低温韧性优异的800MPa级冷成型用厚规格热轧高强钢板卷及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种低温韧性优异的800MPa级冷成型用厚规格热轧高强钢板卷及其制造方法，该钢的化学成分重量含量为：C：0.03～0.10％、Si：0.05～0.25％、Mn：1.0～2.0％、P≤0.015％、S≤0.005％、Nb：0.03～0.09％、V：0.08～0.22％、Ti：0.08～0.20％、Mo：0.08～0.20％、N≤50ppm、O≤40ppm，余量为Fe及不可避免的杂质；该钢由元素冶炼、连铸、直装加热、轧制、超快冷冷却和卷取并自然缓冷六大步骤制造而成。本发明专利技术采用低成本设计路线，开发并稳定批量生产出具有优异低温韧性、冷成型性能及焊接性能的800MPa级厚规格热轧板卷，产品在自卸车、挂车、半挂车等专用车轻量化领域得到了广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
低温韧性优异的800MPa级冷成型用厚规格热轧高强钢板卷及其制造方法
本专利技术属于钢铁冶金
，涉及一种低成本热轧钢卷的制造方法，特别是指一种低温韧性优异的800MPa级冷成型用厚规格热轧高强钢板卷及其制造方法。
技术介绍
随着国家城镇化建设、基础设施投入力度的加大以及治理环保、超限超载政策的不断深入，专用车行业的发展面临新的机遇和挑战，轻量化将成为其发展必然。有研究表明：专用车重量每减轻1％,，燃油消耗可下降0.6％～1％，同时降低尾气排放，保护环境。降低车身重量，除选用轻量化结构外，选择轻量化材料，尤其是轻量化的钢铁材料至关重要。目前在专用车领域，采用高强钢实现整车轻量化已成为行业共识，500～700MPa级高强钢已得到广泛应用。然而，随着国六标准的颁布实施以及国家治理“大吨小标”政策的不断加严，专用车领域的发展面临新的挑战，现有700MPa及以下级别高强钢已无法满足行业新的发展需求。开发更高强度级别钢种，同时兼顾钢的成型、加工、焊接、服役环境以及成本等诸多因素，成为亟待解决的问题。传统的800MPa级高强钢主要采用离线调质(淬火+回火)热处理方式生产。如专利文献CN109082602A公开了“一种综合性能优异的合金钢及其制备方法”，采用Nb、V、Mo成分体系，并添加La、Y、Ce等稀土元素，通过调质工艺，制备出屈服强度800MPa级高强钢。此类钢种一般C含量较高(＞0.10％)，为保证有足够高的淬透性，还需要添加大量合金元素，从而导致制造成本增加，不利于推广。近年来，随着热轧产线装备能力的不断提升，行业内也在不断尝试采用在线淬火(DQ)+离线回火的方式生产高强钢。如专利文献CN108018502A公开了一种抗拉强度≥800MPa的汽车大梁钢及其生产方法，采用超低碳(0.07～0.09％)匹配Nb、Cr、Mo、B等合金体系设计，通过DQ+回火工艺，获得屈服强度697-728MPa，抗拉强度824-849Pa，延伸≥14.5％，-20℃冲击功＞100J的高强钢，其整体强度一般，但合金成本偏高，同样不利于推广。为了解决上述问题，行业内也在不断尝试更经济的成分设计和生产工艺。如专利文献CN107287519A公开了一种“含钒800MPa级汽车结构用热轧卷板、生产方法及汽车大梁”，采用0.05～0.15％C匹配Nb、V、Ti成分体系设计，所述实例钢种的厚度规格为5mm和10mm，屈服715～745MPa，抗拉813-835MPa，延伸：21-24％，其延伸率较高，但强度偏低，且未涉及低温韧性的描述。专利文献CN108004475A公布了“一种900MPa级热轧纳米析出强化型高强高韧钢及其制造方法”，采用0.10～0.20％C匹配Nb、V、Ti、Mo的成分体系设计，获得屈服强度≥800MPa，-40℃冲击功≥50J的热轧高强钢，其综合性能较好，但整体合金成本偏高，且C含量大于0.10％，与本专利所述的超低碳设计思路不同。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种低温韧性优异的800MPa级冷成型用厚规格热轧高强钢板卷及其制造方法，该钢板卷是厚度为6～12mm的800MPa级厚规格热轧板卷，其具有低成本、低温韧性和冷成型性能优异；并及采用传统热连轧产线生产该板卷的方法。