阅读说明：本技术 一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板及其制造方法 (550MPa anti-fatigue high-strength high-toughness steel plate and manufacturing method thereof ) 是由 冯勇 方磊 霍松波 姜金星 靳星 闫强军 张清辉 于 2020-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板及其制造方法,涉及钢铁冶炼技术领域,其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.22%,Si：0.10%～0.60%,Mn：1.00%～1.90%,P＜0.018%,S＜0.010%,Cr：0～0.50%,Ni:0～0.60%,Mo：0～0.45%,Cu：0～0.40%,Nb:0～0.060%,V：0～0.15%,Ti：0～0.12%,B：0～0.0030%,Al：0.010%～0.050%。产品获得良好的力学性能以及疲劳性能,能承受反复交变应力作用,抵抗疲劳,提高疲劳寿命,节约燃耗及材料,延长使用寿命,提高效率。(The invention discloses a 550MPa anti-fatigue high-strength high-toughness steel plate and a manufacturing method thereof, relating to the technical field of steel smelting, wherein the steel plate comprises the following chemical components in percentage by mass: c: 0.09% -0.22%, Si: 0.10-0.60%, Mn: 1.00-1.90%, P less than 0.018%, S less than 0.010%, Cr: 0 to 0.50%, 0 to 0.60% of Ni, Mo: 0-0.45%, Cu: 0 to 0.40%, Nb 0 to 0.060%, V: 0-0.15%, Ti: 0-0.12%, B: 0-0.0030%, Al: 0.010 percent to 0.050 percent. The product has good mechanical property and fatigue property, can bear the action of repeated alternating stress, resists fatigue, prolongs the fatigue life, saves fuel consumption and materials, prolongs the service life and improves the efficiency.)

一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板及其制造方法。

背景技术

矿山资源开采，工程建设、港口作业离不开开采机械、工程机械和港口机械等设备，为提高工程机械、煤矿开采机械以及港口机械工作效率，降低能源消耗，减少排放，机械结构迫切需要轻量化和减量化，高强钢替代普碳低强度级别材料成为节能减排提效的主要手段主要途径。

目前制造以上机械设备多使用345MPa等低级别材料，存在建造的机械粗大笨重，既浪费材料，使用时浪费能源，工作效率也不高等问题；使用同级别的控轧控冷材料又存在下料切割变形大，钢板内应力大和应力不均匀等问题。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.22%，Si：0.10%～0.60%，Mn：1.00%～1.90%，P＜0.018%，S＜0.010%，Cr：0～0.50%，Ni:0～0.60%，Mo：0～0.45%，Cu：0～0.40%，Nb:0～0.060%，V：0～0.15%，Ti：0～0.12%，B：0～0.0030%，Al：0.010%～0.050%。

技术效果：本发明采用纯净钢冶炼和热处理细化先进工艺，控制夹杂物尺寸、数量、种类，合金成分设计主要为热处理获得均匀细小的索氏体组织，获得良好的力学性能以及疲劳性能，得到的新钢种能承受反复交变应力作用，抵抗疲劳，提高疲劳寿命，节约燃耗及材料，延长使用寿命，提高效率。

本发明进一步限定的技术方案是：

前所述的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.18%，Si：0.10%～0.60%，Mn：1.00%～1.80%，P＜0.018%，S＜0.010%，Cr：0～0.50%，Ni:0～0.60%，Mo：0～0.45%，Cu：0～0.40%，Nb:0～0.060%，V：0～0.15%，Ti：0～0.12%，B：0～0.0030%，Al：0.010%～0.050%。

前所述的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.17%，Si：0.10%～0.50%，Mn：1.20%～1.80%，P＜0.018%，S＜0.006%，Cr：0～0.50%，Ni:0～0.60%，Mo：0～0.45%，Cu：0～0.40%，Nb:0～0.060%，V：0～0.09%，Ti：0～0.12%，B：0～0.0030%，Al：0.010%～0.050%。

前所述的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.18%，Si：0.10%～0.60%，Mn：1.00%～1.80%，P＜0.018%，S＜0.006%，Cr：0～0.45%，Ni:0～0.60%，Mo：0～0.45%，Cu：0～0.40%，Nb:0～0.060%，V：0～0.090%，Ti：0～0.080%，B：0～0.0030%，Al：0.010%～0.050%。

本发明的另一目的在于提供一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板的制造方法，包括铁水预处理-转炉炼钢-脱氧合金化-LF精炼-RH真空脱气-CCM连铸-板坯加热-两阶段轧制-冷却-矫直-抛丸-加热-淬火-回火-矫直-取样检验标识-成品，

