CN118653109A - 一种避免低合金高强钢板切割后产生延迟裂纹的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种避免低合金高强钢板切割后产生延迟裂纹的方法，钢板化学成分为：C 0.14%～0.19%，Si 0.15%～0.35%，Mn 1.05%～1.45%，P≤0.02%，S≤0.005%，Nb 0.010%～0.040%，Ti 0.010%～0.025%，Mo 0.5%～0.8%，Als 0.02%～0.05%，Ca 0.005%～0.010%，B 0.0008%～0.0018%，Cr 0.3%～0.5%，Ni 0.3%～0.5%，余量为Fe和杂质。钢板的生产工艺过程包括：钢水冶炼、炉外精炼+RH真空脱气、微Ti处理、B合金化、连铸、铸坯进坑加热缓冷、铸坯再加热、控制控冷、热矫直、钢板堆垛缓冷、淬火、回火及切割。本发明有效解决了钢切割后产生延迟裂纹的问题。

Description

一种避免低合金高强钢板切割后产生延迟裂纹的方法
技术领域
本发明涉及钢板表面质量控制技术领域，尤其涉及一种厚度规格40～80mm的1000MPa级工程机械用低合金高强钢板防止切割后产生延迟裂纹的方法。
背景技术
近年来，随着水电、工程机械、风电建设等行业的迅猛发展，对于大厚度钢板的需求量日益增加。低合金高强度工程机械用钢因较低的合金元素含量（成本低）、高强度及高韧性（综合性能好）被广泛使用；钢板后期加工过程可采用激光切割、等离子切割、火焰切割等方法进行切割，其中激光切割、等离子切割对应的钢板厚度通常在40mm以下，因而存在一定的使用局限性；而火焰切割因成本低、易操作、切割效率高，并且可切割的钢板厚度范围大而被广泛应用。大厚度高强度工程机械用钢板经常采用火焰切割，但火焰切割后火切面易形成延迟裂纹，延迟裂纹产生前无明显征兆，扩展后会引发突发性脆性断裂，给用户造成损失的同时也可能会导致灾难性后果。火切面延迟裂纹是由于钢板切割面受切割热循环影响发生组织相变（如组织中存在偏析带及大尺寸带尖角的夹杂物），易捕获氢原子，从而引发氢脆并形成延迟裂纹。上述问题的存在严重制约了工程机械等领域的发展，而如何加以解决就成为钢铁制造企业急需考虑的事情。
申请号为CN201510453518.5的中国发明专利公开了一种“冬季避免大厚度中高碳钢切割延迟裂纹的控制方法”，采用高C、Mn成分设计的高碳钢板经正火处理、火焰切割后进行缓冷，火焰切割后入缓冷坑消应力处理，从而减少生成马氏体组织，降低组织应力集中，避免火焰切割后出现应力延迟裂纹；但火切后的高碳钢板放入温度为300℃～350℃的缓冷坑或单体炉内，保温1.5h～2.5h后随炉冷却到100℃以下，势必会造成用户生产成本的增加。
申请号为CN202210040898.X的中国专利申请公开了“一种防止大厚度低合金马氏体钢切割延迟裂纹的方法”，采用合理的Ti、Nb、Mo、Al和B元素的含量配比，控制大厚度钢板的淬透性及夹杂物尺寸；另外，采用二次淬火及低温回火热处理工艺，避免了延迟裂纹的形成及扩展；钢板采用火焰切割，火焰切割前对钢板进行预热，避风切割后遮盖耐火保温棉或移入保温坑内缓冷，有效避免切割后产生应力引发延迟裂纹，但其限定钢板的厚度最大为70mm，且对Ti/N比要求比较严格，另外其采用二次淬火工艺，增加了热处理生产成本。
发明内容
