[发明专利]一种超高强度焊接结构用钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种屈服强度900MPa以上超高强度焊接结构用钢板及其制造方法。

背景技术

目前汽车起重机、重载卡车、混凝土泵车、半挂车、集装箱等机械制造领域的发展趋势是向高参数、大型化方向发展，因此使用越来越多的超高强度焊接结构钢，其目的主要是减轻自重，提高承载能力，节约能源。同时也要求超高强度钢板具有成本低、焊接性能良好、低温韧性高等特点。

超高强度钢板的制造方有淬火+回火(Q+T)、轧后直接淬火+回火(DQ+T)、控轧控冷+回火(TMCP+T)等，第一种方法为传统常用的方法，后两种方法虽然省略了一道再加热工序，工序成本略低于第一种方法能，但是存在板型控制难度大等缺点。国际上有关屈服强度900～1050MPa超高强度钢板的制造方法已经形成多项专利。例如：宝山钢铁股份有限公司申请的“屈服强度960MPa以上超高强度钢板及其制造方法”(申请号200510024775.3)专利提供了一种屈服强度可达到96OMPa以上的超高强度钢板，其成分中(重量百分比)：C0.08％～0.18％，Nb0.01％～0.1％。其生产方法：将钢坯加热至1100～1250℃，在奥氏体可发生再结晶区将钢坯轧制成钢板；在奥氏体未发生再结晶区将钢板轧制成最终厚度的钢板，终轧温度860～920℃；以不低于约5℃/S的冷却速度将钢板冷却至低于MS～MS+100℃的冷却终止温度；对冷却后的钢板进行回火以提高性能。其工艺属于DQ+T，且钢中含有0.0008％～0.0025％的B元素，采用该方法生产的产品虽然强度易于达到要求，但是存在薄规格板型控制难度大、低温韧性差等不足之处，其实施例中厚度16mm钢板-20℃的冲击功仅仅35～50J、-40℃的冲击功仅仅30～42J。在武汉钢铁集团公司申请号为CN200810197585.5的《屈服强度960MPa焊接结构钢》专利中，公开了其采用淬火+回火(Q+T)方法生产的屈服强度960MPa焊接结构钢，B含量0.0005％～0.002％，其实施例钢化学成份中B含量达到0.0005％～0.0032％，10mm厚钢板-20℃的冲击功AKV(7.5×10×55mm试样)最高达到60J。舞阳钢铁有限责任公司的发明专利《高强度钢板及其制备方法》(CN申请号200710193027.7)给出了屈服强度975～990MPa(实施例实物水平)高强度钢板及其制备方法，采用Q+T工艺方法，钢板的化学成份中B含量达到0.0010％～0.0030％，韧性低，Ni含量高达到0.80％～0.90％，成本高。厚度12mm高强度钢板的-20℃冲击功AKV为100、89、79J，-40℃冲击功AKV40、50、54J。

由以上对比专利可知，目前屈服强度900～1050MPa左右的超高强度钢板专利存在的主要不足之处是：钢中含有B元素，低温韧性差；钢板中贵重元素Ni含量高，钢种成本高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超高强度焊接结构用钢及其制造技术，韧性、塑性和焊接性能良好，屈服强度可达到900～1050MPa。钢中不含有B元素，Ni含量低，并通过Q+T工艺来达到改善钢种的低温韧性、塑性和板型、消除残余应力、降低钢种生产成本之目的。该发明钢种可以用于汽车起重机、重载卡车、混凝土泵车、半挂车、集装箱等机械制造领域。

本发明的技术方案之一是屈服强度900～1050MPa超高强度焊接结构用钢板的化学成分重量百分比为：C 0.11％～0.19％、Si 0.20％～0.50％、Mn 0.90％～1.40％、Ti 0.005％～0.030％、Cr 0.30％～1.00％、Cu 0.1％～0.5％、Ni 0.15％～0.35％、Mo 0.15％～0.60％、Als 0.010％～0.050％、P≤0.020％、S≤0.010％，V 0.025％～0.070％，Zr≤0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的另一技术方案是屈服强度900～1050MPa超高强度焊接结构用钢板的制造方法，包括以下工艺步骤：铁水预处理-转炉冶炼-精炼-连铸-轧制，在冶炼过程中：进行铁水预处理，深度脱硫；采用转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼，控制P含量；采用VD、RH、LF等进行精炼处理，进一步脱硫、脱气，控制钢中H、O、N含量，并进行微合金化；进行Ca处理，结合钢中S含量和出钢量，喂Si-Ca线，保证Ca/S含量Ca/S＝0.5～2.0，使硫化物发生球化，以提高钢板延性、横向冲击功和冷弯成型性能，减小钢板横向和纵向性能差；连铸采用电磁搅拌，减少元素偏析；轧制采用常规热轧。