[发明专利]一种屈服强度高于800MPa的矿井救生舱用热轧带钢及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金材料技术领域，特别涉及一种屈服强度高于800MPa的矿井救生舱用热轧带钢及制备方法。

背景技术

矿井救生舱是矿井出现顶板塌方、瓦斯爆炸、透水等灾害时为矿工提供避难空间的舱室。由于矿井救生舱的使用环境比较恶劣，因此要求救生舱用钢板应具有足够的强度、韧性、耐冲击、耐腐蚀和耐高温等综合性能。目前，救生舱舱体用钢通常采用Q235、Q345、Q460和Q550等普通碳素结构钢和低合金高强钢，这些材料的屈服强度为235~600 MPa，韧性和弯曲等指标基本满足要求。但是考虑到井下发生瓦斯爆炸时产生的高温气流、甲烷以及H₂S等腐蚀性气体的影响，现有救生舱舱体材料的高温强度以及耐腐蚀性能难以满足救生舱的使用要求。

为此，开发一种屈服强度高于800 MPa的耐冲击、耐高温、耐腐蚀等综合性能良好的矿井救生舱专用热轧带钢是科技工作者面临的一项重要任务和亟待解决的难题。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种屈服强度高于800 MPa的矿井救生舱用热轧带钢及制备方法，目的在于通过适当的合金元素设计和控轧控冷方法，满足矿井救生舱用钢的使用要求。

本发明的屈服强度高于800 MPa的矿井救生舱用热轧带钢，化学成分按重量百分比为C：0.03～0.06 %，Si ：0.20～0.35 %，Mn ：1.7～1.8 %，Al ：0.02～0.05 %，Mo： 0.3～0.5 %，Nb ：0.04～0.06 %，Ti：0.01～0.02 %，Cu： 0.2～0.35 %，B ：0.001～0.002 %，S≤0.01 %，P≤0.01 %，余量为Fe；

其金相组织为板条贝氏体和少量的针状铁素体、粒状贝氏体的复相组织，室温屈服强度≥800 MPa，抗拉强度≥900 MPa，断后伸长率≥16 %，500 ℃高温屈服强度≥580 MPa，抗拉强度≥760 MPa，断后伸长率≥17 %，20 ℃冲击功大于47 J（冲击试样尺寸为55 mm×10 mm×5 mm），冷弯性能合格，工业环境下的耐大气腐蚀性指数I≥4.0，焊接冷裂纹敏感系数P_cm≤0.22 %。

本发明的屈服强度高于800 MPa的矿井救生舱用热轧带钢的制备方法按照以下步骤进行：

（1）按设定的化学成分重量百分比C：0.03～0.06 %，Si ：0.20～0.35 %，Mn ：1.7～1.8 %，Al ：0.02～0.05 %，Mo： 0.3～0.5 %，Nb ：0.04～0.06 %，Ti：0.01～0.02 %，Cu： 0.2～0.35 %，B ：0.001～0.002 %，S≤0.01 %，P≤0.01 %，余量为Fe，冶炼钢水并铸成厚度为150～250 mm的铸坯；

（2）将铸坯加热至1200～1250 ℃保温1 h，进行粗轧，轧制道次为3～5道次，粗轧开轧温度为1120～1180 ℃，终轧温度为1010～1080 ℃，获得厚度为40～60 mm的中间坯；

（3）将中间坯精轧5～7道次，精轧开轧温度为980～1050 ℃，终轧温度为780～865 ℃，精轧每道次压下量控制在15～40 %，精轧总压下量>70 %，精轧后带钢厚度为4～12 mm；

（4）将精轧后的带钢以15～60 ℃/s的速度冷却至350～450 ℃，卷取获得热轧带钢产品。

本发明的屈服强度高于800MPa的矿井救生舱用热轧带钢的成分设计是基于以下几点：

C 虽然对钢板的强化有效，但随着C含量增加则会造成塑性和冲击韧性降低，增加钢的冷脆性，对钢的成型性、焊接性能极为不利；此外，碳含量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，因此C含量必须控制在较低的范围内；

Mn 是良好的脱氧剂和脱硫剂，一定量的Mn能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，改善钢的热加工性能。锰固溶于铁素体和奥氏体中，扩大奥氏体区，α+γ区下移，降低Ar₃ 温度, 增大奥氏体过冷度，因而提高了晶粒的细化程度。同时Mn能有效的降低脆性转变温度，但Mn含量升高会降低钢的抗氧化性，同时对焊接性能不利，因此锰控制在1.75 %左右；