[发明专利]一种冷弯性能优良屈服强度大于1100MPa的钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种淬火态交货冷弯性能优良屈服强度大于1100MPa超高强度钢板及其生产方法。

背景技术

工程机械，是指矿山开采和各类工程施工用的设备，如钻机、电铲、电动轮翻斗车、挖掘机、装载机、推土机、各类起重机及煤矿液压支架等机械设备的总称。 近年来，随着全球范围内大型、特大型矿山、核电、水坝等工程机械常见项目不断增多，为保证施工的方便与快捷，工程机械设备进一步向大型化发展。同时为了延长寿命、减轻自重、降低能源消耗，屈服强度1100MPa以上的超高强度工程机械用钢板需求日益增长。

该钢种由于使用环境苛刻，受力条件复杂，对钢材质量有极其严格的要求。其生产难点主要表现在：（1）强韧性匹配难度极大。通常，随着钢铁材料强度的提高，其韧性呈明显下降趋势。屈服强度1100MPa的超高强度钢是目前我国工程机械领域里强度级别最高的钢种，其-40℃超低温韧性很难得到保证。（2）优良焊接性能难以获得。为保证超高强度，需要在成分设计时，适当加入合金元素，而过多的合金元素，必然带来焊接性能的恶化。（3）板型控制困难。该类钢板为了获得超高强度，需要进行淬火处理以得到马氏体组织。而在马氏体相变过程中会产生大量内应力，导致钢板边部、心部出现波浪，无法达到使用要求。（4）钢板冷弯性能难以保证。钢板强度越高，折弯抗性越大，越容易产生裂纹。该类钢种在实际使用过程中经常需要进行90°冷弯，如何抑制裂纹的产生是个难题。

屈服强度＞1100MPa的钢板目前国内尚无钢铁企业可进行批量生产供货，主要依赖于进口。中国专利CN103882332A介绍了一种屈服强度1100MPa以上级低温回火型高强钢板，厚度范围覆盖10~40mm。该发明通过添加大量的贵金属Ni（含量0.8%~1.0%）来达到解决强韧性匹配的问题，经济性较差。同时，由于在实际应用中，1100MPa级高强钢板大量采用4-10mm超薄钢板来减轻设备自重，该发明未给出10mm以下钢板淬火板型问题的解决方案。中国专利CN102181788A介绍了一种屈服强度1100-1200MPa级超高强度钢卷。该发明采用添加Ni（0~0.55%）+Cu（0~0.035%）的方法来改善低温韧性，-40℃夏比冲击功值为21~34J，不能完全满足工程应用≥27J的要求。同时，该发明基于50kg真空小钢锭的试制结果，在实际大生产过程中性能控制如何，尚有待检验。中国专利CN100372962C 提供了一种在线淬火+回火的方法来生产屈服强度1100MPa高强钢板。该发明Ni含量0.2%~1.2%，采用低Al设计（Al≤0.03%），通过控制Ti/N≥3.42来增加B对钢板的淬透性。但由于在线淬火钢板和离线淬火相比，板头板尾淬火温度存在一定差异，导致整板性能均匀性较差，实际应用存在一定的局限性。中国专利CN104513936A涉及1100MPa级高强钢板中Ni含量为0.3%~1.50%，Ti/N控制在3.7~7.0，同时提出Ca/S控制在1.0~3.0之间来净化钢中有害元素S。钢板的焊接性通过控制碳当量Ceq在0.53~0.62之间来保证。发明专利CN102560274A涉及高强钢板中Ni含量为0.20%-0.50%。中国专利CN102747303B中1100MPa高强钢板Ni含量高达0.6~2.0%。

综上所述，目前涉及屈服强度1100MPa级超高强钢板的现有技术主要有：（1）采用淬火（或在线淬火）+回火的方式获得回火马氏体达到超高强度；（2）采用Ni或Ni+Cu等贵重金属来提高钢板低温冲击韧性，解决强韧性匹配问题，经济性较差；（3）采用Ti+B处理同时控制Ti/N比来增加钢板淬透性；（4）提出Ca/S范围来控制钢种有害元素S，提高洁净度；（5）通过化学成分设计控制碳当量Ceq在一定范围内来改善钢板焊接性能。这些技术主要聚焦于钢板强韧性匹配和焊接性能问题的解决，对于钢板板型控制及折弯性能等应用问题的解决没有很好的办法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强韧性优良、低温冲击韧性良好、板型质量良好及具有优良整板折弯性能的屈服强度大于1100MPa的淬火型超高强度钢板及其生产方法。