本发明提供了一种避免低合金高强钢板切割后产生延迟裂纹的方法，针对厚度规格为40～80mm的1000MPa级以上工程机械用高强钢板，采用优化连铸、加热、轧制，热处理及切割工艺的方法，有效解决了钢切割后产生延迟裂纹的问题，切割后的钢板放置60天以上没有产生延迟裂纹。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种避免低合金高强钢板切割后产生延迟裂纹的方法，包括控制钢板化学成分及控制钢板生产工艺过程；钢板的化学成分按重量百分比计包括：C 0.14%～0.19%，Si 0.15%～0.35%，Mn 1.05%～1.45%，P≤0.02%，S≤0.005%，Nb 0.010%～0.040%，Ti 0.010%～0.025%，Mo 0.5%～0.8%，Als 0.02%～0.05%，Ca 0.005%～0.010%，B 0.0008%～0.0018%，Cr0.3%～0.5%，Ni 0.3%～0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质，且杂质元素总量低于0.05%；钢板的生产工艺过程包括：钢水冶炼、炉外精炼+RH真空脱气、微Ti处理、B合金化、连铸、铸坯进坑加热缓冷、铸坯再加热、控制控冷、热矫直、钢板堆垛缓冷、淬火、回火及切割。
进一步的，所述钢板的生产工艺过程具体如下：
1）钢水冶炼至铸坯进坑加热缓冷：
铁水预处理时控制S含量低于0.015%，转炉冶炼时控制P含量≤0.02%，转炉冶炼终点C含量控制在0.14%～0.19%；转炉出钢时吹氩气25～35min；LF精炼过程中，喂Si-Ca线进行炉外精炼处理；RH真空脱气保持25min以上，脱气处理结束后按照Als含量要求加入Al，并加入Ti-Fe进行微Ti处理，加入B-Fe合金进行B合金化；连铸时控制过热度为15～25℃，连铸拉坯速率为0.8～1.3m/min；连铸阶段二冷区电磁搅拌电流强度为100～150A，二次冷却比水量为1.3～2.0L/kg；在水平扇形段即凝固末端投入重压下，铸坯压下量为30～45mm；铸坯下线后进坑缓冷，进坑温度不低于600℃，缓冷温度为600～650℃，缓冷时间为48～72h，在坑内降温到150℃以下后出坑；
2）铸坯再加热：预热段温度为900～1050℃，均热段和加热段温度均为1225～1250℃，均热段和加热段的总加热时间为4～5.5h，总在炉时间为6～8h；
3）控轧控冷及热矫直：分两阶段进行轧制：粗轧开轧温度≥1120℃，粗轧终轧温度为980～1025℃；粗轧不多于6道次，至少前2个道次的压下率在15%以上；中间坯待温过程中至少喷2道次除鳞水，每道次除鳞时间1～2min，除鳞水压力15～20MPa；精轧开轧温度为860～920℃，精轧终轧温度为820～850℃；精轧不多于6道次，至少前2个道次的压下率在20%以上；精轧阶段采用慢速轧制，轧制速度为1～2m/s；热矫直的矫直温度为750～800℃，矫直力为3000～4500kN，弯辊量为1.2～1.8mm，倾动值为3.5～5.5mm；
4）钢板堆垛缓冷：热矫直结束后立即堆垛缓冷，堆垛温度不低于400℃，缓冷时间不少于48h；
5）淬火；淬火加热包括低温段、高温段和降温段；低温段温度为620～680℃，低温段在炉时间2.0～3.5min/mm；高温段温度为880～920℃，高温段在炉时间1.5～1.8min/mm；降温段温度为760～810℃，降温段在炉时间0.5～0.9min /mm；淬火平均冷却速度为20～45℃/s；淬火终了温度为180～250℃；
6）回火；回火加热温度为150～180℃，回火保温时间为2.0～3.5min/mm；
7）切割；钢板预热温度为100℃～200℃，切割在常温下进行，切割时焊接线能量控制在20kJ/cm以下，切割后用石棉布隔热毯将切割边及热影响区覆盖，缓冷到室温。
进一步的，成品钢板为1000MPa级以上钢板。
进一步的，成品钢板的厚度为40～80mm；铸坯厚度为250～300mm；中间坯厚度为成品钢板厚度的2.5～3.5倍。
