本發(fā)明涉及一種超高強(qiáng)鋼材生產(chǎn)方法，具體的說是一種大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)方法，屬于鋼鐵技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

超高強(qiáng)度鋼是一種資源節(jié)約型同時也是一種技術(shù)含量高、附加值高的產(chǎn)品，隨著國內(nèi)大型工程的大力發(fā)展，Q890D及以上等級的高強(qiáng)鋼在工程機(jī)械、礦山開采、起重礦車、海洋平臺等方面得到了大力應(yīng)用，其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，自重輕，安全性高，能夠承載較大的動、靜態(tài)載荷，服役時間較長；然而，由于國內(nèi)鑄坯受厚度影響，大厚度結(jié)構(gòu)件目前只能采用常規(guī)Q345-Q550系列低合金結(jié)構(gòu)鋼代替，而此類結(jié)構(gòu)鋼因為強(qiáng)度低，在苛刻的服役條件下，使用強(qiáng)度不高，易出現(xiàn)工程事故；為此，針對大型工程結(jié)構(gòu)鋼件，國內(nèi)企業(yè)只能花高價進(jìn)口大厚度的超高強(qiáng)鋼；

國內(nèi)很多鋼廠均在研究Q960及以上超高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)工藝，但對于大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼目前尚未有實質(zhì)性的報道，已公布的專利文獻(xiàn)內(nèi)容中產(chǎn)品在實際工程應(yīng)用更是微乎其微，本申請介紹了一種大厚度的Q960E超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)方法，且應(yīng)用到國內(nèi)某大型吊車底座，使用性能得到行業(yè)內(nèi)的認(rèn)可。

公開號為CN102560274A的專利公開了一種屈服強(qiáng)度1000MPa級調(diào)質(zhì)超高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法，通過合理的成分設(shè)計，經(jīng)過調(diào)質(zhì)，得到合理的性能，但該專利公布的生產(chǎn)厚度為12-50mm，且-40℃沖擊功比較低，僅為60J以下，韌性不好；

公開號為CN102134680A的專利公開了一種屈服強(qiáng)度960MPa級超高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法，采用低碳+1.05％Cr合金設(shè)計，通過調(diào)質(zhì)熱處理得到了屈服強(qiáng)度達(dá)到960MPa以上的強(qiáng)度，但整個生產(chǎn)方法采用熱連軋工藝及生產(chǎn)的厚度僅為8mm，生產(chǎn)工序繁瑣且生產(chǎn)方法僅為實驗室的數(shù)據(jù)；

考慮到性能最優(yōu)的70mm的大厚度Q960E超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板不僅要求較高的強(qiáng)度和韌性性能，還要求有良好的焊接性能，所有的要求均要易于生產(chǎn)且成本較低；因此，本申請針對70mm的大厚度Q960E超高強(qiáng)度鋼板的化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究，設(shè)計了一種大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法簡單易行，生產(chǎn)工序流程短，成本低，生產(chǎn)出的鋼力學(xué)性能優(yōu)良，大厚度，高強(qiáng)度，良好的塑性、沖擊功值以及良好的焊接性能。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法包括以下流程：鐵水脫硫預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐冶煉-LF+RH精煉-連鑄-鑄坯堆垛緩冷-鑄坯檢驗-鑄坯判定-鑄坯驗收-鑄坯加熱-除鱗-軋制-空冷-探傷-拋丸-淬火-回火-矯直-切割、取樣-噴印標(biāo)識-檢驗-入庫，其中：

(1)該超高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分按重量百分比計包括：C：0.14-0.16％，Si：0.2-0.3％，Mn：1.1-1.2％，P≤0.008％，S≤0.0015％，Cr：0.4-0.6％，Cu≤0.1％，Ni：0.6-0.8％，Mo：0.1-0.3％，Nb：0.02-0.04％，Ti：0.01-0.02％，V：0.04-0.06％，B：≤0.0015％，Alt：0.025-0.04％，Ceq≤0.61％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；

該超高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分中碳當(dāng)量Ceq(百分比)按以下公式計算：

Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.61；

(2)對鑄坯加熱，加熱段溫度為1240-1250℃，均熱段溫度控制在1220℃，出鋼溫度介于1180-1200℃，在爐時間為350-420min，二階段開軋溫度≤1050℃，成品厚度為70mm，待溫鑄坯厚度控制在≥133mm，二階段終軋溫度850-860℃，軋后空冷；

(3)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，淬火溫度控制在880-890℃，升溫速率為1.5±0.1min/mm，在爐時間為125-135min，回火溫度控制在590-600℃，升溫速率為2.5±0.1min/mm，在爐時間為220-230min，緩冷至室溫；

(4)熱軋態(tài)矯直時先在790-830℃下進(jìn)行預(yù)矯。

本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是：

進(jìn)一步的，前述大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)方法中，該超高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分按重量百分比計包括：C：0.16％，Si：0.23％，Mn：1.19％，P≤0.005％，S≤0.0012％，Cu≤0.1％，Cr：0.45％，Ni：0.78％，Mo：0.2％，Nb：0.02％，Ti：0.013％，V：0.044％，B：0.0012％，Alt：0.033％，Ceq：0.55％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

前述大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)方法中，在對鑄坯進(jìn)行軋制時采用二階段軋制法，一階段軋制形變率≥55％，二階段軋制形變率≥45％。

前述大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)方法中，該超高強(qiáng)鋼的力學(xué)性能達(dá)到以下水平：屈服強(qiáng)度≥1000MPa，抗拉強(qiáng)度≥1050MPa，延伸率≥13％，-40℃，Akv沖擊功值≥90J；顯微組織為回火索氏體組織，晶粒尺寸控制在10μm-12μm，晶粒度控制在8-9級。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)通過中碳加少量的鉻、鎳、鉬合金、Nb+Ti+V+B微合金化成份設(shè)計，碳當(dāng)量為≤0.61，生產(chǎn)工序流程短，成本低；(2)本方法采用合理的控軋工藝生產(chǎn)厚度達(dá)到70mm的超高強(qiáng)鋼，通過最優(yōu)的調(diào)質(zhì)熱處理工藝，各力學(xué)性能指標(biāo)均達(dá)到國內(nèi)某大型企業(yè)工程機(jī)械對材料設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)要求，屈服強(qiáng)度≥1000MPa，抗拉強(qiáng)度≥1050MPa，延伸率≥13％，-40℃，Akv沖擊功值≥90J；(3)該發(fā)明方法成功解決了70mm的大厚度超高強(qiáng)鋼的高強(qiáng)度低塑性、低沖擊功值以及高碳當(dāng)量對焊接性能影響的技術(shù)難點(diǎn)，制備出的鋼力學(xué)性能優(yōu)良，大厚度，高強(qiáng)度，良好的塑性、沖擊功值以及良好的焊接性能；(4)該發(fā)明方法成功解決了在粗軋機(jī)軋制力為5000噸、精軋機(jī)軋制力為4000噸四輥可逆的2800mm軋機(jī)生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)高強(qiáng)度、高韌性大厚度的Q960E高強(qiáng)鋼，應(yīng)用到國內(nèi)大型工程機(jī)械設(shè)備，大大降低了依賴進(jìn)口高成本費(fèi)用；(5)由于70mm厚度鋼板軋后強(qiáng)度較高，需要在790-830℃進(jìn)行預(yù)矯，保證原始板形，在堅持低成本生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上，確保淬火能淬透，在成分設(shè)計中采用中碳加少量的提高淬透性的Cr、B元素從而可以提高冷速設(shè)計思路解決生產(chǎn)高等級設(shè)備要求；(6)由于實驗鋼強(qiáng)度高，70mm鋼板采用高溫大壓下模式進(jìn)行控軋，整體壓縮比＞4倍，故選用320mm厚度坯料，且均熱溫度控制在1220℃左右，在爐時間適當(dāng)延長，確保坯料鋼溫整體均勻，避免出現(xiàn)“紅黑”相間的鋼溫；(7)由于成品厚度為70mm，在軋制過程中為避免出現(xiàn)心部偏析，影響強(qiáng)度和沖擊值，故采用二階段軋制方法，且一階段軋制形變率≥55％，二階段總形變率≥45％，確保表面到心部組織無明顯差異性。

附圖說明

圖1(a)為本發(fā)明的大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼1/4厚度處金相組織照片；

