[发明专利]一种满足焊接热输入30kJ/cm液压支架用Q890钢板及其制备方法

说明书

本发明涉及一种满足焊接热输入30kJ/cm液压支架用Q890钢板及其制备方法，属于钢铁冶金与高强钢焊接技术领域。该钢板的化学成分按重量百分比包括：C 0.12~0.13%，Si 0.30~0.35%，Mn 1.5~1.6%，P≤0.012%，S≤0.008%，Mo 0.5~0.6%，V 0.08~0.09%，B 0.0005~0.0012%，Zr 0.02~0.03%，Ti 0.02~0.03%，余量为铁Fe以及不可避免的杂质。本发明制备的钢板的屈服强度达到900MPa，抗拉强度达到1000MPa，断后伸长率为16%，‑20℃冲击功为200J，其焊接热输入达到30kJ/cm。

技术领域

本发明属于钢铁冶金与高强钢焊接技术领域，特别涉及一种焊接热输入为30kJ/cm的液压支架用Q890钢板及其制备方法。

背景技术

随着煤矿开采的深入及挖掘量的增加，液压支架正向高可靠性、大工作面方向发展，同时，作为煤矿综采关键的设备，液压支架的高寿命、轻量化也是重要发展方向之一，而现有液压支架的顶梁、掩护梁、底座及连杆等主要结构件还大量采用屈服强度为690MPa及以下等级的高强度钢板制造，通过强度及工作条件校核发现，在同等工作工况下，如果采用等级较高的Q890钢板替代现有的Q690钢板，可节约钢材22.5％、焊材37.8％，并使液压支架具有更高的强韧性，可以大幅度提高其抗压能力、使用寿命、使用安全性等综合性能，因此，研发并推广应用更高等级的液压支架用钢具有重要的意义。

针对Q890液压支架用钢来说，除了要求其具有较高的强度外，焊接性能是影响其大范围推广应用的重要性能指标，参考文献1：焊接热输入对Q890高强钢热影响区裂纹扩展的影响,焊接学报,2017,38(8)，表明：随着焊接热输入的增加，粗晶区的微观组织表现出从马氏体组织向马氏体、贝氏体混合组织，再向贝氏体、粒状贝氏体混合组织转变，其焊接热输入值仅能达到20kJ/cm，更高热输入条件下其显微组织存在大量成链状分布的M-A组元，属于脆性断裂。参考文献2：热输入对Q890D低合金高强钢焊接性能的影响,焊接,2019,3，表明：当焊接热输入较高时，除了冲击韧性较差外，其打底焊道的热影响区硬度将低于焊缝及母材，存在焊后软化现象，因此，其对应的焊接热输入值应控制在较低范围。但是焊接热输入值较低时冷却速度较快，熔敷金属含氢量高，又会增加冷裂纹的敏感性。因此，开发一种能够满足高焊接热输入的钢板是非常有必要的，在高焊接热输入的条件下不影响钢板的综合性能，又能解决低焊接热输入下存在的问题，可以使钢板得到大范围推广使用。

中国专利CN103589969A和CN103555911A分别公开了一种调质高强度Q890D特厚钢板的生产方法和一种调质高强度Q890E特厚钢板的生产方法，在合金成分设计上，两者均添加了Cu、Ni、Nb、V、Ti、Cr及Mo等合金元素，其具体工艺为淬火后采用630-650℃的回火处理，最终产品的厚度规格为100-120mm。从产品厚度规格及最终产品性能指标来说，其产品不属于液压支架用钢品种，且未涉及高焊接热输入钢板的制备方法。

中国专利CN106148822A公开了一种在线淬火生产高强钢Q890中厚板的方法，其重点关注了板坯加热温度、轧制工艺等参数，其淬火后的回火温度为500℃，最终钢板组织为板条马氏体加板条贝氏体的双相组织。中国专利CN105880834A公开了一种Q890高强钢焊接方法，其钢板的焊接预热温度为60-100℃，层间温度控制在150-250℃，并对焊接后的钢板进行回火处理。同样的，上述两个专利均未涉及具备较大焊接热输入Q890钢板的成分设计及生产工艺控制方法。

综上所述，针对具备较大焊接热输入性能的液压支架用Q890钢板，在相关文献及专利上未见明确的阐述。

发明内容

本发明的目的是一方面提供一种满足焊接热输入30kJ/cm液压支架用Q890钢板，另一方面提供该钢板的制备方法。本发明通过设计钢板的成分及调控制备工艺，使制备的钢板在具备常规Q890力学性能的基础上，保证其焊接热输入值提高的情况下仍具备良好的综合使用性能，使钢板得到大范围推广使用。