进一步的，所述步骤7）中，钢板预热采用火焰烧枪、电子加热垫或加热炉进行加热。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）连铸前、转炉出钢时采用吹氩镇静，促进钢水中的夹杂物去除，提高钢水成分均匀性；炉外精炼过程中，喂Si-Ca线进行炉外精炼处理，能够有效降低钢液中的氧、硫含量，使硫化物及氧化物夹杂变为含钙的球状夹杂，同时减少夹杂物数量，从而达到净化钢液、提高钢材质量的目的，减少轧制时钢板的局部内应力。通过控制连铸过热度及拉坯速率，可以有效减少铸坯心部和角部的质量缺陷；通过优化二冷区电磁搅拌的电流强度以及二次冷却比水量，可降低碳偏析平均指数，从而抑制偏析；通过对二次冷却强度进行限定，抑制铸坯中心裂纹恶化的趋势。投入重压下可以有助于减小钢坯偏析，细化奥氏体晶粒，减少内部组织缺陷；铸坯进坑缓冷有助于减少铸坯中心偏析，并有效降低铸坯内部H含量。
2）铸坯加热时，通过控制预热段温度，保证Ti、Nb的碳化物快速充分固溶于基体中，并进行充分扩散；采用高的加热温度，同时保证均热段和加热段的在炉时间及总在炉时间，有效促进C、Mn、Mo、H等元素充分扩散，保证轧态钢板的组织均匀性。
3）采用两阶段控制轧制工艺，通过控制粗轧阶段终轧温度，保证中间坯待温过程处于奥氏体再结晶温度区间，保证组织均匀性，同时对两阶段轧制的压下率、中间坯厚度进行限制，保证轧后钢板厚度方向的组织均匀性；中间坯待温过程中喷除鳞水，可抑制奥氏体晶粒长大，同时在钢坯内外表面产生温度梯度，促进轧制变形向厚度中心的渗透，细化1/2厚度处的晶粒，有利于改善厚规格钢板的心部组织，降低组织不均匀产生的组织应力；采用慢速轧制提高钢板心部变形渗透量，进一步提高组织均匀性；同时优化矫直工艺参数，促进内应力充分释放。
4）热矫直后的钢板采用堆垛缓冷，同时对缓冷时间及温度进行限定，以加快钢板心部C、Mn、H元素扩散，抑制其偏析，减缓钢板心部组织应力差和钢板氢致裂纹的出现。
5）钢板淬火加热包括低温段、高温段和降温段。控制低温段温度及在炉时间，其目的是一方面继续促进钢板内H元素向外扩散，降低钢板H含量，另一方面通过长时间保温促进Nb，Ti复合碳化物大量析出，这些碳化物将为钢板内部提供大量氢陷阱。对高温段温度及在炉时间进行限定，其目的是将钢板快速加热至奥氏体化温度，为后续钢板淬火获得马氏体提供组织保障，同时预防因温度过高造成晶粒粗化以及Nb，Ti复合碳化物粗化，使钢板内部氢陷阱数量大幅下降而增加裂纹风险。对降温段温度及在炉时间进行限定，其目的是使奥氏体在降温段降低至Ar3温度以上，即保证钢板全奥氏体化状态，使淬火钢板得到充分硬化，同时钢板开始淬火的温度越低，淬火过程中钢板的应力水平越低，可以避免钢板因淬火过程出现开裂情况。同时，为了避免淬火过程中冷速过大造成钢板应力过大而出现淬火裂纹，设计淬火平均冷却速度为20～45℃/s，并限定淬火终了温度，目的是降低钢板淬火过程应力，避免出现淬火裂纹，同时保证钢板中的奥氏体充分完成马氏体转变。
6）对钢板进行预热切割并对焊接线能量进行限定，防止输入能量过大造成热影响区组织粗化，导致钢板冷却后因内应力过大而产生裂纹；切割后用石棉布隔热毯将切割边及热影响区覆盖，缓冷到室温，缓冷过程避免潮湿环境，严禁接触水等液体，目的是防止切割后钢板快速冷却造成组织应力而产生裂纹。
7）采用本发明所述工艺后，经切割后的钢板放置60天以上没有发生延迟裂纹缺陷。
具体实施方式
本发明是一种避免低合金高强钢板切割后产生延迟裂纹的方法，所述钢板的化学成分按重量百分比计包括：C 0.14%～0.19%，Si 0.15%～0.35%，Mn 1.05%～1.45%，P≤0.02%，S≤0.005%，Nb 0.010%～0.040%，Ti 0.010%～0.025%，Mo 0.5%～0.8%，Als 0.02%～0.05%，Ca 0.005%～0.010%，B 0.0008%～0.0018%，Cr 0.3%～0.5%，Ni 0.3%～0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质，杂质元素总量低于0.05%。
