一种非调质钢及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于炼轧钢技术领域，涉及一种非调质钢，尤其涉及一种非调质钢及其制备方法与应用。


背景技术：

2.非调质钢以其性能优良、高效节能、使用成本较低且有利于环保等优势而广泛应用于汽车、工程机械等多个领域，其中尤其以含碳量为0.35％-0.50％的中碳非调质钢应用领域最为广泛。
3.然而，相较于调质钢，非调质钢棒材的热轧态在物理性能方面的冲击吸收功相对偏低。由gb/t 15712-2008可知，铁素体—珠光体型非调质钢大致的抗拉强度范围为600-900mpa，室温u型缺口冲击吸收功为20-40j。基本上，除冲击吸收功偏低外，其余性能与机械制造业常用的调质钢经调质处理后的力学性能范围大体相当。
4.cn 114150225a公开了一种非调质钢及其制备方法和应用，所述非调质钢以质量百分含量计包括：c 0.36-0.4％，si 0.5-0.65％，mn 1.3-1.45％，p≤0.015％，s 0.02-0.045％，cr 0.15-0.3％，v 0.08-0.15％，ni≤0.15％，nb 0.012-0.02％，n 0.012-0.02％，ti 0.01-0.025％，余量为铁及不可避免的杂质。所述发明通过对v、nb、ti和n元素进行复合微合金强化，同时严苛控制其组成，使其形成(nb
x
,vy)(c
1-xn1-y
)合金相，强化非调质钢的性能，采用控制形变制度，达到控制相变、细化组织、提高钢材综合性能的目的。由于所述发明需严格控制钢材各组成元素的种类及含量，工艺条件苛刻，不易合理把控。
5.由此可见，如何提供一种非调质钢及其制备方法，从制备方法入手提升非调质钢的综合性能，特别是改善其冲击吸收功，同时简化工艺条件，降低操作难度，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种非调质钢及其制备方法与应用，从制备方法入手提升了非调质钢的综合性能，特别是改善了非调质钢的冲击吸收功，同时简化了工艺条件，降低了操作难度。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.第一方面，本发明提供一种非调质钢的制备方法，所述制备方法包括依次进行的转炉冶炼、钢包精炼、真空精炼、方坯连铸、加热处理、棒材轧制、冷床空冷和堆冷缓冷。
9.所述加热处理的温度≤1240℃，例如可以是800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃或1240℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
10.所述加热处理的时间为200-250min，例如可以是200min、205min、210min、215min、220min、225min、230min、235min、240min、245min或250min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
11.所述加热处理包括依次进行的预热、加热和均热。
12.所述棒材轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧。
13.本发明在传统非调质钢制备方法的基础上将加热处理和棒材轧制过程分别独立地分为三个阶段进行，尤其是严格控制加热处理环节的温度及时间范围，将棒材的带状组织控制在2级以下，从制备方法入手提升了非调质钢的综合性能，特别是改善了非调质钢的冲击吸收功，同时简化了工艺条件，降低了操作难度。
14.本发明提供的制备方法中转炉冶炼、钢包精炼、真空精炼与方坯连铸分别独立地为本领域常规的钢材制备环节，只要能够实现铸坯的制备即可，故在此不对各制备环节的具体条件做特别限定。
15.优选地，所述预热的温度≤900℃，例如可以是600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃或900℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
16.优选地，所述预热的时间为55-65min，例如可以是55min、56min、57min、58min、59min、60min、61min、62min、63min、64min或65min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
17.优选地，所述加热的温度为1140-1240℃，例如可以是1140℃、1150℃、1160℃、1170℃、1180℃、1190℃、1200℃、1210℃、1220℃、1230℃或1240℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
18.优选地，所述加热的时间为65-75min，例如可以是65min、66min、67min、68min、69min、70min、71min、72min、73min、74min或75min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
19.优选地，所述均热的温度为1180-1230℃，例如可以是1180℃、1185℃、1190℃、1195℃、1200℃、1205℃、1210℃、1215℃、1220℃、1225℃或1230℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
