一种 600MPa 级别高强工程机械用钢及其生产方法 技术领域 本发明属于工程机械用钢技术领域， 特别是涉及一种 600MPa 级别高强工程机械 用钢及其生产方法。
背景技术 高强工程机械用钢是以 C-Mn 钢为基础加入 Mo、 Nb、 V、 Ti 等微合金元素的低合金 高强度钢。目前， 高强度钢板在工程机械行业和煤矿机械行业得到广泛应用， 需求厚度以 4-80mm 为主， 其中， 20mm 以下厚度钢板主要为板卷开平类产品， 绝大多数被应用于工程机 械行业， 用于制造起重机吊臂、 车架等 ； 20mm 以上厚度钢板主要为中厚板类产品， 多数被应 用于煤矿机械行业。由于热轧板卷没有中厚板那样强的控制控冷手段， 往往需要添加更多 合金元素， 提高了成本， 并且板卷在使用过程中需要开平， 残余应力对板形影响很大， 为了 减小或消除残余应力影响， 板卷在生产过程中多采用平整矫直和热处理工艺， 也增加了成 本。国内只有宝钢、 鞍钢、 武钢等少数几家生产 600 级高强钢板， 大多添加 Mo、 V 等贵金属， 控轧控冷加热处理生产， 其工序复杂、 成本较高。
发明内容 本发明的目的是提供一种 600MPa 级别高强工程机械用钢及其生产方法， 无需添 加 Mo、 V 等昂贵元素， 采用动态轻压下技术， 有效控制中心偏析和中心疏松， 使其具有高强 度的同时保持高的韧性， 并采用轧后入保温坑缓冷的方法消除残余应力， 生产出屈服强度 在 600MPa 以上的高强工程机械用钢热轧板卷， 热轧板卷在 -20℃ V 型夏比冲击功≥ 40J。
本发明的目的可以通过以下措施来实现 ：
本发明涉及一种 600MPa 级高强工程机械用钢热轧板卷的化学成分按重量百分比 为C： 0.06-0.09％、 Si ： 0.15-0.25％、 Mn ： 1.4-1.6％、 P： ≤ 0.020％、 S： ≤ 0.010％、 Alt ： 0.020-0.060％、 Nb ： 0.040-0.060％、 Ti ： 0.09-0.12％， 余量为 Fe 及不可避免的杂质。
本发明的 600MPa 级高强工程机械用钢热轧板卷无需添加 Mo、 V 等昂贵元素， 仅在 C-Mn 钢基础上复合添加 Nb、 Ti 微合金元素， Nb+Ti ≤ 0.18％。
生产 600Mpa 级高强工程机械用钢热轧板卷的生产方法， 包括冶炼、 轧制， 其特征 在于 ：
(1) 冶炼采用全保护浇注工艺， 即钢包到中间包保护采用长水口加氩封， 利用密封 垫圈和氩封来防止空气渗入 ； 中间包到结晶器的注流保护采用 SEN 的连接加氩封， 控制铸 坯的 P ≤ 0.020％、 S ≤ 0.010％、 [o] ≤ 20ppm， [N] ≤ 30ppm。采用动态轻压下技术， 有效 控制中心偏析和中心疏松， 保证板卷在高强度的同时保持高的韧性。
(2) 采用两机架粗轧和六机架精轧模式生产， 粗轧阶段采用六道次轧制， 精轧阶段 采用六道次精轧， 在奥氏体未再结晶区压下量 65％～ 70％， 终轧温度控制在 820 ～ 860℃。
(3) 采用前端层流冷却模式， 出精轧后快冷到目标温度， 卷取温度控制在 550 ～ 600℃范围内， 冷却速度控制在 5 ～ 10℃ /s。
(4) 卷取后 30 分钟以内放入保温坑进行缓冷。
本发明相比现有技术具有以下优点 ：