钢板中各主要元素的作用如下：
C：碳是保证钢板淬透性的重要元素，也是决定碳当量的重要因素，对钢的强度、韧性、塑性及焊接性均有较大影响。碳含量过高，影响钢板焊接性能。碳含量过低，影响钢板整体强度。本发明在保证钢板所需强度的前提下，控制碳含量的范围为0.14%～0.19%。
Si：脱氧的必要元素，具有一定的固溶强化作用，含量过高会影响钢的韧性、特厚板性能均匀性及可焊接性，本发明中控制硅含量的范围为0.15%～0.35%。
Mn：钢中重要的固溶强化元素，可降低相变温度、细化组织亚结构，在强化钢板的同时改善韧性，并可提高淬透性。锰含量过高会造成偏析，对焊接及韧性不利。本发明控制锰含量范围为1.05%～1.45%。
Ni：能提高钢的低温韧性，改善塑性。对于特厚板，能够改善厚度方向1/4、1/2处的低温冲击性能，是不可缺少的合金元素；Ni还可以延迟珠光体转变，促进中温转变组织形成，降低厚规格钢板冷速限制。但镍的价格较高，综合考虑生产成本，本发明将Ni含量控制在0.3%～0.5%。
Cr：能增加钢的淬透性、细化组织，并降低韧脆转变温度；铬与锰配合使用，可提高钢的淬硬性，改善钢的力学性能；铬比锰的偏析倾向小，以铬代替部分锰，可减少钢板心部偏析，改善钢板内部质量，提高力学性能的均匀性；本发明将铬含量控制在0.3%～0.5%。
Mo：可以显著增加钢的淬透性及淬硬性，细化淬火后钢的显微组织，并提高韧性。但 钼是一种贵重合金，为降低生产成本，在保证性能的前提下，可根据钢板的厚度，选择少加钼或不加钼，因此本发明控制钼含量的范围为0.50%～0.80%。
Nb：是现代微合金化钢中常用元素之一，具有良好的细晶强化与沉淀强化效果，能够延迟奥氏体再结晶，但过量的Nb会增加生产成本及连铸工艺控制难度。本发明选取Nb含量范围为0.01%～0.04%，同时配合合理的TMCP工艺，可以获得均匀的以针状铁素体组织为主的复合相，使成品钢板具有良好的韧性。
Ti：是强的固N元素，在连铸坯中以TiN形式存在。细小的TiN粒子可有效抑制连铸坯再加热时的奥氏体晶粒长大，且有助于提高Nb在奥氏体中的固溶度，改善焊接热影响区的冲击韧性。但当Ti添加量超过某一定值时，TiN颗粒就会粗化，进而提升颗粒界面与基体的应力集中水平。因此，本发明控制Ti含量范围为0.01%～0.025%。
B：是显著提高钢淬透性的较为有效的元素，极易在晶界偏析，可阻止碳的析出，微量的硼即可起到明显的作用。而硼含量过高时，易形成硼的碳氮化物，降低韧性并引起热脆，本发明控制其含量范围为0.0008%～0.0018%。
Ca：微量钙在钢中可以作为脱氧、去硫的净化剂，改善非金属夹杂物的形态，被广泛用于钙处理洁净钢。通过向钢中添加微量钙元素，可以在钢中形成弥散的热稳定的第二相含钙的氧化物粒子。有关研究结果表明，弥散分布的含钙的氧化物粒子，钉扎了焊接热循环过程中CGHAZ的奥氏体晶界迁移，限制了奥氏体晶粒的长大，可获得较细的焊接CGHAZ晶粒度，进而改善微钙钢焊接CGHAZ的强韧度。但过高的Ca会在晶界偏聚，对钢的淬透性、冲击韧性产生不利影响，本发明控制其含量范围为0.005%～0.0010%。
Als：通常作为钢中脱氧剂，如果形成AlN还有细化组织的作用。当Al含量超过0.05%时，过量的氧化铝夹杂会降低钢的洁净度。Al含量过低则脱氧不充分，Ti等易氧化元素就会形成氧化物，本发明将Al含量下限设定为0.02%。
P、S：是钢中不可避免的杂质元素，过高的P、S会影响钢板的韧性和焊接性能，因此应越低越好。但出于冶炼工艺的考虑，不能无限制的低。因此，本发明将P、S含量的上限分别设定为0.02%及0.005%。
