[发明专利]一种V-N微合金化钢中厚板及其生产工艺

说明书

本发明公开一种V‑N微合金化钢中厚板及其生产工艺，按重要百分比计，所述中厚板的化学成分包括：C：0.08‑0.20％，Si：0.1‑0.6％，Mn：1.0‑2.0％，P：0.001‑0.020％，S：0.001‑0.010％，Cr：0.10‑0.40％，Nb：0.01‑0.08％，V：0.01‑0.15％，Al：0.01‑0.06％，N：0.01‑0.02％，余量为Fe和少量部分不可避免的杂质元素；该生产工艺包括以下步骤：1)连铸坯加热：出炉温度1190～1220℃，在炉时间3～5h；2)粗轧：纵轧道次压下率10～15％，总压下率不低于40％；3)精轧：开轧温度850～920℃，精轧终轧温度790～840℃；4)冷却：冷却入口温度750～790℃，冷却出口温度550～600℃，最后堆垛冷却到室温。本发明的钢板组织为细小的铁素体、贝氏体以及少量的珠光体和针状铁素体；具有头、中、尾部的性能差异小，组织均匀性好，可减少切头切尾的量，提高成材率2.0％以上。

技术领域

本发明属于热轧钢板制造领域，具体涉及一种V-N微合金化钢中厚板及其生产工艺。

背景技术

成材率是企业生产技术水平和产品质量的重要衡量指标，提高成材率是钢铁工业节能减排，提高经济效益的一重要途径。具有高强度和出色的低温韧性的中厚板材在桥梁、建筑、压力容器和海洋平台等方面用钢的首选。对于中厚板生产，日本在各个方面都走在世界前列，在21世纪初期其成材率都平均高达96.2％。为发展我国中厚板生产事业，提高成材率，各行各业都采取相应的措施，比如改造轧机提高装配水平、负公差轧制和平面形状控制技术等。其中大都是从加工方法、工程机械等方面入手，减少其切损，但是对轧后钢板的头、中、尾部的性能的均匀性没有保证，除了一般轧制产生的舌头和鱼尾要切除之外，还需切除头尾部分性能不理想的区域，这是不利于提高成材率的一点。

平面形状控制技术是典型的利用轧制设备的改进进行板形的调控，该技术可针对影响中厚板板形矩形化的缺陷合理制定轧制方法来改善板形，从而通过减小舌头和鱼尾的面积来提高成材率，但是该过程只能应用于控制轧制的过程，在控制冷却的过程中无法发挥作用，不能解决组织性能不均匀化的问题。随着时代的发展，设备的先进性逐步提高，设备因素带来的成材率的差距也逐渐减小，需从另一方面来考虑，推进中厚板材成材率的提高。

通过V-N微合金化工艺生产的中厚板相对于传统工艺所生产的中厚板有更高的组织性能均匀性，纵向和厚度方向上都有显著提升。与传统工艺相比，该工艺下特厚板在原奥氏体晶粒尺寸较大的情况下，通过控制轧制过程中形变诱导奥氏体中形成VN析出物，结合控制冷却工艺，获得良好强韧性的针状铁素体组织，大幅度促进了板材的组织性能均匀性，并且这种工艺路线具有极强的可行性。V-N微合金化制备工艺中，随着等温温度的降低，纳米尺度VN析出物促进晶内铁素体形核的作用增强。在过冷度较大的中温转变区等温过程中，纳米尺度析出物能够促进晶内针状铁素体的形核而消耗韧性较差的魏氏体和贝氏体，而且提高了针状铁素体的相变速率，细化了针状铁素体的板条。VN促进晶内铁素体形核最重要的因素为低能共格界面，铁素体依附于VN析出物表面形核，析出物与奥氏体之间的界面降低了铁素体的形核能，加之VN析出物与铁素体晶格错配度极低时，铁素体在析出物表面形核所增大的界面能很低，因此也显著减小了形核的难度。所以VN析出物界面对晶内铁素体形核在热力学上呈促进关系，对于提高钢材组织性能均匀性方面是一个不错的选择。

对于中厚板的生产一方面要考虑成材率，另一方面还得兼顾成本和性能，以Q550D中厚板为例，典型的Q550D钢板，为提高中厚板厚度方向的组织均匀性往往会添加较为昂贵的合金元素，如Ni、Cu等，但是这些元素虽能提高组织均匀性但是会拉低中厚板的可焊性。目前，纵观国内的生产情况，只有少数钢铁企业能够生产质量达标的Q550D中厚板材。针对目前的状况，继续研发一种低成本，性能达标，在长度方向上组织性能均匀的中厚板生产工艺用来提高中厚板材的成材率。

发明内容