为实现上述目的，本专利技术所提供的一种低温韧性优异的800MPa级冷成型用厚规格热轧高强钢板卷，所述钢板卷的化学成分重量含量为：C：0.03～0.10％、Si：0.05～0.25％、Mn：1.0～2.0％、P≤0.015％、S≤0.005％、Nb：0.03～0.09％、V：0.08～0.22％、Ti：0.08～0.20％、Mo：0.08～0.20％、N≤50ppm、O≤40ppm，余量为Fe及不可避免的杂质；该钢板卷的厚度为6～12mm，屈服强度为730～850MPa，抗拉强度为820～920MPa，延伸率＞15％，-20℃夏比冲击功＞120J；本专利技术中，各元素的百分比或ppm，未特别指明的情况下均为重量含量。以下简述各主要化学成分的作用，以及限定在上述范围的理由：C：C是钢中的基本元素，也是本专利技术中的重要元素之一，通过间隙固溶提高钢的强度。同时，在轧后冷却过程中，又可以与Nb、V、Ti等合金元素结合，形成细小的碳化物并起到沉淀强化作用。但用量低于0.03％时，强化作用不显著，强度不足；而含量高于0.10％时，钢中铁素体比例下降，强度高、延伸率下降，冷成型加工性能变差。同时，C提高导致碳当量增加，钢的焊接性能变差。因此，C含量控制在0.03～0.10％，优选为0.05～0.10％。Si：Si是炼钢时必要的脱氧元素，同时也是固溶强化元素，对铁素体基体的强化作用具有显著作用。当Si含量低于0.05％时，脱氧和固溶强化作用不足，工序成本增加。但过高的Si含量会导致钢板的塑性、韧性以及表面质量恶化，影响最终产品的质量，因此，Si含量控制在0.05～0.25％，优选为0.06～0.21％。Mn：典型的奥氏体稳定化元素，能够扩大奥氏体相区，同时提高钢的淬透性，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用。当Mn含量小于1.0％时，铁素体含量较多，会降低了材料的强度；当Mn含量大于2.0％时，将增加钢中的组织偏析，影响的钢韧性及低温冲击性能，因此，Mn含量控制在1.0～2.0％，优选为1.2～2.0％。P：P是钢中的有害元素，极易偏聚到晶界上，形成Fe2P在晶粒周围析出，降低钢的韧性，原则上是越低越好，但综合考虑炼钢成本，故控制在0.015％以内，优选≤0.010％。S：S同样是钢中的有害元素，S易在钢中形成硫化物夹杂，降低钢的韧性，对焊接性能也不利，原则上是越低越好，但综合考虑炼钢成本，故控制在0.005％以内，优选≤0.004％。Nb：强碳氮化物形成元素，同时也可以起到细晶强化和析出强化的作用。在本专利技术中的作用是提高奥氏体再结晶温度，在精轧过程中得到变形奥氏体，为后续的铁素相变提供更多的形核核心，以得到更加细化的铁素体晶粒，同时改善钢的强度和韧性，确保提高强度的同时，改善钢的塑性和韧性，改善冷成型性能。Nb含量小于0.03％时效果不明显，大于0.09％时会恶化钢的韧性和焊接性能，同时增加制造成本。因此，Nb含量控制在0.03～0.09％，优选为0.035～0.07％。V：V是强碳化物形成元素，可细化钢的组织和晶粒，适量的V具有明显的沉淀析出强化作用，可显著提高钢的强度。与Nb复合加入时，可明显降低横向裂纹的产生。同时，V还具有很强的固溶强化作用，除有利于提高钢的强度外，还有利于降低钢的屈强比。但V含量过高时，会恶化钢的冲击性能和焊接性能。因此，V含量控制在0.08～0.20％，优选为0.10～0.20％。Ti：Ti是本专利技术中的重要合金元素，Ti是一种强碳氮化物形成元素，具有良好的脱氧和固氮固碳作用。在高温轧制过程中能形成TiN等析出颗粒，有效钉扎晶界，阻止奥氏体晶粒的长大，起到细化晶粒，提高钢的强韧性和低温韧性作用；同时，在低温阶段，易形成TiC析出相，进一步提高钢的强度和韧性。T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温韧性优异的800MPa级冷成型用厚规格热轧高强钢板卷，其特征在于：所述钢板卷的化学成分重量含量为：C：0.03～0.10％、Si：0.05～0.25％、Mn：1.0～2.0％、P≤0.015％、S≤0.005％、Nb：0.03～0.09％、V：0.08～0.22％、Ti：0.08～0.20％、Mo：0.08～0.20％、N≤50ppm、O≤40ppm，余量为Fe及不可避免的杂质；该钢板卷的厚度为6～12mm，屈服强度为730～850MPa，抗拉强度为820～920MPa，延伸率＞15％，-20℃夏比冲击功＞120J。/n