目前国内外主要采用在 Nb、 Ti 基础上添加一定量的 Mo、 V 等合金元素、 采用轧后调 质方式进行热处理生产 600MPa 级高强工程机械用钢热轧板卷。应用本发明的最大优点是 无需添加昂贵的 Mo、 V 等合金元素即可生产出低成本的 600MPa 级高强工程机械用钢热轧板 卷， 并通过板卷缓冷方式消除残余应力， 减少开平后的板形不良率， 无需平整矫直和其它热 处理方式。 应用本发明可以大大降低成本、 简化生产流程、 提高开平板的成材率， 节能降耗， 具体为 ：
1、 本发明以低成本为路线， 无需添加 Mo、 V 等昂贵元素， 仅在 C-Mn 钢基础上复合添 加 Nb、 Ti 微合金元素， Nb+Ti ≤ 0.18％， 合金成本比国内现有技术节省 210 元左右。
2、 采用全保护浇注工艺， 控制铸坯的 P ≤ 0.020％、 S ≤ 0.010％、 [o] ≤ 20ppm， [N] ≤ 30ppm。采用动态轻压下技术， 有效控制中心偏析和中心疏松， 保证板卷在高强度的 同时保持高的韧性。
3、 本发明采用六机架精轧， 相比于七机架精轧， 可以获得更大的压缩比， 尤其在奥 氏体未再结晶区压下量大于 65％， 促使微合金元素碳氮化物的析出， 增加未再结晶奥氏体 晶界、 形变带和位错等晶体缺陷， 以增加有效晶界面积， 提高铁素体形核率， 从而细化相变 后铁素体晶粒， 获得更加良好的细晶强化效果。细晶强化是唯一可以获得高强度和高韧性 的强化手段， 这样可以在减少 Mo、 V 等昂贵元素的使用， 降低成本。 4、 本发明在板卷下线后迅速放入保温坑缓冷以消除残余应力， 无需平整矫直和其 它热处理手段。 板卷在保温坑自然缓冷至 100℃后出坑， 充分释放残余应力。 在对开平板卷 后横纵向不平度均能控制在 5mm 以内， 满足工程机械用钢的要求。
具体实施方式
下面结合实例对 600MPa 级高强工程机械用钢热轧板卷及其生产方法进一步祥 述：
表 1 列出了本发明用于生产低成本 600Mpa 高强工程机械用钢热轧板卷的化学 成分。生产方法如下 ： 在炼钢厂采用铁水脱硫、 210t 转炉冶炼、 LF 炉精炼， 处理后使钢 中的化学成分如表 1 所示， 余量为 Fe 及不可避免的夹杂。再将表 1 要求的钢水浇铸成 230mmX1300 ～ 1800mm 断面的板坯， 送至热连轧厂。
表 1 本发明的化学成分， wt％
序号 1 2
C 0.08 0.076Si 0.19 0.19Mn 1.48 1.51P 0.012 0.012S 0.0044 0.0046Alt 0.043 0.036Nb 0.04 0.04Ti 0.10 0.09采用控轧控冷的热连轧生产方式， 板卷卷取后入缓冷坑缓冷。控制控冷的主要参数包括 ： (1) 采用两机架粗轧和六机架精轧模式生产， 粗轧阶段采用六道次轧制， 精轧阶段 采用六道次精轧， 在奥氏体未再结晶区压下量大于 65％， 终轧温度控制在 820 ～ 860℃； (2) 采用前端层流冷却模式， 出精轧后快冷到目标温度， 卷取温度控制在 550 ～ 600℃范围内， 冷却速度控制在 5 ～ 10℃ /s ； (3) 卷取后 30 分钟内放入保温坑进行缓冷。
本发明的低成本 600MPa 级高强工程机械用钢热轧板卷的生产参数和试验结 果列表于 2。从表中可以看出屈服强度大于 600MPa， 抗拉强度大于 700MPa， 延伸率大于 19％， ， -20℃ V 型夏比冲击功≥ 100J。
表 2 本发明工艺控制和试验结果
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