[发明专利]一种高强度调质钢板低成本制造方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高强度调质钢板低成本制造方法。

背景技术

随着现代工业的发展，对钢铁材料性能的要求越来越高。国际上工程机械向着轻型化、高参量化和长寿命的方向发展，广泛采用高强钢制造。近几年，随着煤炭业开发建设的迅速发展，强劲拉动了煤机行业的发展速度，支架结构件材料正越来越多地采用高强度钢材。目前Q460、Q550、Q620、Q690高强钢板已广泛用于矿山机械、工程机械、港口机械等领域。目前有关高强度钢的制造方法也形成多项专利，这些专利普遍将添加合金元素（如Ni、Mo、Cu、Nb、V等）作为提高钢材性能的主要途径，合金元素添加较多以致生产成本较高等问题。且现有的制造方法需要针对每一级别钢种设计一种成分，无法快速响应客户多品种、小批量订单要求，组炉组浇困难，余材浪费严重。

湖南华菱湘潭钢铁有限公司申请的CN101497971A专利（一种高强度调质钢及其生产方法），采用了较多的贵重元素：0.18%-0.35%的Mo（能有效增强钢的淬透性和淬硬性，使钢淬火后得到均匀细小的马氏组织，显著提高钢的强度和韧性），0.18%-0.40%的Ni（增强钢板的低温冲击韧性），0.04%-0.06%的Nb（增强钢板的低温冲击韧性），在合金体系方面仍属于传统调质高强钢，不具备成本优势。且未开发出高强钢的柔性制造方法（其成分设计及回火工艺仅适用于Q690级别），无法通过调整回火工艺来实现“一钢多级”柔性化控制。

东北大学与南京钢铁股份有限公司共同申请的CN102080190A专利（一种屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板及其制备方法），在成分设计中依然采用了部分的贵重合金元素：0.10%-0.30%的Ni，0.02%-0.04%的Nb，不具备成本优势。且未开发出高强钢的柔性制造方法（其成分设计及回火工艺仅适用于Q690级别），无法通过调整回火工艺来实现“一钢多级”柔性化控制。

因此，针对上述制造方法存在的原料成本较高，成分设计及回火工艺仅适用于某一种钢种的问题，开发一种生产成本较低、强韧性匹配良好、焊接性能优良、工艺适应性强的高强度调质钢板低成本制造方法，具有积极的现实意义。

发明内容

本发明克服了现有的制造方法存在的生产成本较高和没有相应的柔性制造工艺问题，在传统调质高强钢板的基础上，取消Ni、Mo、Cu、Nb、V等贵重合金元素添加，采用成分简易的Mn、Cr和B合金化提高钢板淬透性，优化回火工艺，保证钢板性能。其次，根据不同强度级别钢的不同性能要求，充分发挥Cr及回火工艺在调质钢中的作用，采用同一成分体系简化设计，通过调整后续热处理工艺尤其是回火工艺的技术路线，实现600-800MPa级强度级别、C-E级质量级别的“一钢多级”柔性化控制，实现调质钢强度级别提高而生产成本不增加，达到技术、质量、成本、生产的有效平衡。

本发明的高强度调钢板，其化学成分为（wt%）：C：0.14-0.18％，Si：0.10-0.40％，Mn：1.40-1.70％，Cr：0.40-0.60％，Al：0.02-0.06％，Ti：0.010-0.030％，B：0.0010-0.0030％，P≤0.015％，S≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。

制造方法：按照上述的成分制造钢坯，将钢坯加热到1050～1250℃，控制轧制成规定厚度，轧后空冷至室温；然后进行亚温淬火：加热温度810-850℃，保温系数1.6-1.8min/mm，出炉后水淬至室温；进一步采用四种回火工艺，分别得到4种不同性能的钢板。

回火工艺（1）：加热温度670-700℃，保温系数2.0min/mm，获得的钢板性能满足6-60mm Q460级别0—-40℃冲击力学性能要求。

回火工艺（2）：加热温度630-660℃，保温系数2.0min/mm；获得的钢板性能满足6-60mm Q550级别0—-40℃冲击力学性能要求。

回火工艺（3）：加热温度590-620℃，保温系数2.2min/mm；获得的钢板性能满足6-60mm Q620级别0—-40℃冲击力学性能要求。

回火工艺（4）：加热温度540-580℃，保温系数2.5min/mm；获得的钢板性能满足6-60mm Q690级别0—-40℃冲击力学性能要求。

各主要化学成分及含量在本发明中的作用是：

C：对提高钢的强度作用明显，是最廉价的强化元素。随着碳含量的提高，钢的强度提高，塑性、韧性下降，焊接性能变差，综合考虑性能要求、冶炼成本等技术经济指标，碳含量范围0.14-0.18％。