圖1(b)為本發(fā)明的大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼1/2厚度處金相組織照片。

具體實施方式

實施例1

本實施例提供的一種大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法包括以下流程：鐵水脫硫預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐冶煉-LF+RH精煉-連鑄-鑄坯堆垛緩冷-鑄坯檢驗-鑄坯判定-鑄坯驗收-鑄坯加熱-除鱗-軋制-空冷-探傷-拋丸-淬火-回火-矯直-切割、取樣-噴印標(biāo)識-檢驗-入庫，其中：

(1)該超高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分按重量百分比計包括：C：0.15％，Si：0.28％，Mn：1.15％，P≤0.008％，S≤0.0015％，Cu≤0.1％，Cr：0.59％，Ni：0.61％，Mo：0.28％，Nb：0.023％，Ti：0.018％，V：0.058％，B：0.0014％，Alt：0.025％，Ceq：0.57％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；

該超高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分中碳當(dāng)量Ceq(百分比)按以下公式計算：

Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.61；

(2)對鑄坯加熱，加熱段溫度為1240-1250℃，均熱段溫度控制在1207℃，出鋼溫度介于1195℃，在爐時間為405min，二階段開軋溫度886℃，成品厚度為70mm，待溫鑄坯厚度133mm，二階段終軋溫度856℃，軋后空冷；

(3)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，淬火溫度控制在887℃，升溫速率為1.4min/mm，在爐時間為122min，回火溫度控制在599℃，升溫速率為2.4min/mm，在爐時間為221min，緩冷至室溫；

(4)熱軋態(tài)矯直時先在828℃下進(jìn)行預(yù)矯。

在本實施例中：在對鑄坯進(jìn)行軋制時采用二階段軋制法，一階段軋制形變率≥55％，二階段軋制形變率≥45％；生產(chǎn)出的該超高強(qiáng)鋼的力學(xué)性能達(dá)到以下水平，具體見下表1：

表1力學(xué)性能

屈服強(qiáng)度≥1000MPa，抗拉強(qiáng)度≥1050MPa，延伸率≥13％，-40℃，Akv沖擊功值≥90J；顯微組織為回火索氏體組織，晶粒尺寸控制在10μm-12μm，晶粒度控制在8-9級。

實施例2

本實施例提供的一種大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法包括以下流程：鐵水脫硫預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐冶煉-LF+RH精煉-連鑄-鑄坯堆垛緩冷-鑄坯檢驗-鑄坯判定-鑄坯驗收-鑄坯加熱-除鱗-軋制-空冷-探傷-拋丸-淬火-回火-矯直-切割、取樣-噴印標(biāo)識-檢驗-入庫，其中：

(1)該超高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分按重量百分比計包括：C：0.16％，Si：0.23％，Mn：1.19％，P≤0.005％，S≤0.0012％，Cu≤0.1％，Cr：0.45％，Ni：0.78％，Mo：0.2％，Nb：0.02％，Ti：0.013％，V：0.044％，B：0.0012％，Alt：0.033％，Ceq：0.55％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；

(2)選用320mm厚的鑄坯，對鑄坯加熱，加熱段溫度為1240-1250℃，均熱段溫度控制在1220℃，出鋼溫度介于1180℃，在爐時間為373min，二階段開軋溫度890℃，成品厚度為70mm，待溫鑄坯厚度控制為≥133mm，二階段終軋溫度854℃，軋后空冷；

(3)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，淬火溫度控制在881℃，升溫速率為1.5min/mm，在爐時間為130min，回火溫度控制在595℃，升溫速率為2.5min/mm，在爐時間為223min，緩冷至室溫；

(4)熱軋態(tài)矯直時先在798℃下進(jìn)行預(yù)矯。

在本實施例中：在對鑄坯進(jìn)行軋制時采用二階段軋制法，一階段軋制形變率≥55％，二階段軋制形變率≥45％；生產(chǎn)出的該超高強(qiáng)鋼的力學(xué)性能達(dá)到以下水平見表2所示：

