[发明专利]高韧性超高强钢的生产工艺及生产系统

说明书

技术领域

本发明属于炼钢技术，特别是涉及一种高韧性超高强钢的生产工艺及生产系统。

背景技术  

高强度结构钢板广泛应用于工程机械、矿山机械、车辆、船舶、桥梁等行业，随着国民经济的发展，对高强钢提出了新的要求：强度更高（1000MPa以上）、要求有一定的塑性及低温韧性。为此各中厚板厂进行了大量的研究，开发出了许多高强钢的生产方法及生产工艺。

目前各钢厂生产高强钢的工艺一般为CR、CR+ACC(TMCP)+T、DQ+T及离线淬火RQ+T。在典型的生产工艺中，需要特别指出的是直接在线淬火工艺（DQ）。直接淬火是利用钢的轧后余热把钢材从形变奥氏体冷却到马氏体点温度下最终得到马氏体的热处理工艺。由于控制轧制过程中合金元素的充分溶解增加了奥氏体的淬透性，有利于随后的直接淬火，另外控制轧制细化了奥氏体晶粒，增加了奥氏体变形带，因此增加了马氏体的形核点，有望得到良好的马氏体形态，从而回火后得到优良的强度和韧度组合。

直接在线淬火时，钢中的合金及微合金元素固溶态更好，增加了钢的淬透性；未再结晶区的变形增加了奥氏体的位错密度，增加了变形带。以上因素都为淬火后的组织细化提供了有利条件，使得在线直接淬火（DQ）+离线回火调质处理后的钢板强度更高。

钢经Q+P+T热处理组织为：回火马氏体+残余奥氏体。Q+P+T处理后遗有一定量的残留奥氏体，部分地松解高强度钢的韧性困境；钢中还有复杂碳化物的弥散沉淀，使呈沉淀强化。高强钢生产热处理Q+P工艺，需要将钢板轧后重新加热、淬火、碳分配 ，工艺复杂，不利于降低生产成本。钢板轧后需要在车间内倒运物流复杂，钢板在线直行率低，生产管理繁琐。

发明内容

本发明旨在提供一种克服上述已有技术不足之处的高韧性超高强钢的生产工艺及生产系统。钢板经控轧后，直接使用超快冷设备进行淬火至Ms和Mf之间温度，形成马氏体及残余奥氏体，同时在辊道傍侧配备回火炉进行碳分配，实现碳分配处理，满足淬火及碳分配的工艺要求，实现工艺称为直接淬火DQ（direct quenching）+在线分配OP（on line partitioning ）工艺，即DQ+OP工艺。

本发明的技术方案：

高韧性超高强钢的生产工艺及生产系统，其工艺步骤为：

a.板坯加热，加热温度1150～1250℃，加热系数8～12min/cm，出炉温度1130～1180℃；

b.板坯充分除鳞，除尽表面氧化铁皮；

c.开轧温度1050～1100℃，保证粗轧有二道次以上压下率大于15%，实现高温大压下慢速轧制，粗轧终轧温度950～970℃，中间坯控制为2～4h；

d.待温辊道待温800～860℃；

e.精轧开轧温度800～860℃，终轧温度780～840℃，钢板轧后进入预矫直机矫直；

f.超快冷使用DQ模式，钢板入水温度760～830℃，按照钢板返红温度150～350℃自动配水及控制辊道速度，钢板快速送入进行DQ；

g.钢板出控冷机组后，快速送入热矫直机进行矫直，矫直速度大于2m/min；

h.钢板出矫直机后，快速送分钢台架分钢至装炉辊道；

i.明火回火炉启动快速装炉，将钢板装入炉内进行碳分配，装炉速度按20m/min控制，回火炉温150～450℃，工艺速度10～60m/min；

j.钢板分配处理结束后，出炉返回厚板冷床空冷；

k.钢板DQ+OP处理后，需要回火时转入其他回火炉进行回火。

其生产系统的生产线设备布置依次为：加热炉，板坯，除鳞箱，粗轧机，中间坯，精轧机，预矫直机，超快冷机组，热矫直机，第一分钢台架，明火回火炉，第二分钢台架，厚板冷床，中板冷床。

本发明原理：利用钢板控轧过程中钢中的合金及微合金元素固溶态更好，增加了钢的淬透性；未再结晶区的轧制增加了奥氏体的位错密度，增加了变形带。以上因素都为淬火后的组织细化提供了有利条件，使得在线直接淬火（DQ）+离线回火调质处理后的钢板强度更高。根据钢板材质选定淬火后返红温度（Ms～Mf之间），针对不同厚度钢板利用超快冷的运行工艺速度控制返红温度，钢板出超快冷后返红结束及时送入回火炉进行碳分配处理，形成马氏体与纳米级的残余奥氏体的组织，利用明火回火炉低温温度均匀的特点保证钢板碳分配处理的工艺质量，钢板组织、性能均匀。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：