一种以V代Mo的低成本Q550D钢板及其生产方法技术

本发明专利技术属于宽厚板生产领域，具体涉及一种以V代Mo的低成本Q550D钢板及其生产方法。所述钢板的厚度为50～80mm，包括如下质量含量的化学成分(单位，wt％)：C：0.10～0.17、Si：0.10～0.25、Mn：1.50～1.67、P≤0.010、S≤0.005、Als：0.020～0.050、Nb：0.020～0.045、Cr：0.4～0.9、V：0.050～0.080、Ti：0.010～0.020、B：0.0018～0.0022，其它为Fe和残留元素；其组织以贝氏体为主，含少量马氏体和铁素体。本发明专利技术在保证性能的前提下，优化合金组合、缩短生产周期，降低生产成本，具有较好的市场推广价值。具有较好的市场推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种以V代Mo的低成本Q550D钢板及其生产方法


[0001]本专利技术属于宽厚板生产领域，具体涉及一种以V代Mo的低成本Q550D钢板及其生产方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国公共基础建设的大量投资，工程机械和煤矿机械行业蓬勃发展，Q550D主要用于制作大中型工程机械及煤矿机械行业，目前厚度大于50mm的钢板主要采用C+Mn+Nb+V+Cr+Mo成分，热处理工艺主要采用淬火+回火工艺，该方案存在的缺陷是合金成本高、较长的热处理周期进一步提升了生产成本，不利于推广。

