[发明专利]一种低碳当量含钛Q420MD钢板及其制备方法

说明书

本发明提供了一种低碳当量含钛Q420MD钢板及其制备方法，属于轧钢技术领域。本发明公开的低碳当量含钛Q420MD钢板的化学组分及各组分重量百分含量为：C：0.04～0.06％、Si：0.20～0.40％、Mn：1.40～1.60％、P：≤0.020％、S：≤0.005％、Als：0.015～0.035％、Nb：0.025～0.035％、Ti：0.035～0.055％，其余为Fe及不可避免的杂质；其生产方法步骤包括转炉冶炼，精炼，连铸，加热，粗轧，精轧，冷却。本发明通过采用低碳体系大幅度降低碳当量，利用廉价强化元素钛代替钒等贵重金属元素，优化连铸二冷区冷却工艺及TMCP生产工艺，最终得到具有高强度、高韧性和低碳当量的Q420MD钢板。

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种低碳当量含钛Q420MD钢板及其制备方法。

背景技术

国内生产的Q420级钢板主要应用于建筑及工程机械领域，随着2019年GB/T 1591-2018《低合金高强度结构钢》的实施，在国内设计领域采用多年的Q420D牌号逐渐被新一代的热机械轧制Q420MD所代替，并朝着低碳、合金减量化方向发展。新一代的钢铁材料的开发，尽量或少量的添加合金元素或微合金元素，以达到生产高性能钢材的目的，这就要求在不以碳含量为主要强化方式的前提下，不以钒、Ni、Mo贵重金属为主要强化方式，依靠对冶炼、连铸、轧制和冷却路径的设计，实现钢的塑韧性的有机结合。

原有Q420D的生产工艺主要采用高合金配比，以控轧交货状态为主，其典型成份是高碳高锰高合金，特征是强度有余、低温韧性不足、碳当量高，特别是在加入贵重合金V元素后，不仅生产成本居高不下，碳当量高，而且V的加入导致韧性转变温度提高，低温韧性降低。部分企业为平衡低温韧性和降低碳当量，采用低碳体系(C≤0.12％)，但随之而来的是以更多的合金元素来弥补碳对强度的损失，虽然整体焊接性有所提高，但成本方面丧失了竞争力。

钛元素作为一种廉价的合金元素，已经越来越得到重视，但始终未能批量应用于高强度低温用钢板上，钛的广泛应用，不仅可以大幅度降低合金成本，而且其不占用任何一个碳当量，不对焊接产生有害作用。另一方面，虽然钛能够大幅度的提高强度，但一般也会损害钢的韧性，提高韧脆转变温度。

申请号为202010392608.9的中国专利公开了一种低成本含铬Q460MC钢板及其生产方法，虽然该专利通过合金成分的设计，不添加V元素，利用廉价Cr元素固溶强化和提高淬透性，优化TMCP生产工艺，最终得到具有高强度、高韧性和低成本的钢板，但是，一方面，该方法生产的是含Q460MC钢板，而本发明生产的是Q420MD钢板；另一方面，利用该方法制备的Q460MC钢板中的碳含量仍旧较高，铬的加入导致碳当量升高，其碳当量CEV范围在0.33-0.43％，而本发明以钛强化为主，不占有任何碳当量，而由于钛的强化和专属工艺的匹配，碳含量可以更低，使本专利碳当量CEV范围在0.28～0.32％，明显优于对比专利，对于焊接性能是极为有利的；并且，利用该方法制备的Q460MC钢板适用温度为0℃以上，冲击试验温度为0℃，不适用于更低温度，而本发明Q420MD适用温度为-20℃，冲击温度为-20℃。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低碳当量含钛Q420MD钢板及其制备方法，采用低碳体系大幅度降低碳当量，利用廉价强化元素钛代替钒等贵重金属元素，优化连铸二冷区冷却工艺及TMCP生产工艺，最终得到具有高强度、低温高韧性和低碳当量的钢板。

本发明的第一个目的是提供一种低碳当量含钛Q420MD钢板，所述钢板的化学组分及各组分重量百分含量为：C：0.04～0.06％、Si：0.20～0.40％、Mn：1.40～1.60％、P：≤0.020％、S：≤0.005％、Als：0.015～0.035％、Nb：0.025～0.035％、Ti：0.035～0.055％，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选地，所述钢板的厚度为8mm～16mm。

本发明的第二个目的是提供所述低碳当量含钛Q420MD钢板的制备方法，包括以下步骤：