一种利用超快冷和钢板自回火技术改善煤机用高强钢强韧性的方法

摘要

本发明公开了一种利用超快冷和钢板自回火技术改善煤机用高强钢强韧性的方法，其特征包含的步骤为：板坯加热；粗轧；精轧；超快冷；钢板自回火。特别是通过对板坯均热温度、均热时间；粗轧开轧温度、粗轧单道次压下率；精轧开轧温度、精轧单道次压下率；超快冷开冷温度、超快冷终冷温度、超快冷冷却速度；自回火堆垛温度、自回火时间等参数的控制，使生产的煤机用高强钢达到了优异的强韧性匹配，韧脆性转变温度在-60℃以下。复相组织中的硬相含量可达到30-40％，钢板的抗拉强度范围在1200-1350MPa，且屈强比较低，在0.80左右。通过自回火处理，消除了组织内应力，组织中有60-70％的软相组织，明显提高了塑性指标，延伸率能达到25％。

说明书

技术领域：

本发明涉及的是提高钢板强韧性的工艺技术，是一种利用超快冷和钢板自回火技术改善煤机用高强钢强韧性的方法。

背景技术：

在传统的控扎控冷工艺中，由于控冷能力有限，轧制过程中必须积累更多的应变能，多是采用低温大压下、强烈塑性变形、两相区轧制等工艺实现，特别是在控冷阶段，冷却水和热钢板的对流交换系数远大于蒸汽和热钢板的热传导系数，蒸汽膜不易被打破，起不到理想控冷效果。同时，由于冷却不均匀，还易导致钢板的翘曲。从性能指标上看，传统控轧控冷工艺最常见的弊病是钢板的延伸率低，没有屈服点，塑性差。目前解决上述缺陷的常用做法是通过热处理工艺来弥补，但又增加了成本，延长了制造周期。

发明内容：

本发明的目的是针对目前常规技术的不足之处，提供一种用超快冷和钢板自回火技术改善煤机用高强钢强韧性的方法，获得硬相马氏体和软相粒状贝氏体等复相组织，该方法流程短、效率高、易操作。

本发明所采取的技术方案，包括的工艺步骤有：板坯再加热；粗轧；精轧；超快冷；钢板自回火；空冷，得成品钢板；其中：

所述板坯再加热的均热温度范围为1100-1150℃，均热时间范围为2.5-4.0小时；通过利用细小弥散的TiN质点和低温加热来抑制奥氏体晶粒长大，获得细小而均匀的奥氏体晶粒；

所述粗轧的开轧温度为1050-1100℃，单道次压下率大于20％；通过反复再结晶细化奥氏体晶粒；

所述精轧的开轧温度范围为880-900℃，单道次压下率大于15％；在未结晶奥氏体区施以大变形量，使奥氏体晶粒拉伸成变形带；

所述超快冷的开冷温度不低于760℃，终冷温度低于420℃，冷却速度范围为30-45℃/s；形成高密度亚结构，获得细小均匀的复相显微组织；

所述钢板自回火：利用钢板的余热进行堆垛加罩，堆垛温度为280～330℃，保温时间控制在1.5-2.0min/mm。

进一步地，利用超快冷和钢板自回火技术改善煤机用高强钢强韧性的方法，其工艺参数是，所述的板坯均热温度为：1120℃；均热时间：3.0小时；粗轧开轧温度：1080℃；粗轧单道次压下率：大于22％；精轧开轧温度：890℃；精轧单道次压下率：大于16％；超快冷开冷温度：770℃；超快冷终冷温度：390℃；超快冷冷却速度：38℃/s；自回火堆垛温度：320℃；自回火时间50min。

进一步地，利用超快冷和钢板自回火技术改善煤机用高强钢强韧性的方法，其工艺参数是，所述的板坯均热温度为：1150℃；均热时间：2.8小时；粗轧开轧温度：1120℃；粗轧单道次压下率：大于20％；精轧开轧温度：900℃；精轧单道次压下率：大于18％；超快冷开冷温度：790℃；超快冷终冷温度：400℃；超快冷冷却速度：35℃/s；自回火堆垛温度：300℃；自回火时间50min。

进一步地，利用超快冷和钢板自回火技术改善煤机用高强钢强韧性的方法，其工艺参数是，所述的板坯均热温度为：1100℃；均热时间：3.5小时；粗轧开轧温度：1070℃；粗轧单道次压下率：大于25％；精轧开轧温度：880℃；精轧单道次压下率：大于20％；超快冷开冷温度：800℃；超快冷终冷温度：390℃；超快冷冷却速度：42℃/s；自回火堆垛温度：320℃；自回火时间60min。

进一步地，利用超快冷和钢板自回火技术改善煤机用高强钢强韧性的方法，其工艺参数是，所述的板坯均热温度为：1130℃；均热时间：3.6小时；粗轧开轧温度：1100℃；粗轧单道次压下率：大于30％；精轧开轧温度：900℃；精轧单道次压下率：大于18％；超快冷开冷温度：775℃；超快冷终冷温度：420℃；超快冷冷却速度：36℃/s；自回火堆垛温度：330℃；自回火时间40min。

