分享：薄板坯连铸连轧700 MPa高强度钢板的开发

文章介绍了本钢薄板坯连铸连轧700 MPa级冷成形用高强钢的成分设计及热轧工艺设计、组织控制及力学性能检验等。通过合理的成分及轧制工艺设计，得到理想的组织形态，保证其高强度的同时又兼具良好的低温冲击韧性及冷成形性能和焊接性能，产品广泛应用于改装车底梁、起重机吊臂等工程机械领域。

使用高强度钢可以有效减轻整车的自重，获得更强的承载能力，符合国家倡导发展“低碳经济、节能减排”的时代潮流。GB1589—2016以及一系列相关政策的出台实质是物流业的供给侧结构性改革，而行业应对的实质是科学地提高运输效率进而促进节能减排。使用高强度钢板能有效提高安全性能，同时与镁铝合金、工程塑料、碳纤维复合材料等相比，高强度钢成本低、采购容易、性价比高，后期使用维修方便，因此有必要进行高强钢的产品开发，来满足行业的迫切需求。

本钢利用低碳、高锰，适量添加铌、钒、钛等微合金元素的成分体系，通过控轧、控冷手段得到所需的组织结构来保证力学性能，并根据薄板坯连铸连轧机组特点有针对性的进行工业设计，成功开发了700 MPa级的高强度钢板，此钢种纵向屈服强度达700 MPa级别，同时又具有良好的低温韧性、冷弯性能、焊接性能，可广泛应用于改装车底梁、起重机吊臂等工程机械领域。

工艺流程

本钢薄板坯连铸连轧机组于2005年投产。由意大利达涅利公司分包连铸机，其铸机形式为直弧型，最大拉速6 m/min；美国布里克蒙公司分包加热炉，最高出炉温度1150℃。日本三菱日立公司分包连轧机，其采用多项先进的技术，轧制厚度规格0.8~12.7 mm，能实现半无头轧制，卷取温度范围为450~750℃，能满足生产大部分热轧产品的工艺需求。图1是本钢薄板坯连铸连轧工艺流程图。

技术要求

本钢BGS700MC钢板力学性能指标要求较为严格，要求纵向屈服强度≥700MPa，延伸率要求较高，同时要求–20℃下的良好低温冲击韧性，并且要考虑保证用户使用的焊接性能和抗疲劳性能，其具体化学成分、力学和工艺性能要求见表1和表2。

合金成分设计

屈服强度700 MPa级高强钢在成分设计上充分考虑了薄板坯连铸连轧的设备能力及成本因素，由于本钢薄板坯连铸连轧加热炉出炉温度为1100℃左右，相比传统加热炉炉温较低，合金的溶解和析出不充分，对其强度会造成一定影响；同时考虑考合金成本因素，因此本钢700 MPa高强钢采用高Ti的成分设计，少量添加Nb和Mo元素，由于Ti价格低廉，因此较大幅度的降低了合金成本。采用低碳的成分设计，保证钢板具有良好的成形性、低温冲击韧性及焊接性能。锰元素不仅能提高强度，还可以提高奥氏体的稳定性，抑制奥氏体向铁素体和珠光体转变，同时还可降低析出碳化物的尺寸，促进沉淀强化效应。钼元素能抑制先共析铁素体的析出，促进针状铁素体形成，为后续TiC的析出提供更多的形核点，使其析出更加细小弥散，强化效果更好。铌元素起细化晶粒作用，在有效提高强度基础上不损失韧性，同时含Nb钢通卷力学性能稳定，是良好的强化元素。钛元素不但可细化奥氏体晶粒，通过TiC的析出还可大幅度的提高强度，Ti因为在奥氏体中溶解度高，对沉淀强化有利，但因其化学活性太大，加入钢中的Ti极易与N、S结合，剩余部分对形成TiC沉淀，提升性能有效，这部分Ti被称为“有效Ti”，钢中的有效Ti含量主要取决于Ti、S、N含量，S和N含量越低，有效Ti的含量越高，强化效果越明显，因此，为保证材料力学性能稳定，除了保证稳定的C、Ti含量外，稳定控制N和S含量是非常重要的[1]。钒元素含量要求0.035%以上，由于钒具有较高的溶解能力，其发挥作用所需要的板坯加热温度相对较低，通过加钒来进一步增强析出强化作用。

实际成分及轧制工艺
成分设计
根据各合金元素的作用机理，结合生产线工艺特点700 MPa级高强钢的实际成分控制见表3。

轧制工艺

控制轧制与控制冷却工艺要点：(1)提高入炉温度，以提高加热温度和出炉温度，使添加合金元素充分溶解，控制出炉温度为1050~1120℃(2)轧制过程采用合理的控轧工艺，避开奥氏体部分再结晶区轧制[2]，轧制时通过投入中间冷却装置控制进精轧的温度，其进精轧温度控制在980℃以下。(3)增加精轧压缩比以达到充分细化晶粒的目的，生产中采用厚度较厚的85 mm连铸坯，并合理分配道次变形量，以便保证精轧阶段未再结晶区轧制的累积变形量[3]。(4)采用合理的冷却制度，以获得理想的组织和第二相的析出，其卷取温度设定为580~620℃。

产品力学性能检验

拉伸及冷弯性能检验

进行拉伸性能和冲击性能的检验。结果表明：屈服强度≥720 MPa，抗拉强度≥770 MPa，同时–20℃低温冲击韧性良好，各项性能均符合标准要求，具体检验结果见表4。

d=0的冷弯实验结果

对BGS700MC钢板进行了180°的宽冷弯实验(d=0，b=50 mm，的横向弯曲实验)，结果全部合格，见图2，表明其冷弯性能同样优异。

产品金相组织和夹杂检验

图3为BGS700MC金相组织，BGS700MC典型的金相组织为贝氏体+铁素体+少量的M-A组元，其组织细小均匀，各相比例控制良好。表5为金相检验结果，除B类夹杂为1.0级，其他均为0级，表明冶炼、轧制工艺设计合理，能够满足700 MPa级钢板的性能求。

结束语

本钢利用薄板坯连铸连轧机组特点，通过创新性、低成本的成分设计方案，以及合理的控轧空冷手段，开发出了纵向屈服强度≥700 MPa级的高强钢板。结合薄板坯连铸连轧产线特点试制的700 MPa级高强钢产品，其组织为贝氏体+铁素体+少量M-A组元，其强化机制为细晶强化和析出强化，在保证强度的基础上，其冲击韧性得到保证，同时能保证良好的焊接性能。

BGS700MC钢板除强度大幅度提高外，兼具有良好的冷成形性能、低温冲击韧性，合理的成分设计保证了其优良的焊接性能，可广泛应用于改装车底梁、起重机吊臂等工程机械领域。

文章来源——金属世界