[发明专利]一种落锤断口纤维率大于95%的工程用钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程用钢及其生产方法，具体属于低碳、钢板厚度大于20毫米及以上的一种落锤断口纤维率大于95%的工程用钢及其生产方法。

背景技术

随着工业的快速发展，用户对钢材的性能也提出了更高的要求，在要求强度提高的同时，对韧性也提出了更高要求，同时，对钢材的抗落锤撕裂和耐腐蚀性也提出了苛刻的要求。

钢板出现落锤撕裂不合格，这是由于钢中存在非金属夹杂物，主要是硫化物和氧化物的作用。由于氧化物的体积分数比硫化物的小得多，所以硫化物是主要问题，因此必须严格控制钢中的硫含量。

对于钢板强度和韧性不断提高,现有技术多是通过合金化及热处理实现的。但其存在的不足是生产成本高，焊接性能差等，从而使钢板厚度的增加和韧性的提高受到了限制。为此，从20世纪60年代始，建立了利用控制轧制温度来细化晶粒的控制轧制技术(CR)，该技术虽对于减少合金，提高钢板焊接性能等发挥了很大的作用，但生产率低，且由于不进行合金化，故不能提高抗拉强度。 因此，这种工艺不能有效地提高钢板的焊接性。70年代后期，研究工作直接转到TMCP技术的开发上，通过CR及加速冷却(ACC)，控制奥氏体相向铁素体相转变，提高钢板强度和韧性，减少合金消耗，提高焊接性能。但到目前为止， 用于如管线钢的钢板厚度均在20毫米以下，如要增厚到20毫米以上，则现有技术又难以使钢板的落锤撕裂性能满足要求。经检索，中国专利公开号为CN1746326A的专利文献，其公开了一种组分及重量百分比为C:0.020～0.060%、Mn：1.45～1.75%、Si：0.1～0.5%、S≤0.0020%、P：0.004～0.012%、Nb：0.050～0.080%、Ti：0.005～0.025%、V：0.01～0.06%、Mo：0.10～0.30%、Cu≤0.30%、Cu≤0.30%、Ca：0.0015～0.0040%、N≤0.0080、Alt：0.015～0.045%。虽然其金相组织为针状铁素体，且其-15℃落锤断口纤维率为90%，用于石油管线的钢，但其厚度不超过18毫米，不能适应既要满足厚度大于20毫米，又要使其落锤撕裂性优良的用户要求。

发明内容

本发明的目的在于在满足强度及焊接性能的前提下，提供一种钢板厚度大于20毫米，落锤断口纤维率大于95%、金相组织为针状铁素体及块状铁素体，且针状铁素体的体积百分比不低于70%的、成分简单、无需进行热处理的工程用钢及匹配的生产工艺。

实现上述目的的措施：

一种落锤断口纤维率大于95%的工程用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.04～0.07%，Si：0.10～0.30%，Mn：1.40～1.65%，Nb：0.04～0.06%，Ti：0.008～0.025%，Mo：0.15～0.30%，Ni：0.20～0.40%，P≤0.012%%，S≤0.0015%，其余为铁和不可避免的杂质，并满足20（Nb+Ti）≤Mn，（Mo+Ni）≤10C。

生产一种落锤断口纤维率大于95%的工程用钢的方法，其步骤：

1）转炉冶炼并连铸成坯；

2）将铸坯加热到1150～1190℃；

3）进行分段轧制：在粗轧段，控制粗轧开轧温度不低于1080℃，控制最后两道次的压下率在20～22%，其余轧制道次的压下率不低于15%，控制最后一道次的开轧温度在960～1000℃；常规精轧；

4）进行冷却，钢板在开冷温度为730～750℃下，以20～30℃/秒冷却速度冷却至400～500℃；冷却后的金相组织为针状铁素体及块状铁素体，其中，针状铁素体的体积百分比不低于70%；

5）空冷至室温；

6）待用。

优选的：铸坯加热不高于1180℃。

优选的：粗轧开轧温度不低于1090℃，更优选的粗轧开轧温度不低于1110℃。

优选的：粗轧最后一道次的开轧温度不低于970℃。

优选的：钢板开冷温度为740～750℃。

优选的：冷却速度在25～30℃/秒。

优选的：冷却温度在450～495℃

本发明中各组分及主要工艺的作用及控制的理由：

C：碳可以大幅度提高钢的强度，降低钢的屈强比，但是碳含量超过0.07%时，钢的低温韧性显著恶化，但太低又对强度不利，因此控制在0.04～0.07%。

Mn：降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却的过冷度，细化珠光体组织，以及改善其力学性能，能明显提高钢的淬透性，但有增加晶粒度粗化和回火脆性的不利趋向。