20.优选地，所述均热的时间为80-110min，例如可以是80min、85min、90min、95min、100min、105min或110min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
21.优选地，所述初轧的温度为1090-1140℃，例如可以是1090℃、1095℃、1100℃、1105℃、1110℃、1115℃、1120℃、1125℃、1130℃、1135℃或1140℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
22.优选地，所述终轧的温度为840-860℃，例如可以是840℃、842℃、844℃、846℃、848℃、850℃、852℃、854℃、856℃、858℃或860℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
23.优选地，所述精轧过程中伴随着2-4次水冷，例如可以是2次、3次或4次。
24.优选地，所述水冷的冷却水流量为150-250m3/h，例如可以是150m3/h、160m3/h、170m3/h、180m3/h、190m3/h、200m3/h、210m3/h、220m3/h、230m3/h、240m3/h或250m3/h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
25.优选地，所述水冷的冷却水压力为0.5-1.5mpa，例如可以是0.5mpa、0.6mpa、0.7mpa、0.8mpa、0.9mpa、1.0mpa、1.1mpa、1.2mpa、1.3mpa、1.4mpa或1.5mpa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
26.优选地，所述冷床空冷之后的剪切温度为450-600℃，例如可以是450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃或600℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
27.优选地，所述堆冷缓冷的时间≥24h，例如可以是24h、26h、28h、30h、32h、34h、36h、38h、40h或42h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
28.优选地，所述堆冷缓冷的出箱温度≤100℃，例如可以是20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
29.优选地，所述堆冷缓冷的自然时效≥360h，例如可以是360h、370h、380h、390h、400h、410h、420h、430h、440h、450h、460h、470h或480h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
30.作为本发明第一方面优选的技术方案，所述制备方法包括依次进行的转炉冶炼、钢包精炼、真空精炼、方坯连铸、加热处理、棒材轧制、冷床空冷和堆冷缓冷。
31.所述加热处理包括依次进行的预热、加热和均热；其中，所述预热的温度≤900℃，时间为55-65min；所述加热的温度为1140-1240℃，时间为65-75min；所述均热的温度为1180-1230℃，时间为80-110min。
32.所述棒材轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧；其中，所述初轧的温度为1090-1140℃；所述精轧过程中伴随着2-4次水冷，且水冷的冷却水流量为150-250m3/h，冷却水压力为0.5-1.5mpa；所述终轧的温度为840-860℃。
33.所述冷床空冷的剪切温度为450-600℃。
34.所述堆冷缓冷的时间≥24h，出箱温度≤100℃，自然时效≥360h。
35.第二方面，本发明提供一种采用如第一方面所述制备方法得到的非调质钢。
36.第三方面，本发明提供一种如第二方面所述非调质钢在机械制造方面的应用。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
38.本发明在传统非调质钢制备方法的基础上将加热处理和棒材轧制过程分别独立地分为三个阶段进行，尤其是严格控制加热处理环节的温度及时间范围，将棒材的带状组织控制在2级以下，从制备方法入手提升了非调质钢的综合性能，特别是改善了非调质钢的冲击吸收功，且屈服强度最高可达623mpa，抗拉强度最高可达917mpa，同时简化了工艺条件，降低了操作难度。
具体实施方式
39.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
40.实施例1
41.本实施例提供一种非调质钢及其制备方法，所述制备方法包括依次进行的转炉冶炼、钢包精炼、真空精炼、方坯连铸、加热处理、棒材轧制、冷床空冷和堆冷缓冷。其中的转炉冶炼、钢包精炼、真空精炼与方坯连铸采用cn 114150225a中实施例1提供的方法进行，在此不做赘述。
42.本实施例中，所述加热处理包括依次进行的预热、加热和均热；其中，所述预热的温度为900℃，时间为60min；所述加热的温度为1190℃，时间为70min；所述均热的温度为
1205℃，时间为100min。
43.本实施例中，所述棒材轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧；其中，所述初轧的温度为1115℃；所述精轧过程中伴随着3次水冷，且水冷的冷却水流量为200m3/h，冷却水压力为1.0mpa；所述终轧的温度为850℃。
