[发明专利]一种厚度60mm以下屈服强度690MPa级钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁技术领域，具体地，本发明涉及一种厚度60mm以下屈服强度690MPa级钢板及其制备方法。

背景技术

随着国内钢结构产业、工程机械、矿山机械等行业蓬勃发展，同时为顺应起重机械、挖掘机悬臂梁、矿井用液压支架等工程机械大型化、高强化的市场需求趋势，对于屈服强度690MPa级高强钢板的需求日益强烈。该强度级别钢板，国内钢厂普遍采用离线淬火+回火(即调质处理)方式生产，这种生产工艺不仅增加了设备投资，而且工序繁多，生产组织调度困难，生产周期长，生产工序成本高，同时此种工艺体系下开发的钢板合金成本较高，造成高强钢经济效益不佳。为降低生产成本，国内也有采用非调质处理工艺生产高强度钢板的报道。

在中国专利CN101215624B中，公开了一种高强韧厚钢板的在线淬火生产工艺方法，在钢的成分设计方面采用Cr-Cu-Ni-Mo-V-Nb-Ti-B复合添加，钢的屈服强度在565MPa以下，抗拉强度在645MPa以下。该专利虽然提供了一种基于气雾及水幕两阶段冷却方式的轧后在线淬火生产工艺，但不足之处在于仅公开了厚度32mm钢板的力学性能，而且成分体系复杂、合金成本较高、强度太低，未能充分发挥在线淬火快速提高强度的作用。

在中国专利CN102230057B中，公开了一种采用直接淬火工艺生产石油储罐钢板的方法，在钢的成分设计方面采用Ni-Mo-V-Nb-Ti-Ca-B复合添加，钢的屈服强度在604MPa以下，抗拉强度在686MPa以下。该专利公开了采用直接淬火工艺生产厚度12～45mm钢板，但强度同样太低。

在中国专利CN102851604A中，公开了一种屈服强度690MPa级高强度钢板的生产方法，板坯经控制轧制后采用在线淬火(DQ)+回火(T)工艺生产，在钢的成分设计方面采用Cr-Mo-V-Nb-Ti-B复合添加，由于是低碳成分体系设计，需要添加较高含量的锰铁、铌铁及钒铁合金，造成合金成本较高。

在中国专利CN101328564B中，公开了一种具有优良焊接性的低屈强比HT780钢板及其制造方法，在钢的成分设计方面采用Cu-Ni-Mo-V-Nb-Ti-Ca-B复合添加，钢的屈服强度在686MPa以下。该专利公开了采用直接淬火工艺生产的钢板不仅强度低，而且后续还需要正火和回火热处理工序，生产工艺复杂，合金和工序成本高昂。

对现有技术分析之后发现，已经公开的文献中大部分钢板的屈服强度不高于690MPa，或者屈服强度达到690MPa，但贵重金属含量高或热处理工艺复杂造成生产成本较高，或者未能实现工业生产；同时，针对同时屈服强度达到690MPa级高强钢板，未发现只进行一道离线热处理的生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种厚度60mm以下屈服强度690MPa级高强钢板及其减量化制造方法，通过对化学成分、轧制工艺、冷却工艺和回火热处理工艺的控制，在钢板中获得一种由板条贝氏体/马氏体为主的组织，实现了屈服强度690MPa级高强钢板的生产；同时通过对轧制和冷却工艺模型的创新开发，实现了钢板轧后省去离线淬火工序，仅进行一道离线回火热处理，降低生产组织难度，减少生产工序，缩短生产周期。

本发明的厚度60mm以下屈服强度690MPa级钢板，其化学成分按重量百分比计包含：C：0.10％～0.20％、Si：0.15％～0.50％、Mn：1.00％～1.60％、Cr：0.10％～0.60％、Als：0.015％～0.050％、Ti：0.008％～0.025％、Mo：0.10％～0.30％、B：0.0008％～0.0030％、P≤0.025％、S≤0.008％、N≤40ppm、O≤20ppm、H≤2ppm，其余为铁和不可避免的杂质；其中，Als表示酸溶铝。

本发明的钢板组织由板条贝氏体和马氏体为主组成，其屈服强度大于等于690MPa。

以下对根据本发明的厚度60mm以下屈服强度690MPa级高强钢板的化学成分进行详细说明。

C：C既是最主要的固溶强化元素，能显著提高钢的淬透性，对马氏体钢的强度和硬度起决定性的作用，但碳含量的增加使钢的塑性和冲击韧性降低，冷脆倾向性和时效倾向性提高，恶化焊接性能。考虑到降碳的同时必须额外增加其它贵重的微合金含量才能保证钢强度，而这将造成成本大幅度增加，综合考虑将C的适宜量控制在0.10％～0.20％。

Si：Si进入铁素体起固溶强化作用，但Si会显著地提高钢的韧脆转变温度，同时也会恶化塑性及焊接性能，因此，Si的适宜量控制在0.15％～0.50％。