本发明所述方法适用于厚度规格为40～80mm、强度级别在1000MPa级以上的工程机械用低合金高强钢板，钢板从钢水冶炼到切割的整个工艺流程包括钢水冶炼→炉外精炼+RH真空脱气→微Ti处理→B合金化→连铸→铸坯进坑加热缓冷→铸坯再加热→控轧控冷→热矫直→钢板堆垛缓冷→淬火→回火→钢板切割。
本发明主要控制以下工艺过程：
1）钢水冶炼至铸坯进坑加热缓冷：
原料经KR铁水预处理，控制S的含量低于0.015%，扒渣后进入转炉；转炉冶炼采用双渣法脱P，控制P含量≤0.02%，转炉冶炼终点控制C含量在0.14%～0.19%，转炉出钢时吹氩气25～35min；通过连铸前吹氩镇静能够促进钢水中的夹杂物去除，提高钢水成分均匀性。
炉外精炼(LF精炼)过程中，通过喂Si-Ca线进行炉外精炼处理钢液，能有效降低钢液中的氧、硫含量，使硫化物、氧化物夹杂变为含钙的球状夹杂，同时减少夹杂物数量，进而达到净化钢液、提高钢材质量的目的，并减少轧制时钢板的局部内应力。RH真空脱气保持25min以上；脱气处理结束后，按照Als含量要求加入Al；然后加入Ti-Fe进行微钛处理，并加入B-Fe合金；合金加入时要保证加入钢水中，避免浮在渣层上。
板坯连铸时，控制连铸过热度为15～25℃，连铸拉坯速率为0.8～1.3m/min，通过连铸过热度和连铸坯拉速的控制，可以有效减少铸坯心部和角部的质量缺陷。控制连铸阶段二冷区电磁搅拌电流强度为100～150A，二次冷却比水量为1.3～2.0L/kg，以降低碳偏析平均指数，抑制偏析，同时通过控制二次冷却强度，抑制铸坯中心裂纹恶化的趋势。在水平扇形段即凝固末端投入重压下，连铸坯压下量为30～45mm；投入重压下可以有助于减小钢坯偏析，细化奥氏体晶粒，减少内部组织缺陷。
铸坯下线后进坑缓冷 ，进坑温度不低于600℃，缓冷温度600～650℃，缓冷时间48～72h，在坑内降温到150℃后出坑；铸坯进坑缓冷有助于减少铸坯中心偏析，并有效降低铸坯内部H含量。
2）铸坯再加热：将铸坯（厚度为250～300mm）送入步进式加热炉内进行加热，预热段温度区间为900～1050℃，目的是促使Ti、Nb的碳化物快速充分固溶于基体中，并进行充分扩散；均热段和加热段的温度均为1225～1250℃，均热段和加热段的总加热时间为4～5.5小时，总在炉时间为6～8小时；采用高的加热温度，同时保证均热段和加热段的在炉时间，提高总在炉时间，目的是有效促进C、Mn、Mo、H等元素充分扩散，保证轧态钢板组织的均匀性。
3）控轧控冷及热矫直：
分两阶段轧制；第一阶段为再结晶轧制（粗轧），粗轧开轧温度≥1120℃，粗轧终轧温度区间为980～1025℃，粗轧不多于6道次，道次压下制度优选前2个道次的压下率在15%以上。中间坯的厚度为成品钢板厚度的2.5～3.5倍。中间坯待温过程中，喷2道次除鳞水，除鳞时间1～2min，除鳞机压力15～20MPa；目的是抑制奥氏体晶粒长大，同时在钢坯内外表面产生温度梯度，促进轧制变形向厚度中心的渗透，细化1/2厚度处的晶粒，改善厚规格钢板的心部组织，降低组织不均匀产生的组织应力。
第二阶段为非再结晶轧制（精轧），精轧开轧温度区间860～920℃，精轧终轧温度区间为820～850℃，精轧不多于6道次，道次压下制度优选前2个道次的压下率在20%以上。精轧阶段采取慢速轧制，轧制速度1～2m/s。
通过控制粗轧阶段终轧温度，保证中间坯待温过程中始终处于奥氏体再结晶温度区间，保证组织均匀性；通过对两阶段轧制的压下率进行限制，保证轧后钢板厚度方向的组织均匀性。
热矫直时的矫直温度为750～800℃，矫直力在3000～4500kN之间，弯辊量设置为1.2～1.8mm，倾动值设定为3.5～5.5mm；通过优化矫直工艺参数，促进内应力充分释放。
4）钢板堆垛缓冷：热矫直后立即堆垛缓冷，堆垛温度不低于400℃，缓冷时间不少于48h；通过堆垛缓冷加快钢板心部C、Mn、H元素扩散，抑制其偏析，减缓钢板心部组织应力差和钢板氢致裂纹的出现。
5）淬火；
