[发明专利]一种结构钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种结构钢，其化学质量百分比为：C：0.13‑0.18％，Si：0.2‑0.4％，Mn：0.8‑0.99％，Al：0.04‑0.06％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。此外，本发明还公开了一种制造方法，其包括步骤：加热、轧制和冷却；其中：在加热步骤，控制板坯加热温度为1050‑1150℃；在轧制步骤，控制再结晶轧制温度≥980℃；非再结晶轧制温度为开轧：980～880℃，终轧：900‑800℃；在冷却步骤，控制冷却速度为3‑15℃/s，终止冷却温度为650‑750℃。该结构钢在不同的强度级数上均机械性能表现优良，并且具有较好的延伸冲击性能。

技术领域

本发明涉及一种钢种及其制造方法，尤其涉及一种强度较高的钢种及其制造方法。

背景技术

通过控冷控轧(简称TMCP)工艺所获得的钢板的生产特点在于轧制过程中对轧制温度和冷却温度进行控制，以实现钢板的优异性能，其应用领域十分广泛。这是因为：TMCP是一项节约合金和能源的工艺，结合TMCP工艺控制轧制生产的钢板相比传统的微合金高强船板钢，性能相近，而合金元素加入量可大幅减少，经济优势非常明显。此外，采用TMCP工艺轧制可以细化钢板的晶粒，通过控制冷却温度和速率，可以得到不同的金相组织，从而可以实现使用同一成分来获得不同机械性能的可能。

在现有技术中，例如：公开号为CN102021293A，公开日为2011年4月20日，名称为“一种Q345q的减量化轧制方法”的中国专利文献公开了一种Q345q的减量化轧制方法。在该专利文献所公开的技术方案中，其采用一种低成本成分体系板坯通过加热和轧制控制获得性能较好的Q345q产品，特点在于采用高碳锰而无合金的低成本成分。

又例如：公开号为CN107326273A，公开日为2017年11月7日，名称为“钒氮系Q460强度级别低温容器用钢板及其生产方法”的中国专利文献公开了一种钒氮系Q460强度级别低温容器用钢板。在该专利文献所公开的技术方案中，其所得到的钒氮系Q460强度级别低温容器用钢板整体性能和组织均匀一致，-40℃冲击韧性优良。但是需要指出的是，该专利文献所公开的技术方案中，添加了V、Ni元素，V含量0.15～0.20％，Ni含量0.25～0.35，低温冲击性能良好。

基于此，期望获得一种新结构钢，其可以在高强度级别钢内生成细晶铁素体和少量比率马氏体的双相组织结构以达到高抗拉强度。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种结构钢，该结构钢机械性能优良，并且具有较好的延伸冲击性能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种结构钢，其化学元素质量百分比为：

C：0.13-0.18％，Si：0.2-0.4％，Mn：0.8-0.99％，Al：0.04-0.06％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

在本发明所述的结构钢中，为了充分利用TMCP工艺对钢板微观组织的调节，本案发明人设计了如上所述的各化学元素的成分配比，从而使得本发明所述的结构钢机械性能优良，并且同时具有较好的延伸冲击性能。其中，本案各化学元素的设计原理如下所述：

C：C是增加钢材强度的元素。依托固溶强化作用碳可使钢材强度提高。基于此，在本发明所述的结构钢中控制C的质量百分比为0.13-0.18％。

Si：Si作为脱氧剂加入普通碳素钢。适量硅可提高钢材的强度，而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性无显著的不良影响。基于此，在本发明所述的结构钢中控制Si的质量百分比为0.2-0.4％。

Mn：Mn是一种弱脱氧剂。适量的锰可有效提高钢材强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆倾向，同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。基于此，在本发明所述的结构钢中控制Mn的质量百分比为0.8-0.99％。