[发明专利]460MPa级低合金高强度结构用钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金高强度结构用钢生产工艺领域，具体是指460MPa级低合金高强度结构用钢及其生产方法。

背景技术

随着能源、化工、水电、建筑等领域的迅速发展，低合金高强度结构钢市场需求日益增大，而且为了满足上述行业中工程结构自重降低，装载能力提高的发展趋势，屈服强度在460MPa、且具备较好焊接性能的钢板(牌号Q460)用量越来越多。该强度级别的钢板有的以轧制后淬火+回火(调质)的方式生产，有的以轧制后正火的方式生产，以上两种生产方式不仅碳含量在约0.16％(wt％，以下相同)，碳当量大多不低于0.42％，还添加了Mo、Cr、Cu、Ni、V等贵合金元素，而且生产周期长，能耗高；有的虽然采用热机械轧制(TMCP)的方式生产，缩短了生产流程，但是其碳当量大多在0.40％左右，并且碳含量≥0.12％，而采用TMCP的方式生产、且碳含量≤0.10％的Q460钢板又因Mo、Cr、Cu、Ni、V等贵合金元素的加入而成本较高。

发明内容

本发明的目的是根据现有技术的不足提供一种460MPa级低合金高强度结构用钢及其生产方法，本发明的460MPa级低合金高强度结构用钢性能好，碳当量不大于0.35，而且成本低，生产过程简单容易操作。

本发明的技术方案如下：一种460MPa级低合金高强度结构用钢，它的化学成分按质量百分数计为：C：0.03～0.09％、Si：0.10～0.40％、Mn：1.00～1.60％、Nb：0.01～0.03％、Ti：0.005～0.030％，Als：0.015～0.045％、B：0.0005～0.0030％、P≤0.015％，S≤0.007％，其余为Fe和不可避免杂质；同时该钢的碳当量CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，且CEV≤0.35％。

一种上述的460MPa级低合金高强度结构用钢的生产方法，它依次包括以下步骤：冶炼、精炼、连铸、钢坯加热、控制轧制、控制冷却、缓冷、成品，其特征在于：

所述钢坯加热时，加热温度为1150～1250℃；

所述控制轧制时，采用两阶段控轧，使相变前的组织充分细化，第一阶段开轧温度为1030-1150℃，终轧温度为960-1030℃；第二阶段开轧温度为900-1000℃，终轧温度为780-860℃；

所述控制冷却阶段时，通过层流或水幕冷却方式进行控制冷却，开冷温度730-830℃，返红温度500-650℃。

优选的，所述冶炼过程时，先进行铁水预处理，再采用转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼。

优选的，所述精炼过程时，进行微合金化，控制钢中各化学成分按质量百分数计为：C：0.03～0.09％、Si：0.10～0.40％、Mn：1.00～1.60％、Nb：0.01～0.03％、Ti：0.005～0.030％，Als：0.015～0.045％、B：0.0005～0.0030％、P≤0.015％，S≤0.007％，其余为Fe和不可避免杂质；同时该钢的碳当量CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，且CEV≤0.35％。

优选的，所述连铸过程时，采用电磁搅拌，减少元素偏析。

本发明的C含量选择在0.03～0.09％。因为C是提高钢板强度的最有效且最廉价的元素之一，为保证钢板的强度，C含量的下限为0.03％。但是C含量过高时对钢板的焊接性能和低温冲击韧性将产生不利的影响，因而C含量的上限为0.09％。

本发明的Si含量在0.10～0.40％，Si主要以固溶强化形式提高钢的强度，同时也是脱氧的必要元素。在本发明钢中，Si含量太高会降低钢的低温冲击韧性。

本发明的Mn含量在1.00～1.60％，Mn是重要的强韧化元素和良好的脱氧剂、脱硫剂，太低的Mn则不能保证钢的强度但太高的Mn对钢坯中心偏析有不利影响，有损于钢板的韧性，并且在焊接时容易产生裂纹，对于得到本发明钢的性能来讲，也是不必要的。

本发明的Nb含量为0.010～0.030％，Nb是强碳氮化合物形成元素，能提高钢的奥氏体再结晶温度。奥氏体可以在更高的轧制温度下进行轧制。此外Nb在控制轧制连续冷却过程中的析出强化作用，通过Nb的碳氮化物的应变诱导析出可以钉扎奥氏体晶粒，细化奥氏体晶粒并提高强度及低温韧性。但过高的Nb也易与Fe、C等元素形成低熔点共晶物，从而增加焊缝金属产生热裂纹的倾向。

本发明的Ti含量为0.005～0.030％，Ti是强氮化物形成元素，Ti的氮化物能有效地钉扎奥氏体晶界，因此有助于控制奥氏体晶粒的长大。