44.本实施例中，所述冷床空冷之后的剪切温度为500℃；所述堆冷缓冷的时间为24h，出箱温度为100℃，自然时效为360h。
45.实施例2
46.本实施例提供一种非调质钢及其制备方法，所述制备方法包括依次进行的转炉冶炼、钢包精炼、真空精炼、方坯连铸、加热处理、棒材轧制、冷床空冷和堆冷缓冷。其中的转炉冶炼、钢包精炼、真空精炼与方坯连铸采用cn 114150225a中实施例1提供的方法进行，在此不做赘述。
47.本实施例中，所述加热处理包括依次进行的预热、加热和均热；其中，所述预热的温度为800℃，时间为65min；所述加热的温度为1140℃，时间为75min；所述均热的温度为1180℃，时间为110min。
48.本实施例中，所述棒材轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧；其中，所述初轧的温度为1090℃；所述精轧过程中伴随着2次水冷，且水冷的冷却水流量为150m3/h，冷却水压力为0.5mpa；所述终轧的温度为840℃。
49.本实施例中，所述冷床空冷之后的剪切温度为450℃；所述堆冷缓冷的时间为24h，出箱温度为80℃，自然时效为480h。
50.实施例3
51.本实施例提供一种非调质钢及其制备方法，所述制备方法包括依次进行的转炉冶炼、钢包精炼、真空精炼、方坯连铸、加热处理、棒材轧制、冷床空冷和堆冷缓冷。其中的转炉冶炼、钢包精炼、真空精炼与方坯连铸采用cn 114150225a中实施例1提供的方法进行，在此不做赘述。
52.本实施例中，所述加热处理包括依次进行的预热、加热和均热；其中，所述预热的温度为900℃，时间为55min；所述加热的温度为1240℃，时间为65min；所述均热的温度为1230℃，时间为80min。
53.本实施例中，所述棒材轧制包括依次进行的初轧、精轧和终轧；其中，所述初轧的温度为1140℃；所述精轧过程中伴随着4次水冷，且水冷的冷却水流量为250m3/h，冷却水压力为1.5mpa；所述终轧的温度为860℃。
54.本实施例中，所述冷床空冷之后的剪切温度为600℃；所述堆冷缓冷的时间为36h，出箱温度为80℃，自然时效为360h。
55.实施例4
56.本实施例提供一种非调质钢及其制备方法，所述制备方法除了将均热的温度改为1160℃，其余步骤及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
57.实施例5
58.本实施例提供一种非调质钢及其制备方法，所述制备方法除了将均热的时间改为70min，其余步骤及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
59.实施例6
60.本实施例提供一种非调质钢及其制备方法，所述制备方法除了将初轧的温度改为1060℃，其余步骤及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
61.实施例7
62.本实施例提供一种非调质钢及其制备方法，所述制备方法除了将终轧的温度改为820℃，其余步骤及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
63.实施例8
64.本实施例提供一种非调质钢及其制备方法，所述制备方法除了将冷床空冷之后的剪切温度改为400℃，其余步骤及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
65.实施例9
66.本实施例提供一种非调质钢及其制备方法，所述制备方法除了将冷床空冷之后的剪切温度改为650℃，其余步骤及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
67.对比例1
68.本对比例提供一种非调质钢及其制备方法，所述制备方法除了将均热的时间改为50min，而预热的时间仍为60min，加热的时间仍为70min，即加热处理的总时间为180min，其余步骤及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
69.将实施例1-9与对比例1所得非调质钢分别进行抗冲击吸收功测试、拉强度测试和屈服强度测试，相关测试结果见表1。
70.表1
71.非调质钢屈服强度/mpa抗拉强度/mpa冲击吸收功ku2(j)实施例162391361实施例261991558实施例361691755实施例460589539实施例560890438实施例661090536实施例761291639实施例860390243实施例961291643对比例161891045
72.由表1可知：相较于对比例1，实施例1-9所得非调质钢的屈服强度、抗拉强度和冲击吸收功均有不同程度的改善，尤其冲击吸收功提高幅度达40-50％，极大地改善了非调质钢的综合机械性能。
73.由此可见：本发明在传统非调质钢制备方法的基础上将加热处理和棒材轧制过程分别独立地分为三个阶段进行，尤其是严格控制加热处理环节的温度及时间范围，将棒材的带状组织控制在2级以下，从制备方法入手提升了非调质钢的综合性能，特别是改善了非调质钢的冲击吸收功，且屈服强度最高可达623mpa，抗拉强度最高可达917mpa，同时简化了工艺条件，降低了操作难度。
74.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡
在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。