[发明专利]一种抗拉强度≥800MPa级焊接结构钢及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接结构用钢及生产方法，具体地属于一种抗拉强度≥800MPa级焊接结构钢及生产方法，特别适用于生产厚度为2~12mm的抗拉强度≥800MPa级焊接结构钢及生产方法。

背景技术

从机械工程领域的发展来看，是在向结构高强化、材料轻量化发展。当各种机械设备和工程结构件用钢板的强度提高一倍后，可以大幅度减少所用钢板的厚度，从而减少钢材消耗，降低制造成本。随着这种趋势的发展，其对工程机械构件材料的强度性能、韧性、焊接性能冷成型性的要求更为突出，从该领域现有技术状况来讲，有的强度级别可满足要求，但韧性、焊接性能冷成型性显得不足，或者使用性能上能满足要求，但生产成本较高，不经济，不符合产业政策，经分析研究其原因，认为一是未对Ti/C、Ti/N作严格控制，二是在热轧后的层流冷却采用一段或两段式冷却方式，但在两段式冷却中间停滞间隔时间较短。

经检索：

中国专利公开号为CN1280206A的文献，其公开了一种800MPa级屈服强度的超低碳微合金高强钢，但是钢的强度波动较大，稳定性差，延伸率不高，且未对韧性情况予以体现。

中国专利公开号为CN101525717A的文献，其公开了一种厚度为3~6mm 的700MPa级Ti微合金化超细晶钢及其生产方法，其采用CSP连铸连轧工艺，没有铸坯的冷却与再加热过程。本发明是采用的是常规热连轧工艺生产2~12mm的800MPa级钢，连铸板坯经过了冷却与再加热过程，因此组织更均匀，性能更稳定。

中国专利公开号为CN101768698A的文献，其公开了一种700MPa级非调质处理高强钢板及其制造方法，其工艺是在精炼炉处理30~40分钟，严格控制钢中的杂质和气体含量，连铸成铸坯后再进行控轧控冷，但该钢中添加了大量的Cr。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在保证抗拉强度800MPa以上，屈服强度700MPa的前提下，并使延伸率A%≥20%，-40℃夏比冲击功≥70J，且具有良好的焊接性能和冷成型性能的焊接结构钢及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种抗拉强度≥800MPa级焊接结构钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.002~0.02%、Si：0.03~0.15%、Mn：1.70~2.00%、P：≤0.018%、S：≤0.006%、Ti：0.20~0.35%、N：0.002~0.005%、B：≤0.0005%、Als：0.025~0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质；并满足：20≤Ti/C≤50，40≤Ti/N≤70；金相组织为不低于70%的超细的黑针状下贝氏体及余量的铁素体组织。

生产一种抗拉强度≥800MPa级焊接结构钢的方法，其步骤：

1）经转炉及真空炉冶炼后浇铸成坯；

2）对铸坯加热，加热温度在1320~1380℃，并在此温度下保温1.5~2.0h；

3）进行粗轧，控制其开轧温度在1080~1120℃，终轧温度为960~980℃，轧制道次为5~7道次，粗轧后使总压缩比不低于80%；

4）进行精轧，控制其开轧温度为930~950℃，其结束温度为850~890℃，轧制道次为7道次，最后4道次的平均每道次压下量控制在30~50%；

5）进行层流冷却，冷却采用前后两段式冷却，并在两段冷却之间间隔20~50s；前段冷却速度控制为30~70℃/s，强力吹扫钢板表面水渍并冷却至680~720℃，后段冷却速度控制为5~20℃/s，冷却至卷取温度400~550℃；并吹扫至钢板板面无水渍；

6）进行卷取。

本发明各元素及主要工艺控制的作用：

C：碳能够提高钢的强度、硬度，是主要的间隙固溶强化元素。采用超低碳成分设计有利于应变诱导铁素体的动态析出和动态再结晶，细化奥氏体晶粒，得到超细晶组织，从而提高钢的强度和韧性。而且随着碳含量的降低及碳当量的降低，可以使微合金钢能够保持良好的焊接性能和低的韧脆转变温度，因此C含量不高于0.02%。

N:氮可以与钢中的钛在高温时析出TiN，有效钉扎奥氏体晶粒阻止其长大，细化奥氏体晶粒，在720℃以下，从钢中沉淀析出纳米级Ti（C、N)等第二相粒子，可有效钉扎位错，显著提高钢的强度，但氮含量过高会严重恶化材料的塑韧性。故本发明限定氮含量为0.002~0.005%。