铁水预处理后铁水中S＜0.010%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼15～30min，微调合金成分，使钢水温度达到1560～1600℃；RH真空脱气处理15～30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.75～1.2m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1130～1250℃，加热时间3.5～4.5h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率大于60%，粗轧开轧温度1050～1180℃，二阶段开轧温度890～960℃，终轧温度820～900℃；控制冷却，钢板返红温度650～690℃；九辊矫直机矫直不平度1～6mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热880～930℃；辊压式水刀淬火；辊底式炉回火580～660℃；成品标识、检验；合格入库发货。

前所述的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板的制造方法，钢板厚度60mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%，Si：0.22%，Mn：1.56%，P：0.013%，S：0.002%，Cr：0.20%，V：0.033%，Ti：0.021%，B：0.0011%，Al：0.032；

铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1580℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.90m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1170℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率62%，粗轧开轧温度1120℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度830℃；控制冷却，钢板返红温度670℃；九辊矫直机矫直不平度3mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热900℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火620℃；成品标识、检验；合格入库发货。

前所述的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板的制造方法，钢板厚度50mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%，Si：0.26%，Mn：1.51%，P：0.012%，S：0.002%，Cr：0.25%，V：0.031%，Ti：0.021%，B：0.0010%，Al：0.026%；

铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1580℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.90m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1170℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率63%，粗轧开轧温度1120℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度830℃；控制冷却，钢板返红温度670℃；九辊矫直机矫直不平度2mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热900℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火600℃；成品标识、检验；合格入库发货。

前所述的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板的制造方法，钢板厚度40mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%，Si：0.23%，Mn：1.51%，P：0.015%，S：0.001%，Cr：0.23%，V：0.030%，Ti：0.021%，B：0.0012%，Al：0.030%；

铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1580℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.90m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1170℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率63%，粗轧开轧温度1120℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度830℃；控制冷却，钢板返红温度660℃；九辊矫直机矫直不平度2mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火620℃；成品标识、检验；合格入库发货。

前所述的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板的制造方法，钢板厚度25mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%，Si：0.20%，Mn：1.48%，P：0.015%，S：0.001%，Cr：0.21%，V：0.027%，Ti：0.025%，B：0.0010%，Al：0.023%；

铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1580℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.90m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1170℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率63%，粗轧开轧温度1120℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度830℃；控制冷却，钢板返红温度660℃；九辊矫直机矫直不平度2mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火620℃；成品标识、检验；合格入库发货。

前所述的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板的制造方法，钢板厚度10mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.14%，Si：0.25%，Mn：1.50%，P：0.014%，S：0.002%，Cr：0.18%，V：0.036%，Ti：0.016%，B：0.0013%，Al：0.027%；

铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1580℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.90m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1180℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率63%，粗轧开轧温度1140℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度850℃；控制冷却，钢板返红温度660℃；九辊矫直机矫直不平度3mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度900℃；辊底式炉回火610℃；成品标识、检验；合格入库发货。

本发明的有益效果是：

（1）本发明将屈服强度235MPa的Q235B升级到屈服强度超过550MPa的新一代高强度高韧性耐疲劳工程机械材料，提高目前工程机械使用寿命30%以上，减少钢材用量和能耗，减少焊接材料消耗，节省物流能耗和费用；

（2）本发明有利于提高效益和市场竞争力，减少浪费，节约社会整体资源能源，推动绿色发展；

（3）本发明调质钢主要是细小的索氏体，经过回火性能稳定，产品更加平坦，性能更均匀，切割和焊接变形小；TMCP回火后的贝氏体内应力，切割焊接变形较大；生产钢板性能变化少，焊接性能变形小，适应工程机械行业生产制造。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板钢板，是60mm规格Q550E钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%，Si：0.22%，Mn：1.56%，P：0.013%，S：0.002%，Cr：0.20%，V：0.033%，Ti：0.021%，B：0.0011%，Al：0.032。

制造方法包括铁水预处理-转炉炼钢-脱氧合金化-LF精炼-RH真空脱气-CCM连铸-板坯加热-两阶段轧制-冷却-矫直-抛丸-加热-淬火-回火-矫直-取样检验标识-成品：铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1580℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.90m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1170℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率62%，粗轧开轧温度1120℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度830℃；控制冷却，钢板返红温度670℃；九辊矫直机矫直不平度3mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热900℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火620℃；成品标识、检验；合格入库发货。

