[发明专利]一种煤矿液压支架用低屈强比高强度调质钢及其制造方法

说明书

本发明提供了一种煤矿液压支架用低屈强比高强度调质钢，该调质钢按以下重量百分比配比：C：0.10~0.14%，Mn：1.35~1.50%，Si：0.10~0.40%，S：≤0.015%，P：≤0.020%，Nb：0.015~0.030%，Mo：0.20~0.30%，Cr：0.30~0.40%，Al：0.020‑0.040%，N：≤0.0050%，B：0.0010~0.0020%，其余量为Fe和不可避免杂质。同时还公开了上述煤矿液压支架用低屈强比高强度调质钢的制造方法，包括顶底复吹转炉、LF精炼、VD脱气、宽板坯连铸、炉卷轧机轧制、两相区淬火、回火。该调质钢具有低的屈强比，可以应用于煤矿液压支架行业。

技术领域

本发明涉及钢铁材料技术领域，尤其涉及一种两相区淬火的低屈强比高强度调质钢及其制造方法，该方法适合生产屈服强度550MPa级的低屈强比调质钢，主要应用于煤矿液压支架制造行业。

背景技术

目前，屈服强度550MPa级的高强度调质钢在煤矿液压支架行业得到大力应用。在工程实践中，钢材屈强比通常被作为衡量结构安全性的一个重要指标，屈强比偏高则表示材料不易发生塑性变形，在发生塑性变形后很快就会断裂破坏；屈强比低的材料，在外拉力作用下容易产生塑性变形，因其抗拉强度高材料不会轻易断裂。低屈强比钢材，在材料发生屈服后至断裂之前可以承受更多的塑性变形，增加了钢材的受力空间，可以充分保证结构的安全性，因此，低屈强比逐渐成为工程用钢材的衡量指标。

结构钢通过淬火和高温回火后，可以获得较好的强度、塑性和韧性的匹配，但高强度调质钢经过淬火、回火后通常得到回火索氏体，回火索氏体是铁素体与渗碳体的有机混合物，并且回火索氏体的片层结构致密，但其在提高抗拉强度的同时，也提高了屈服强度，导致较高的屈强比。因此，研究高强度、高韧塑性、低屈强比的调质钢对提高工程安全指数具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以应用在煤矿液压支架行业中的调质钢，该调质钢具有低屈强比，屈强比低于0.9。

本发明的另一目的在于提供一种上述调质钢的制造方法，在制造过程中钢材经过淬火处理后得到的组织结构为均匀针状铁素体和马氏体混合体，再经回火后得到屈服强度为500MPa级，屈强比低于0.9的调质钢。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种煤矿液压支架用低屈强比高强度调质钢，该调质钢应用于煤矿液压支架中，该调质钢按以下重量百分比配比：C：0.10～0.14％，Mn：1.35～1.50％，Si：0.10～0.40％，S：≤0.015％，P：≤0.020％，Nb：0.015～0.030％，Mo：0.20～0.30％，Cr：0.30～0.40％，Al：0.020-0.040％，N：≤0.0050％，B：0.0010～0.0020％，其余量为Fe和不可避免杂质。

其中，C：碳是保证淬透性的重要元素，随着碳含量增加，淬透性增加，而钢的强度增加的同时韧性、塑性、焊接性能降低；碳含量过低会大大降低钢的淬透性能，影响钢的强度。综合考虑，本发明的调质钢的碳含量控制在0.10～0.14％。

Mn：锰有固溶强化作用，还可降低γ-α相变温度，细化组织结构；锰还可提高钢的淬透性。同时，锰过高会降低焊接性能，加剧中心偏析。

Mo：钼可以显著增加钢的淬透性及淬硬性，具有较好的抗高温回火能力，可改善钢的高温回火脆性，是调质钢常用一种合金元素。

Cr：铬增加钢的淬透性，同时扩大铁素体区，提高抗拉强度更显著，有利改善钢的力学性能。

Nb：铌可延迟奥氏体再结晶、降低相变温度，通过固溶强化、相变强化、析出强化等机制来获得要求的性能。铌的添加不仅仅有利于控制轧制的细晶，更有利于改善回火后钢的组织及性能。