[发明专利]一种高强韧性能的低合金钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其是涉及一种高强韧性能的低合金钢及其制备方法。

背景技术

高性能钢材(HPS)是一种与传统的低碳钢相比具有更高的强度、更好的韧性、可焊性、冷成型性和耐腐蚀性能的新一代钢材，实际应用过程中抗脆断性能方面有明显的提高和改善，满足海洋工程、工程机械、桥梁建筑、管道建设等高端装备的恶劣作业环境、交变载荷工况对所用钢材的高强度化、高塑韧化、易焊性、止裂等功能性指标的要求。在当前整个社会都关注大型构件安全性的背景下，高性能钢材的使用范围将会不断扩大。

目前发展的绝大部分高性能钢材的成分设计体系都是含碳在0.06～0.17％范围内的包晶钢，并选择性加入了微合金化元素Nb、V、Ti、Al等；通用的制造方法一般包括：冶炼、精炼、板坯连铸、铸坯冷却、板坯再加热、粗轧、精轧、快速冷却(调质等)等步骤。

例如2012年06月27日公开的中国专利申请CN102517518A中记载了一种低成本高性能X80管线钢及其生产方法，该生产方法包含转炉冶炼、炉外精炼、连铸、轧制工序，铸坯的再加热温度为1170～1230℃，粗轧采用再结晶轧制，精轧采用非再结晶轧制和形变诱导铁素体相变轧制相结合的加工方法获得针状铁素体+贝氏体+M/A组织，从而达到提高管线钢强度、韧性，降低生产成本的目的。

2015年06月17日公开的中国专利申请CN104711490A中记载了一种低屈强比高性能桥梁钢及其制造方法，其生产方法是将合乎要求的钢坯再加热至1200℃保温1～2h，对钢坯进行两阶段轧制，轧后立即采用超快速冷却以获得多类型的高温和低温贝氏体和细化的马-奥岛组元组成，在保证强度的同时，实现了高低温韧性和低屈强比目标，得到低屈强比高性能桥梁钢。

2015年12月30日公开的中国专利申请CN105200336A中记载了一种基于应变设计地区用高性能抗大变形管线钢及制备方法。该专利制备方法包括钢水冶炼、钢坯连铸、钢坯再加热、控制轧制、弛豫冷却、加速冷却等工序，钢坯经历连铸后冷到常温再加热的方式，发挥了再加热制度、两阶段控轧、加速冷却对奥氏体晶粒细化、相变强化改善产品低温韧性、断裂韧性等指标的作用。

采用上述常见的制造方法生产这类高性能微合金化钢时，若不采取铸坯轻压下、电磁搅拌等防止铸坯缺陷、提高铸坯质量的重要技术措施，铸坯最终凝固中心区会造成孔隙、疏松、成分偏析等内部质量问题，影响到最终成品厚度方向的性能均匀性以及质量水平。

而且在连铸、钢水凝固冷却到室温过程中，钢中的C、N化物会集中在柱状晶或奥氏体的晶界析出，容易形成脆性相，钢坯形成第三脆性温度区；若后续工艺如钢坯再加热制度、轧制制度等等控制不规范，这些脆性相容易遗传保留到最终钢板产品中。当钢产品承受远低于其强度极限的外来应力时，基体金属易产生脆性开裂等缺陷，影响到钢的强韧性能指标，表现为强度低，低温韧性差，难以满足低温使用环境、构件大型化等对安全性的要求。

因而实际生产时要对精炼过程的钢中气体和夹杂含量控制、连铸过程中的工艺参数合理控制、板坯再加热的加热制度控制、轧制压下规程的控制以及轧后快速冷却制度等诸多因素提出严格要求，造成高性能钢材整个生产制造工序长、生产控制复杂、对生产保障能力要求高；钢坯冷却至室温后重新再加热造成生产制造能耗高、资源浪费，出现不合格品的概率也提高，最终影响到成品的合格率与盈利空间。

因此迫切需要开发一种能缩短工艺流程、简化控制环节、细化轧材心部组织、推迟或阻止微裂纹的萌生及扩展、显著提高钢的强韧性能的工艺控制方法，实现船舶、桥梁、采油平台及其它高端装备专用钢铁材料的国产化开发。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种高强韧性能的低合金钢，该低合金钢具有较高的强韧性能。另外本发明还提供了一种高强韧性能的低合金钢的制备方法，该制备方法创造了改善低合金钢强韧性能的短流程工艺控制方法，连铸坯可以直接热轧成材，改变了铸坯下线冷却重新再加热的传统生产工艺；成分与工艺的制定具有独特性，形成了独特成分设计、铸坯温度设计、组织微细化控制、轧制规程优化确保提高低合金钢强韧性能的实用控制技术；开发出低成本、短流程、高性能钢制造技术，实现高性能钢连铸坯直接热轧成材技术突破。不仅大大降低了成本，提高了生产效率，而且能很好地满足批量化生产的要求。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：