[发明专利]贝氏体组织高强韧性结构钢Q550D（E）钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及到钢材，具体涉及到一种贝氏体组织高强韧性结构钢Q550D（E）钢板及其生产方法。

背景技术

高强度结构钢Q550D（E）是一种低合金高强度结构钢，它具有强度高、韧性好、低温韧性优良、加工性能和焊接性能好等特点。主要应用在工程机械、煤矿机械、造船和钢结构等领域。近年来，低合金高强度钢的应用更为广泛，国内对此有了大量的研究。但高强度Q550D（E）钢板以其生产难度大、工艺装备要求特殊等原因生产成本居高不下，国内部分钢厂采用TMCP+RPC+T进行生产，工序复杂，还有部分钢材以调质状态交货，钢板经过淬火和回火两道热处理工序，不仅对热处理设备要求严格，更是增加了生产制造周期和生产成本。

发明内容

针对上述问题，经过发明人摸索，获得了一种采用TMCP工艺生产制造低合金高强度结构钢Q550D（E）钢板，从而完成了本发明。

因此，本发明的目的在于提供一种厚度在12-40mm低合金高强度结构钢Q550D（E）的钢板。

本发明的另一个目的在于提供这种钢板的生产方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是厚度在12-40mm的保性能、保探伤高强度结构钢Q550D（E）钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：

C：0.05～0.15、Si：0.10～0.40、Mn：1.40～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Mo+B）：≤0.30、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。

碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.30。

上述化学元素的作用分析如下：

C：是钢中最基础的强化元素，能用微合金元素Nb、V等形成化合物提高强度，但C影响钢的焊接性能和性。综合考虑，碳的含量尽量控制的低一些。

Si：是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。    

Mn：是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利。

P：对焊接不利，且具有一定的冷脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低。

S：易形成MnS类夹杂物，具有一定的热脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低。

V、Nb、Ti：在钢中能够与C、N结合，形成微细碳化物或碳氮化物，能起细化晶粒和弥散强化作用，从而达到有效提高钢材的强韧性的综合效果。

Mo:适量的加入起到固溶强化的作用，能有效降低γ→α相变速率，抑制多边形铁素体和珠光体形核，促进高密度位错亚结构的针状铁素体或微细结构超低碳贝氏体形核，保证钢板高强度高韧性。

Al：可以起到细化晶粒强化作用。

B：与钢中Nb形成Nb（B）类析出物，在热变形后，在奥氏体中通过应变诱导在位错线上析出，阻碍再结晶，提高再结晶温度，B原子在晶界偏聚会极大地阻碍新相在晶界处形核，使得先共析铁素体生成区明显右移。

所述低合金高强度结构钢Q550D（E）钢板厚度在12-40mm，Ceq＜0.42，Pcm＜0.21.

为达到上述目的，本发明采取的生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连续铸钢、加热、TMCP轧制、控冷、堆垛缓冷，在所述转炉冶炼中，出钢碳0.03～0.04%，出钢P≤0.012%，S≤0.010%；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣；在所述LF精炼中，采取大渣量进行造渣，确保白渣成渣时间控制在15min以内，避免渣稀现象发生；在所述真空精炼中，在≤67Pa下的保压时间按≥20min进行控制；在所述加热中，加热炉的保温温度控制在1200℃～1220℃；在所述轧制中，开轧温度1020℃～1120℃；一阶段终轧温度在950℃～1000℃，二阶段开轧温度在880～920℃，二阶段采取小压下轧制，以确保原始板形，终轧温度800～860℃；在所述控冷中，返红温度560～600℃，冷速控制在10～15℃/s；在所述缓冷中，入缓冷坑温度≥300℃；堆冷时间≥24小时。

通过合理的采取较低碳﹑低锰﹑多元复合微合金元素的化学成分设计，LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，达到各类夹杂物级别总和不超过3.0，通过控轧控冷+正火处理使钢的晶粒度达到11～12级，通过上述等措施的有效实施，成功地生产出了12～40mm的保性能、保探伤高强度结构钢Q550D（E）钢板。