进一步地，利用超快冷和钢板自回火技术改善煤机用高强钢强韧性的方法，其工艺参数是，所述的板坯均热温度为：1120℃；均热时间：4.0小时；粗轧开轧温度：1090℃；粗轧单道次压下率：大于22％；精轧开轧温度：900℃；精轧单道次压下率：大于19％；超快冷开冷温度：790℃；超快冷终冷温度：400℃；超快冷冷却速度：30℃/s；自回火堆垛温度：330℃；自回火时间35min。

本发明的有益效果是：采用本发明生产的煤机用高强钢达到了优异的强韧性匹配，韧脆性转变温度在-60℃以下。复相组织中的硬相含量可达到30-40％，钢板的抗拉强度范围在1200-1350MPa，且屈强比较低，在0.80左右。通过自回火处理，消除了组织内应力，加之组织中有60-70％的软相组织，明显提高了塑性指标，延伸率能达到25％。由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性的进步，实施效果显著。

具体实施方式：

下面结合具体实施实例对本发明作进一步说明，但不构成对本发明的限制。

板坯熔炼成份为：

C：0.05％，Si：0.38％，Mn：1.72％，P：0.010％，S：0.007％，Mo：0.25％，Al：0.033％，B：0.0011％，Nb：0.052％，Ti：0.013％，Ni：0.26％，其余为Fe及不可避免的杂质。

实施例1

板坯均热温度(℃)：1120；均热时间(小时)：3.0；粗轧温度(℃)：1080；粗轧单道次压下率(％)：大于22；精轧温度(℃)：890；精轧单道次压下率(％)：大于16；超快冷开冷温度(℃)：770；超快冷终冷温度(℃)：390；超快冷冷却速度(℃/s)：38；自回火温度(℃)：320；自回火时间(min)：50。

所轧制的钢板机械性能：

规格：钢板厚度30mm；屈服强度(MPa)：980；抗拉强度(MPa)：1209；屈强比：0.81；断后伸长率(％)：22.5；冷弯：合格；V型纵向冲击功(-40℃)：180J、182J、193J；V型纵向冲击功(-60℃)：132J、152J、161J。

实施例2

板坯均热温度(℃)：1150；均热时间(小时)：2.8；粗轧温度(℃)：1120；粗轧单道次压下率(％)：大于20；精轧温度(℃)：900；精轧单道次压下率(％)：大于18；超快冷开冷温度(℃)：790；超快冷终冷温度(℃)：400；超快冷冷却速度(℃/s)：35；自回火温度(℃)：300；自回火时间(min)：50。

所轧制的钢板机械性能：

规格：钢板厚度28mm；屈服强度(MPa)：950；抗拉强度(MPa)：1202；屈强比：0.79；断后伸长率(％)：20.5；冷弯：合格；V型纵向冲击功(-40℃)：150J、132J、173J；V型纵向冲击功(-60℃)：112J、103J、122J。

实施例3

板坯均热温度(℃)：1100；均热时间(小时)：3.5；粗轧温度(℃)：1070；粗轧单道次压下率(％)：大于25；精轧温度(℃)：880；精轧单道次压下率(％)：大于20；超快冷开冷温度(℃)：800；超快冷终冷温度(℃)：390；超快冷冷却速度(℃/s)：42；自回火温度(℃)：320；自回火时间(min)：60。

所轧制的钢板机械性能：

规格：钢板厚度35mm；屈服强度(MPa)：1078；抗拉强度(MPa)：1315；屈强比：0.82；断后伸长率(％)：19.5；冷弯：合格；V型纵向冲击功(-40℃)：99J、115J、133J；V型纵向冲击功(-60℃)：92J、105J、116J。

实施例4

板坯均热温度(℃)：1130；均热时间(小时)：3.6；粗轧温度(℃)：1100；粗轧单道次压下率(％)：大于30；精轧温度(℃)：900；精轧单道次压下率(％)：大于18；超快冷开冷温度(℃)：775；超快冷终冷温度(℃)：420；超快冷冷却速度(℃/s)：36；自回火温度(℃)：330；自回火时间(min)：40。

所轧制的钢板机械性能：

规格：钢板厚度22mm；屈服强度(MPa)：1065；抗拉强度(MPa)：1330；屈强比：0.80断后伸长率(％)：23.0；冷弯：合格；V型纵向冲击功(-40℃)：125J、151J、133J；V型纵向冲击功(-60℃)：100J、122J、107J。

实施例5

板坯均热温度(℃)：1120；均热时间(小时)：4.0；粗轧温度(℃)：1090；粗轧单道次压下率(％)：大于22；精轧温度(℃)：900；精轧单道次压下率(％)：大于19；超快冷开冷温度(℃)：790；超快冷终冷温度(℃)：400；超快冷冷却速度(℃/s)：30；自回火温度(℃)：330；自回火时间(min)：35。

所轧制的钢板机械性能：

规格：钢板厚度18mm；屈服强度(MPa)：990；抗拉强度(MPa)：1285；屈强比：0.77；断后伸长率(％)：25.0；冷弯：合格；V型纵向冲击功(-40℃)：112J、162J、113J；V型纵向冲击功(-60℃)：100J、127J、101J。