式生产，其优点在于生产工艺相对简化，但是对生产过程中各工艺参数，如加热温度、各阶段轧制温度、压下率及轧后冷却参数等均有较严格的要求，工艺控制困难，钢板性能不稳定，且目前低碳贝氏体钢屈服强度一般小于600MPa，为提高强度级别需要大量加入贵重合金以增加固溶强化和析出强化作用，不仅成本大幅提高且对低温冲击韧性有很大损失，一般只能满足-20℃环境下设计要求。

CN101338400提供了一种高强度低温用低碳贝氏体钢及其生产工艺，其成分重量百分比为：C：0.03~0.10%，Si：0.20~0.40%，Mn：1.00~1.80%，Nb：0.02~0.10%，Ti：0.01~0.03%，Ti：0.01~0.03%，Cr：0.05~0.50%，Mo：0.1~0.5%，其余为Fe和微量杂质元素。采用TMCP+高温回火工艺生产。TMCP工艺参数为：高温阶段轧制温度在1050~1150℃，低温阶段轧制温度在800~950℃，终轧温度800~880℃；回火温度在500~700℃。可生产屈服强度达700MPa，且在-40℃的情况下能保持很高的冲击韧性。不足之处在于，化学成分同时添加了Cr、Mo，成本相对较高；没有充分利用轧后冷却技术控制组织转变，导致强度和韧性指标不理想。

CN1786245提供了一种高抗拉强度低碳贝氏体厚钢板及其生产方法，其化学成分含量为：C：0.052~0.08%，Si：0.10~0.50%，Mn：1.65~1.90%，Nb：0.015~0.060%，Ti：0.005~0.030%， B：0.0005~0.003%，Mo：0.25~0.50%，Ni：0.42~0.80%，Cu：0.62~0.85%，Al：0.015~0.050%，其余为Fe和微量杂质元素。采用TMCP+RCP+T工艺生产屈服强度大于870MPa、抗拉强度900MPa级别以上的高强度、高韧性钢种。不足之处在于：化学成分中添加了大量的合金元素，用以促进贝氏体转变和增加强化作用，成本高；采用TMCP+RCP+T工艺比较复杂，增加了生产周期，不利于组织生产；性能方面强度级别较高，但是屈强比很高，用于工程机械存在安全隐患，另外冲击韧性只能达到-20℃水平。

发明内容

本发明的目的在于解决目前存在的采用TMCP工艺生产的低碳贝氏体钢屈服强度均小于600MPa，为提高强度级别需要大量加入贵重合金所存在的不足，提供一种低成本、低能耗、短流程且能保证钢板屈服强度为800MPa，性能稳定性的生产工艺屈服强度为800MPa级低温用钢及其生产方法。

实现上述目的的措施：

一种屈服强度为800MPa级低温用钢，其组分及重量百分比含量：C：0.04~0.14%，Si：0.20~0.50%，Mn：1. 0~1.80%，Als：0.015~0.05%，P：≤0.01%，S：≤0.008%，Cr：0.10 ~0.50%， Ti：0.01~0.03%，Nb：0.10 ~0.50%，B：0.0008~0.0020%，其余为Fe和微量杂质元素，并满足Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B≤0.25%。

生产一种屈服强度为800MPa级低温用钢的方法 ，其步骤：

1）冶炼并连铸成坯，并控制A、B、C及D类夹杂物含量总重量百分比不超过1.5级，其余杂质重量百分比含量控制在： O≤0.0025%，N≤0.0035%，H≤0.0002%；按常规喂入Si-Ca线，并控制铸坯中心偏析C类在1.5级以下，中心疏松在0.5级以下；