技术实现思路

[0003]为解决上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种以V代Mo的低成本Q550D钢板，替代常规方案的成分设计及热处理工艺，在保证性能的前提下，降低合金成本、缩短生产周期，进而降低该钢种的生产成本。
[0004]本专利技术的目的在于提供一种以V代Mo的低成本Q550D钢板的生产方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术是通过以下方式实现的：
[0006]一种以V代Mo的低成本Q550D钢板，所述钢板的厚度为50～80mm，包括如下质量含量的化学成分(单位，wt％)：C：0.10～0.17、Si：0.10～0.25、Mn：1.50～1.67、P≤0.010、S≤0.005、Als：0.020～0.050、Nb：0.020～0.045、Cr：0.4～0.9、V：0.050～0.080、Ti：0.010～0.020、B：0.0018～0.0022，其它为Fe和残留元素；
[0007]需要说明的是，钼(Mo)是缩小γ
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Fe相区、扩大α
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Fe相区的合金元素，钼在铁中可显著地抑制铁的自扩散，提高固溶体的再结晶温度，又是强碳化物形成元素，钼固溶到基体金属中能提高固溶体的再结晶温度。Mo作为钢的合金化元素，可以提高钢的强度，特别是高温强度和韧性；提高钢的耐磨性和改善淬透性、焊接性和耐热性。但是Mo存在室温脆性，会导致钢材加工性和可焊接性变差，严重影响了其应用领域的扩展；且Mo属于贵重合金，价格比较昂贵，加Mo后产品不具备市场竞争优势。钒(V)为难容金属，熔点高(1910)，V是缩小y
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Fe相区，扩大a
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Fe相区的合金元素，是强碳化物形成元素。通过高温回火后，这些强碳化物析出弥散分布的异质颗粒，析出质点与运动位错间的相互作用提高了钢的强度。
[0008]此外，本方案采用低P、低Si设计，P能使钢材偏析严重，增加回火脆性，并降低钢的塑性、韧性，不利于钢后续的焊接；Si能显著提高韧脆转变温度且降低钢的焊接性能，所以在高强钢中适当降低Si的含量，通过适当增加Cr元素的含量来提高强度；微合金化元素Nb、V、Ti碳化物的沉淀析出强化，使原始奥氏体晶粒保持细化，对韧性、强度以及可焊性都至关重要；B元素可提高钢的淬透性，以保证回火后得到优异的强韧性，同时相对减少其他合金元素的含量，保证钢的焊接性能。整体成分设计上保证碳当量Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.65％，低焊接裂纹敏感性系数Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0.30％。
[0009]所述钢板的生产方法包括轧制、堆冷、回火热处理，具体如下：
[0010]a.轧制工艺，粗轧阶段采用“高温低速大压下”轧制，开轧温度≥1220℃，道次压下量≥85mm，使形变在厚度方向充分渗透至中心，有效焊合和啮合铸坯内部疏松等缺陷，充分破碎原始铸态组织，使钢板晶粒均匀细化，同时进一步愈合铸坯内部疏松缺陷，实现钢板内部致密性；粗轧结束，采用IC快冷将中间坯冷至840
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860℃进行第二阶段精轧，精轧过程中全程开启高压水降温，由于表面温降快温度低，处于奥氏体未再结晶区，晶粒尺寸基本保持原始大小，随着距离中心区域越近，温度升高，再结晶百分数不断提高，平均晶粒尺寸下降，直至奥氏体完全再结晶，晶粒大小比较均匀，终轧结束后钢板温度控制在820
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840℃，轧制结束后的钢板在辊道上驰豫60
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80s，高位错密度变形奥氏体在驰豫过程中，逐渐形成3
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5μm大小的胞状亚结构，相当于增加了晶界，使微合金化合物在亚结构的界面上充分析出，随后的相变在亚结构内部发生，由于亚晶界的作用，相变组织更加细小，从而获得板条束更短、板条更窄的贝氏体，提高钢板的韧性和强度；驰豫结束，控制钢板温度800～820℃，钢板以0.5m/s的速度进入NCC快冷，冷速控制在8
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12℃/S，最终将钢板温度冷却到450℃以下，组织以板条贝氏体+马氏体为主；
[0011]b.堆冷工艺，钢板经矫直后入缓冷坑堆垛缓冷，堆冷温度≥350℃，堆冷时间≥48小时；
[0012]c.回火热处理，回火温度控制在620
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680℃，回火时间控制在3.6
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4min/mm。需要说明的是，钢板在线淬火后主要以较大的板条贝氏体+马氏体为主，为了消除钢板在线淬火时产生的残留应力，稳定组织与尺寸，获得以贝氏体为主的理想组织，使钢板达到最佳强韧性匹配，需要将钢板进行回火。通过高温回火，微合金元素V、Nb、Ti的氮/碳化物在钢中析出，导致钢的基体中弥散分布着异质颗粒,还有金属间化合物。这些析出质点在晶界、运动位错之间产生的相互作用，导致钢的强度、流变应力等力学性能的提高，从而使钢板达到Q550D标准要求。
[0013]按上述方案获得的钢板组织以贝氏体为主，含少量马氏体和铁素体，屈服强度≥575MPa，抗拉强度≥710MPa，断后伸长率≥21％，
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20℃冲击功KV2≥210J，性能完全达到Q550D钢的要求，同时合金及生产成本远低于同类钢种的生产。
具体实施方式
[0014]以下结合具体实施例对本方案进一步说明。
[0015](1)成分设计：厚度在50～80mm之间添加高V代替Mo的Q550D钢板及其生产方法，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.10～0.17、Si：0.10～0.25、Mn：1.50～1.67、P≤0.010、S≤0.005、Als：0.020～0.050、Nb：0.020～0.045、Cr：0.4～0.9、V：0.050～0.080、Ti：0.010～0.020、B：0.0018～0.0022，其它为Fe和残留元素。且随着钢板厚度从50mm到80mm变化，合金成分也由低变高。
[0016](2)KR铁水预处理：经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.008％，脱硫温降≤20℃。
[0017](3)转炉冶炼：入炉铁水S≤0.008％、P≤0.060％，铁水温度≥1300℃，选用干燥的优质边角料及含镍特种废钢，转炉装入量按浇钢铸余5～7吨控制，出钢过程中不允许吹氩、不允许向钢水中加入任何脱氧剂和合金。出钢结束采用挡渣锥挡渣，若挡渣失败，必须提前抬炉，确保转炉下渣厚度控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以V代Mo的低成本Q550D钢板，其特征在于，所述钢板的厚度为50～80mm，包括如下质量含量的化学成分(单位，wt％)：C：0.10～0.17、Si：0.10～0.25、Mn：1.50～1.67、P≤0.010、S≤0.005、Als：0.020～0.050、Nb：0.020～0.045、Cr：0.4～0.9、V：0.050～0.080、Ti：0.010～0.020、B：0.0018～0.0022，其它为Fe和残留元素；所述钢板的组织以贝氏体为主，含少量马氏体和铁素体，其碳当量Ceq≤0.65，低焊接裂纹敏感性系数Pcm≤0.30，屈服强度≥575MPa，抗拉强度≥710MPa，断后伸长率≥21％，
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20℃冲击功KV2≥210J。2.根据权利要求1所述的以V代Mo的低成本Q550D钢板的生产方法，其特征在于包括轧制、堆冷、回火热处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：许少普，薛艳生，李忠波，朱书成，刘庆波，康文举，杨阳，李嘎子，王勇，朱先兴，
申请(专利权)人：南阳汉冶特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：