[发明专利]一种低合金高强钢Q460C及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强钢及其生产方法，尤其涉及一种低合金高强钢Q460C及其生产方法。

背景技术

Q460C是一种中高强度级别钢种，主要应用于煤炭机械液压支架等工程机械领域。目前，市场对Q460C的需求，主要集中在厚度规格为12～16mm的中板产品，占Q460C总需求量的75％以上。根据调研，国内很多钢厂都已具备生产该钢种相关厚度规格的能力，但这些钢厂主要采用了高Nb-高V-低Ti或是高Nb-高V的成分设计方式来确保Q460C的力学性能，即：钢中Nb元素通常控制在0.03wt％～0.06wt％范围内，V元素控制在0.025wt％～0.25wt％范围内，Ti元素控制在0.007wt％～0.03wt％；采用这种成分设计方式主要是基于：首先，理论上，Nb、V、Ti元素的碳、氮化析出物均能够起到细化钢中晶粒，提高钢种力学性能的作用，但从实际应用效果上看，Nb的晶粒细化能力最强，而V、Ti的晶粒细化能力相当；其次，V的控冷有效性最好，Nb其次，而Ti较差；第三，从合金化难度上来看，由于Ti十分活泼，容易与钢中的C、O、S等元素发生反应，因此在钢水冶炼过程中，Ti元素收得率的有效控制要难于Nb、V元素。尽管这种成分设计方式能够满足GB/T1591-2009对Q460C的力学性能要求，但仍然存在着以下一些问题：

(1)、生产成本较高：众所周知，Nb、V、Ti是目前主要提升产品性能的微合金元素，但向钢中加入Nb、V元素的生产成本要远高于向钢中加入Ti元素的生产成本；据统计，钢中的Nb含量每增加0.01wt％，则生产成本将增加28～30元/吨钢；V含量每增加0.01wt％，生产成本将增加9～11元/吨钢；而钢中的Ti含量每增加0.01wt％，生产成本将只增加2～4元/吨钢。因此，主要依靠Nb、V元素提升Q460C力学性能的方法的生产成本要高于主要依靠Ti元素提升Q460C力学性能的方法的生产成本。

(2)、铸坯表面更容易产生横裂纹及角横裂纹缺陷：铸坯表面产生的横裂纹、角横裂纹与钢种的高温延塑性密切相关，该钢种在某一温度区间下的高温延塑性能越差或是较差的高温延塑性能所对应的温度区间越大，则所对应的铸坯表面就越容易产生裂纹、角横裂纹缺陷；反之，该钢种在某一温度区间下的高温延塑性能越强或是较差的高温延塑性能所对应的温度区间越窄，则所对应的铸坯表面就越不容易产生裂纹、角横裂纹缺陷。试验结果表明：当钢中的Nb元素含量达到0.02wt％以上后，容易导致钢的第III脆性温度区较普通钢更明显地向高温方向扩展，更容易降低钢的高温延塑性；这是因为Nb元素的氮化物和碳氮化物在高温下从钢中析出后，其微小析出粒子会附着于钢的γ晶界，而每个粒子周围都会产生局部应力集中，从而促进γ晶界滑移，造成晶界破坏；此外，由于应力集中现象，会导致晶界附近的Nb化合物粒子周围产生空洞，而空洞聚合发展会造成延金属晶界的开裂。试验结果还表明：V的氮化物和碳氮化物会在铸坯冷却过程中分布在奥氏体晶界上，从而会对Q460C的高温延塑性造成较强的恶化作用。此外，钢中的V元素还容易导致钢的第III脆性温度区较普通钢更明显地向低温方向扩展。因此钢中如果含有较高的Nb和V，会使钢的第III脆性温度区间明显变宽，从而使铸坯表面产生横裂纹、角横裂纹的风险加大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低合金高强钢Q460C及其生产方法，在有效保证成品力学性能满足GB/T1591-2009的要求的同时，大幅降低生产成本；同时解决了背景技术中Ti元素控冷有效性较差、冶炼收得率不易控制的技术问题。

解决上述技术问题的技术方案为：

一种低合金高强钢Q460C，钢中各元素的质量百分含量分别为：C：0.11～0.15，Si：0.20～0.40，Mn：1.30～1.50，Nb：0.01～0.02，Ti：0.050～0.070，Als：0.020～0.040。

一种低合金高强钢Q460C的生产方法，所述Q460C钢中各元素的质量百分含量分别为：C：0.11～0.15，Si：0.20～0.40，Mn：1.30～1.50，Nb：0.01～0.02，Ti：0.050～0.070，Als：0.020～0.040。

上述的一种低合金高强钢Q460C的生产方法，采用铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热炉加热、控制轧制、ACC冷却工艺步骤，其中：

板坯在加热炉内的加热时间≥3.5h，加热终了时刻的表面温度控制在1100～1190℃范围内；