钢板力学性能：屈服强度620MPa，抗拉强度710MPa，延伸率18%，-40℃冲击功206J，199J，202J（10*10mm）。

实施例2

本实施例提供的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板钢板，是50mm规格Q550E钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%，Si：0.26%，Mn：1.51%，P：0.012%，S：0.002%，Cr：0.25%，V：0.031%，Ti：0.021%，B：0.0010%，Al：0.026%。

制造方法包括铁水预处理-转炉炼钢-脱氧合金化-LF精炼-RH真空脱气-CCM连铸-板坯加热-两阶段轧制-冷却-矫直-抛丸-加热-淬火-回火-矫直-取样检验标识-成品：铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1580℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.90m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1170℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率63%，粗轧开轧温度1120℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度830℃；控制冷却，钢板返红温度670℃；九辊矫直机矫直不平度2mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热900℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火600℃；成品标识、检验；合格入库发货。

钢板力学性能：屈服强度590MPa，抗拉强度695MPa，延伸率18%，-40℃冲击功200J，196J，198J（10*10mm）。

实施例3

本实施例提供的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板钢板，是40mm规格Q550E钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%，Si：0.23%，Mn：1.51%，P：0.015%，S：0.001%，Cr：0.23%，V：0.030%，Ti：0.021%，B：0.0012%，Al：0.030%。

制造方法包括铁水预处理-转炉炼钢-脱氧合金化-LF精炼-RH真空脱气-CCM连铸-板坯加热-两阶段轧制-冷却-矫直-抛丸-加热-淬火-回火-矫直-取样检验标识-成品：铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1580℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.90m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1170℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率63%，粗轧开轧温度1120℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度830℃；控制冷却，钢板返红温度660℃；九辊矫直机矫直不平度2mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火620℃；成品标识、检验；合格入库发货。

钢板力学性能：屈服强度615MPa，抗拉强度700MPa，延伸率18%，-40℃冲击功209J，202J，214J（10*10mm）。

实施例4

本实施例提供的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板钢板，是25mm规格Q550E钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%，Si：0.20%，Mn：1.48%，P：0.015%，S：0.001%，Cr：0.21%，V：0.027%，Ti：0.025%，B：0.0010%，Al：0.023%。

制造方法包括铁水预处理-转炉炼钢-脱氧合金化-LF精炼-RH真空脱气-CCM连铸-板坯加热-两阶段轧制-冷却-矫直-抛丸-加热-淬火-回火-矫直-取样检验标识-成品：铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1580℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.90m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1170℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率63%，粗轧开轧温度1120℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度830℃；控制冷却，钢板返红温度660℃；九辊矫直机矫直不平度2mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火620℃；成品标识、检验；合格入库发货。

钢板力学性能屈服强度618MPa，抗拉强度720MPa，延伸率18%，-40℃冲击功229J，234J，226J（10*10mm）。

实施例5

本实施例提供的一种550MPa抗疲劳高强高韧钢板钢板，是10mm规格Q550E钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.14%，Si：0.25%，Mn：1.50%，P：0.014%，S：0.002%，Cr：0.18%，V：0.036%，Ti：0.016%，B：0.0013%，Al：0.027%。

制造方法包括铁水预处理-转炉炼钢-脱氧合金化-LF精炼-RH真空脱气-CCM连铸-板坯加热-两阶段轧制-冷却-矫直-抛丸-加热-淬火-回火-矫直-取样检验标识-成品：铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1580℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.90m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1180℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率63%，粗轧开轧温度1140℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度850℃；控制冷却，钢板返红温度660℃；九辊矫直机矫直不平度3mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度900℃；辊底式炉回火610℃；成品标识、检验；合格入库发货。

钢板力学性能：屈服强度595MPa，抗拉强度710MPa，延伸率17%，-40℃冲击功97J，99J，93J（5*10mm）。

本发明获得的产品应用领域主要是工程机械行业，替代低端Q235B产品，强度翻番，寿命提高30%以上，促进工程机械升级换代，节约用材，提高主要承载结构疲劳寿命，延长整机使用寿命，推广形成工程机械行业量大、面广的主流材料，提升社会资源利用价值。

据统计，国内工程机械板材需求在1380万吨以上，其中Q235系列钢板占到63%，用本发明产品推广替代部分普通Q235系列材质用量，每年国内市场需求量巨大，市场看好。按照每年50万吨产销量，吨钢毛利600元计算，预计公司年毛利超过30000万元，潜在社会效益更为显著。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。