【技术特征摘要】
1.一种低温韧性优异的800MPa级冷成型用厚规格热轧高强钢板卷，其特征在于：所述钢板卷的化学成分重量含量为：C：0.03～0.10％、Si：0.05～0.25％、Mn：1.0～2.0％、P≤0.015％、S≤0.005％、Nb：0.03～0.09％、V：0.08～0.22％、Ti：0.08～0.20％、Mo：0.08～0.20％、N≤50ppm、O≤40ppm，余量为Fe及不可避免的杂质；该钢板卷的厚度为6～12mm，屈服强度为730～850MPa，抗拉强度为820～920MPa，延伸率＞15％，-20℃夏比冲击功＞120J。


2.根据权利要求1所述低温韧性优异的800MPa级冷成型用厚规格热轧高强钢板卷，其特征在于：所述钢板卷的化学成分重量含量为：C：0.05～0.10％、Si：0.06～0.21％、Mn：1.2～2.0％、P≤0.010％、S≤0.004％、Nb：0.035～0.07％、V：0.10～0.20％、Ti：0.10～0.17％、Mo：0.10～0.20％、N≤50ppm、O≤40ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。


3.根据权利要求2所述低温韧性优异的800MPa级冷成型用厚规格热轧高强钢板卷，其特征在于：所述钢板卷的化学成分重量含量为：C：0.058％、Si：0.21％、Mn：1.29％、P：0.008％、S：0.005％、Nb：0.076％、V：0.18％、Ti：0.17％、Mo：0.12％、N：50ppm、O：25ppm，余量为Fe及不可避免的杂质；其中，该钢板卷的厚度为8.0mm，屈服强度为766MPa，抗拉强度为823MPa，延伸率为18.7％，-20℃夏比冲击功为159J。


4.一种权利要求1或2所述低温韧性优异的800MPa级冷成型用厚规格热轧高强钢板卷的制造方法，该方法由元素冶炼、连铸、直装加热、轧制、超快冷冷却和卷取并自然缓冷六大步骤制造而成；其特征在于：
1)元素冶炼，采用洁净钢技术得到上述化学成分范围内的钢水；
2)连铸：采用长水口保护浇铸且氩封；钢水过热度控制在15±5℃，液相线温度为1516±3℃，中间包温度为1526～1542℃；连铸坯厚度为230～250mm，最大拉速为0.8～1.3m/min；
3)轧制：将连铸坯采用直装工艺加热，按4～5炉组织直装，入炉温度＞400℃，在温度为1280～1315℃条件下加热150～200min后进行控制轧制，粗轧采用高温大压下率，在奥氏体再结晶温度以上轧制，轧制道次为3～5道次，粗轧开轧温度为1200～1240℃，粗轧结束温度为1060～1120℃；精轧在奥氏体未再结晶区间轧制，轧制道次为7道次，开轧温度控制在960～1020℃，精轧终轧温度控制在840～910℃，精轧压下率≥70％；采用超快冷工艺进行冷却，冷却速率20～40℃/s，卷取温度为540～600℃；
4)卷取并自然缓冷：卷取后热轧钢卷采用堆垛自然缓冷，冷却时间≥48h。


5.根据权利要求3所述低温韧性优异的800MPa级冷成型用厚规格热轧高强钢板卷的制造方法，其特征在于：所述元素冶炼包括如下步骤：
1.1转炉炼钢：来料铁水温度≥1250℃，含硫量≤0...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆海贺，张扬，陈吉清，徐进桥，赵江涛，宋畅，何亚元，杜明，陶文哲，刘斌，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42