[發明專利]一種低屈強比V-N微合金化的690MPa級別中厚板及其制備方法

在審

• 申請號: 202211601368.4
• 申請日: 2022-12-13
• 公開（公告）號: CN116043108A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 劉洋;麻衡;杜林秀;王中學;陳雪慧;霍孝新;吳紅艷;高秀華;王月香;王天琪;何康;陶振
• 申請（專利權）人: 東北大學;萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司;鋼鐵研究總院有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/38;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/22;C21D8/02;C21D11/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 孫杰

本發明屬于熱軋中厚板制造領域，具體涉及一種低屈強比V?N微合金化的690MPa級別中厚板及其制備方法。所述熱軋中厚板的化學組成按重量百分比為：C：0.05～0.18％，Mn：1.5～2.0％，Si：0.20～0.30％，S：＜0.01％，P：＜0.016％，V：0.08～0.17％，N：0.010～0.022％，Nb：0.025～0.05％，Cr：0.30～0.50％，Mo：0.16～0.35％，余量為Fe和其他不可避免的雜質。本發明所述熱軋中厚板的金相組織為細小針狀鐵素體、多邊形鐵素體及粒狀貝氏體，組織均勻，屈強比不超過0.86。該方法省略軋后熱處理工藝，縮短現有生產流程，減少碳排放，大幅度降低生產成本，容易實現工業化生產。

技術領域

本發明屬于熱軋中厚板制造領域，具體涉及一種低屈強比V-N微合金化的690MPa級別中厚板及其制備方法。

背景技術

對低合金高強鋼使用要求不斷提高。低合金高強鋼主要用于海洋工程、起重設備、工程機械、容器儲罐等領域，高強度鋼的應用，除了能降低材料成本、運輸成本、制造成本外，還能節約焊材消耗、焊接工時，減少焊后應力及降低焊接預熱溫度、降低焊后熱處理要求等。隨著鋼鐵材料、焊接材料制造和焊接工藝技術的不斷進步，結構用鋼強度級別不斷提高，海工吊車、船用液罐、自升式海洋平臺樁腿、煤礦液壓支架等，較多地使用了Q690高強鋼，對于海工領域，690MPa級別高強鋼已成為重要的鋼種。

目前國內外屈服強度在690MPa以上的高強鋼大多采用低碳成分下的Nb、V、Nb-Ti-Mo等微合金成分體系，并復合添加Ni、Cr、Mo、Cu等昂貴的合金元素，通過細晶強化、固溶強化、相變強化、析出強化以及位錯強化等多種手段獲得產品的高強度。國內一些鋼鐵公司已成功開發出690MPa級別Nb-Ti復合微合金化熱軋中厚板，但仍存在生產難點。主要表現為：(1)屈強比高。屈服強度在690MPa以上的中厚板屈強比一般在0.95以上，有些甚至達到了0.97，這嚴重影響了鋼板的可加工性和服役安全性。(2)板形控制難度大。目前采用的成分體系軋后鋼中主要成分為貝氏體，因為這種鋼快速冷卻過程的相變特點所造成的組織應力導致板型差等缺陷，需要軋后熱處理達到組織均勻，生產周期長，對生產裝備高。(3)生產成本高。由于采用低碳成分體系，為了彌補碳含量減少帶來的強度缺失需要添加大量昂貴微合金，導致生產成本過高，浪費能源。

針對常規Q690中厚板存在的上述問題，急需開發對生產裝備要求低，易焊接、高強韌性、低屈強比Q690級鋼板，以滿足快速發展的制造業對具有特殊性能要求的高強鋼的迫切需求。我國是最大的釩生產國，承德、攀枝花地區釩礦資源儲量豐富，V-N微合金化鋼目前較廣泛應用于鋼筋、H型鋼等長型材。V-N微合金鋼有其特有的優勢，V與N的親和力強，易結合，促進VN的析出，使鋼中的V由固溶態轉變為析出態，利用奧氏體中形變誘導析出的VN析出相促進晶內鐵素體形核機理，形成細晶鐵素體、針狀鐵素體和貝氏體復相組織，通過細晶強化、組織強化、析出強化獲得超高強度，高密度的大角度晶界提高解理裂紋的阻礙能力，大幅度提高韌性。釩能將原本有害的N元素轉化為有用的廉價的合金元素，能有效的降低高強鋼的開發成本。V微合金化鋼對軋機的軋制力要求較低，能更好的適應生產工藝要求。通過成分和工藝的優化調整，合理控制組織成分，有效降低屈強比，改善延伸性能。在緩冷過程中形成的細小V(C,N)析出物通過析出強化顯著提高鋼材強度。在V-N微合金體系中添加鈮元素，有利于抑制奧氏體的動態再結晶，擴大奧氏體的未再結晶溫度區間，實現奧氏體未再結晶區軋制。添加鉻元素，鉻元素的添可以提高鋼的淬透性，增加奧氏體穩定性，提高相變驅動力，促進貝氏體轉變，同時提升強度；添加鉬元素可以有效抑制多邊形鐵素體形成，有利于強化效果的發揮。本設計開發出一種低成本、短流程的新型的低屈強比Q690級高強韌中厚板綠色生產工藝，產品具有優異的綜合力學性能和良好的焊接性能，能夠有效降低生產成本。

發明內容