表2力學(xué)性能

實施例3

本實施例提供的一種大厚度Q960E超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法包括以下流程：鐵水脫硫預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐冶煉-LF+RH精煉-連鑄-鑄坯堆垛緩冷-鑄坯檢驗-鑄坯判定-鑄坯驗收-鑄坯加熱-除鱗-軋制-空冷-探傷-拋丸-淬火-回火-矯直-切割、取樣-噴印標(biāo)識-檢驗-入庫，其中：

(1)該超高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分按重量百分比計包括：C：0.14％，Si：0.25％，Mn：1.1％，P≤0.008％，S≤0.0015％，Cu≤0.1％，Cr：0.4％，Ni：0.8％，Mo：0.1％，Nb：0.039％，Ti：0.015％，V：0.04％，B：0.0011％，Alt：0.038％，Ceq：0.48％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；

該超高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分中碳當(dāng)量Ceq(百分比)按以下公式計算：

Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.61；

(2)對鑄坯加熱，加熱段溫度為1240-1250℃，均熱段溫度控制在1210℃，出鋼溫度介于1189℃，在爐時間為378min，二階段開軋溫度887℃，成品厚度為70mm，待溫鑄坯厚度133mm，二階段終軋溫度858℃，軋后空冷；

(3)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，淬火溫度控制在885℃，升溫速率為1.5min/mm，在爐時間為125min，回火溫度控制在591℃，升溫速率為2.6min/mm，在爐時間為228min，緩冷至室溫；

(4)熱軋態(tài)矯直時先在825℃下進(jìn)行預(yù)矯。

在本實施例中：在對鑄坯進(jìn)行軋制時采用二階段軋制法，一階段軋制形變率≥55％，二階段軋制形變率≥45％；生產(chǎn)出的該超高強(qiáng)鋼的力學(xué)性能達(dá)到以下水平，見表3所示：

表3力學(xué)性能

屈服強(qiáng)度≥1000MPa，抗拉強(qiáng)度≥1050MPa，延伸率≥13％，-40℃，Akv沖擊功值≥90J；

圖1的(a)和(b)為通過加熱溫度：595℃，升溫速率：2.5min/mm，加熱時間為：223min，回火后的金相組織，從圖中的組織可以看出，從1/4厚度處到1/2處金相組織，顯微組織為回火索氏體組織，從1/4厚度處到心部均為回火索氏體組織，且晶粒尺寸控制在10μm-12μm，晶粒度達(dá)到8-9級。

本發(fā)明通過中碳和少量鉻、鎳、鉬合金、鈮+釩+鈦+硼微合金化的成份設(shè)計，配合合理的控軋工藝、調(diào)質(zhì)熱處理工藝，開發(fā)出70mm厚度的Q960E超高強(qiáng)度鋼，經(jīng)過控軋、調(diào)質(zhì)熱處理后，其力學(xué)性能中屈服強(qiáng)度≥1000MPa，抗拉強(qiáng)度≥1050MPa，延伸率≥13％，-40℃，Akv沖擊功值≥90J；由于國標(biāo)對70mm厚度Q960E超高強(qiáng)度尚未有力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，本發(fā)明所獲得的這些強(qiáng)度和塑韌性指標(biāo)均達(dá)到國內(nèi)某大型企業(yè)工程機(jī)械其力學(xué)性能的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，由于強(qiáng)度高，厚度大，在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中，對軋制設(shè)備和淬火機(jī)冷卻能力要求較高，同時由于2800mm雙機(jī)架軋機(jī)為粗軋機(jī)軋制力為5000噸、精軋機(jī)軋制力為4000噸的可逆四輥軋機(jī)組合，軋制力低，在生產(chǎn)過程中不能滿足大壓下軋制要求，易造成原始晶粒尺寸粗大，甚至出現(xiàn)混晶現(xiàn)象，從而嚴(yán)重影響強(qiáng)度和低溫韌性相匹配的力學(xué)性能，通過中碳加淬透性較高的合金元素成分設(shè)計，從而彌補(bǔ)了滿足常規(guī)軋制生產(chǎn)線因裝備能力有限不能夠生產(chǎn)高強(qiáng)度、高韌性、高焊接穩(wěn)定性的Q960E高強(qiáng)鋼的缺陷，同時采用高溫結(jié)束軋制，使得高溫態(tài)強(qiáng)度較低，使得低軋制力裝備軋制能力得到發(fā)揮。

除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。