[发明专利]一种Q690CF热轧钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高强钢生产技术开发领域，特别涉及了一种Q690CF热轧钢板及其制备方法。

背景技术

近年来，钢结构工程均向大型化、轻量化、高参数化发展，如大跨度桥梁、大型水电站、重型工程机械等。这要求结构用钢具有更高强度、更好韧性、塑性和焊接性能。大型工程建造采用高强度结构钢，意味着可在满足高负荷条件的同时降低原料成本、减轻材料重量。但是，高强度结构钢往往会带来韧性的降低。此外，对于高强度调质钢来说，大量合金元素的添加会严重恶化其焊接性能。尤其在低热输入量下，高强钢焊接接头容易形成焊接冷裂纹而破坏工程体系的结构完整性。为了预防焊接冷裂纹的形成，需要对钢板进行焊前预热处理，且焊接裂纹敏感系指数Pcm越大，预热温度越高。然而，预热工序的增加不仅影响了生产效率、增加能耗，而且会导致焊接工况变差，焊接接头性能不稳定，甚至会影响结构件的安全服役性能。因此，开发出一种无需预热的低焊接裂纹敏感性高强钢是极具社会、经济效益的。

随着热机械控制技术(TMCP)和微合金化技术的发展，各类高级别钢种均采用微合金化技术来降低合金元素总含量，以析出强化机制进一步提高钢板强度，利用TMCP技术细化奥氏体晶粒，形变奥氏体的高位错密度有利于提高相变产物的强度，结合在线快速冷却(ACC)工艺来精确控制显微组织配比，‘以水代合金’的思想可以减少合金元素含量，显著降低原料成本，同时也保证了低焊接裂纹敏感性指数，改善钢板的可焊性。

低焊接裂纹敏感性钢，国际上又称CF(CrackFree)钢，是一类具有低碳当量，低Pcm值，焊接性能优异的钢种，一般认为在不预热或低预热条件下焊接也不出现裂纹；为了进一步提高其强度，同样需要采用TMCP和微合金化技术；YB/T4137黑色冶金行业标准也规定其供货状态有TMCP、TMCP+回火或调质处理。

目前，已有一些关于低焊接裂纹敏感性钢板的发明专利，但这些发明专利中往往只涉及了强度级别较低的钢种(如屈服强度在550MPa左右)，一般需要采用额外的热处理工艺来改善其韧性，这种生产方式不仅增加了生产成本，而且降低了生产效率。个别发明专利也涉及到屈服强度690MPa级热轧钢板的制造，但是其成分中需要添加较多的B元素，‘硼脆’现象是非常难以预料和控制的。现对已公开的相关专利进行如下说明。

专利CN101476080A、CN101812634A、CN104195429A均采用了轧后离线调质工艺(淬火+回火)来制备低焊接裂纹敏感性高强钢板，生产工艺复杂，生产效率低。如后两个专利所述，当目标抗拉强度较高时(大于700MPa)，成分设计还需要添加一定量的B来提高钢板的淬透性，保证其抗拉强度。

专利CN1932063A、CN101096738A、CN102888571A均采用了轧后高温回火(600～650℃)工艺，且回火时间较长。显然，这种生产方式同样能耗大，不利于提高生产效率。此外，这三个专利所涉及的目标钢种屈服强度级别远低于690MPa。

对于专利CN101481774A、CN101353759A来说，尽管这两个专利都采用TMCP工艺制备低焊接裂纹敏感性钢，但其所涉及的钢种屈服强度级别仅为500MPa和550MPa级别。专利CN101418418A“屈服强度690MPa级低裂纹敏感性钢板及其制造方法”涉及了屈服强度大于690MPa的高强结构钢，但其实例成分体系中，大多数采用了较高Nb(0.06～0.08％)，高V(0.04～0.12％)，并且添加了0.001～0.002％B。高的微合金元素含量，一定程度上增加了成本；B元素是一种易偏聚的元素，硼脆相Fe₂₃(CB)₆的析出会导致钢板的冲击韧性不稳定，同时焊接母材的B含量较高，提高了热影响区的淬硬性，增大了焊接冷裂纹形成的倾向性。

由上分析可知，目前极少有专利涉及到屈服强度为690MPa级别的低焊接裂纹敏感性钢板的开发；然而，在大型工程机械等焊接用结构钢的发展需求下，保证高强钢板的可焊性和焊接产品的安全服役性能是尤为关键的，因此，必须开发一种高强度高韧性的低焊接裂纹敏感性钢。为了解决这一难题，本发明将提供一种新型的成分设计，采用TMCP+快冷工艺制备出综合性能优良的低焊接裂纹敏感性热轧钢板。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种Q690CF热轧钢板及其制备方法。基于多元微合金化技术，设计合理的化学组分，通过两阶段控制轧制和在线快速冷却技术，制备出综合力学性能优良的热轧钢板。

Q690CF钢是指屈服强度级别高于690MPa且具有低焊接裂纹敏感性的一类钢种。