[发明专利]一种超高强工程机械用钢Q960D及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材的生产方法，尤其涉及一种超高强工程机械用钢Q960D及其生产方法。

背景技术

Q960D是GB/T16270-2009中强度级别最高的钢种，主要应用于挖掘机、起重机等工程机械领域。目前，国内工程机械厂家主要使用国外进口的Q960D钢板，产品售价较高，而国内具备该类产品生产能力的厂家，如：舞阳钢厂等主要采用调质工艺进行产品生产，工序成本较高。国标GB/T16270-2009将Q960D的厚度规格限定为≤50mm，由于受到国内机械加工用户加工能力的限制，目前市场对Q960D需求量最大的是厚度规格为20mm的产品，占Q960D总需求量的70%以上。因此，开发出一种面向厚度规格为20mm的Q960D产品的低成本生产方法，同时满足国标GB/T16270-2009对于该钢种的力学性能要求，对于钢铁企业而言具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超高强工程机械用钢Q960D及其生产方法，通过对成分的优化和采用在线淬火+回火的热处理工艺，在确保Q960D钢板的力学性能符合国标要求的前提下，实现低成本生产。

解决上述技术问题的技术方案为：

一种超高强工程机械用钢Q960D，钢中各元素成分质量百分比为：C：0.13～0.16，Mn：1.40～1.50，Nb：0.02～0.04，V：0.09～0.11，Ti：0.015～0.025，Cr：0.45～0.55，Mo：0.45～0.55，B：0.0008～0.003，Als≥0.03，其它为Fe和生产过程中不可避免的残余元素和杂质。

一种超高强工程机械用钢Q960D的生产方法，采用铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、控制轧制、DQ+ACC冷却、回火热处理工艺步骤，其中：

转炉冶炼工艺中控制出钢碳C≤0.04%，控制出钢下渣量在钢水量的0.01%以下，确保钢水的洁净度；

LF精炼工艺中控制钢种夹杂物级别总和不超过1.5级；

RH精炼采用本处理模式，真空度在100Pa以下；

连铸工艺中钢水过热温度稳定控制在10～35℃范围内，拉速全程控制在0.8～0.9m/min范围内；

板坯加热工艺中板坯加热终了时刻的表面温度控制在1100～1150℃范围内，加热时间控制为4～5h；

控制轧制工艺中开轧温度1080～1100℃，一阶段终轧温度为＞980℃，二阶段的开轧温度≤920℃，二阶段的待温厚度为钢板成品厚度的3～4倍，终轧温度控制在790～850℃范围内；

在线淬火处理采用DQ+ACC冷却方式控制冷却，冷却速度控制在15～22℃/s范围内，出DQ时的温度≤400℃，钢板的终冷温度≤150℃；

回火处理中回火温度为680±10℃，保温时间为3.5±0.2min/mm。

上述的一种超高强工程机械用钢Q960D的生产方法，所述转炉冶炼工艺采用滑板挡渣；LF精炼采用石灰、铝线造白渣脱硫，出站前10~15min加入钛铁、硼铁进行微合金化操作；RH精炼真空处理时间≥30min，钢水静置时间≥10min；连铸浇注过程中全程保护性浇铸，使用二冷区电磁搅拌和动态轻压下；板坯在步进炉中进行加热；控制轧制采用CR方式轧制。

本发明为确保钢板力学性能满足GB/T16270-2009的要求，向钢中加入了细化晶粒的微合金元素及强硬相形成元素，各元素加入量主要基于以下原理：

C：该元素能够在钢中与Nb、Ti、Cr、Mo等元素形成碳化物，而且主要以固溶态的形式存在于奥氏体中，低温转变后形成贝氏体或者马氏体，回火处理后以碳化物的形式析出；本发明的强度级别在980～1150MPa之间，组织应以低碳的板条贝氏体和马氏体形式存在；经过离线的数值模拟研究确定出：当C含量在0.13-0.16wt%时，能够满足所需组织的生成；当C含量低于0.13 wt %，所形成的强化相粒子数量不够，导致所生成的板条贝氏体和马氏体的含量不满足产品性能要求；当C含量高于0.16 wt %时，则会导致钢板的屈服强度和抗拉强度过高，从而损害钢板韧性;因此，本发明将钢中C含量控制在1.4～1.5 wt %范围内。

Mn：该元素是固溶强化元素，能够稳定提高钢材的屈服强度和抗拉强度；通过离线数值模拟研究表明，当Mn含量提高到1.5 wt %以上后，对钢材的屈服强度和抗拉强度的不再有明显的影响，因此，为控制Q960D的生产成本，本发明将钢中Mn含量控制在1.4～1.5 wt %范围内。