本发明中，钢板淬火加热包括低温段、高温段和降温段。
淬火热处理炉低温段温度为620～680℃，低温段在炉时间为2.0～3.5min/mm，其目的一方面是继续促进钢板中的H向外扩散，降低钢板H含量，另一方面是通过长时间保温促进Nb，Ti复合碳化物大量析出，这些碳化物将为钢板内部提供大量氢陷阱。考虑到温度过高会造成Nb，Ti复合碳化物粗化，造成钢板后续成型过程中因应力聚集出现裂纹，低温段保温温度不宜超过680℃。
高温段温度为880～920℃，高温段在炉时间1.5～1.8min/mm，其目的是快速将钢板加热至奥氏体化温度，为后续钢板淬火获得马氏体提供组织保障；但温度过高会导致晶粒粗化，并进一步造成Nb，Ti复合碳化物粗化，使钢板内部氢陷阱数量大幅下降，从而增加裂纹风险；因此高温段的保温时间也不宜超过1.8min/mm。
降温段温度为760～810℃，降温段在炉时间0.5～0.9min /mm，其目的是使奥氏体在降温段降低至Ar3温度以上，即保证钢板全奥氏体化状态，使淬火钢板得到充分硬化；同时钢板开始淬火温度越低，淬火过程钢板应力水平越低，可避免钢板因淬火过程而出现开裂情况。
钢板出淬火热处理炉后进入辊压式淬火机淬火，为获得充分马氏体转变，同时避免冷速过大造成钢板应力过大，出现淬火裂纹，淬火平均冷却速度为20～45℃/s；淬火终了温度为180～250℃，目的是降低钢板淬火过程应力，避免出现淬火裂纹，同时保证钢板奥氏体能充分完成马氏体转变。
6）回火；回火是降低淬火残余应力的主要技术手段，在保证钢板硬度前提下充分释放钢板残余应力，本发明控制回火加热温度为150～180℃，回火保温时间为2.0～3.5min/mm。
7）切割；钢板预热温度100℃～200℃，可采用火焰烧枪、电子加热垫进行，也可以使用加热炉加热；焊接在常温下进行，注意控制焊接区过热，焊接线能量在20kJ/cm以下（控制输入能量过大，造成热影响区组织粗化，造成钢板冷却后内应力过大，产生裂纹），切割后用石棉布隔热毯将切割边及热影响区其覆盖，缓冷却到室温，缓冷过程避免潮湿环境，严禁接触水等液体（避免切割后钢板快速冷却，造成组织应力产生裂纹）。
本发明通过优化冶炼、加热、轧制、热处理及切割工艺，最终解决了厚度规格为40～80mm、强度级别为1000MPa级以上工程机械用低合金高强钢在切割后产生延迟裂纹的问题，切割后的钢板放置60天以上没有产生延迟裂纹。
为了更加直观的体现本发明，结合实施例对本发明的实施方式进行进一步的说明。以下实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案，包括简单变化或等效替换，均在本发明的保护范围之内。
实施例
表1为各实施例钢中化学成分，表2为各实施例钢的冶炼、连铸及铸坯进坑缓冷工艺参数，表3为各实施例铸坯的加热工艺参数，表4为各实施例钢板的轧制工艺参数，表5各实施例钢板热矫直及堆垛缓冷工艺参数，表6为各实施例钢板热处理工艺参数，表7为各实施例钢板切割工艺参数及表面状态。
表1 钢中化学成分（wt，%）
实施例 C Si Mn Mo Als B Ti Nb Ni Cr Ca
1 0.17 0.16 1.21 0.56 0.033 0.0013 0.018 0.025 0.42 0.39 0.007
2 0.14 0.32 1.19 0.65 0.045 0.0008 0.021 0.034 0.39 0.44 0.008
3 0.16 0.27 1.33 0.79 0.025 0.0017 0.023 0.015 0.36 0.43 0.006
4 0.18 0.33 1.09 0.74 0.037 0.0010 0.014 0.036 0.49 0.38 0.008
5 0.17 0.23 1.43 0.62 0.047 0.0013 0.019 0.032 0.38 0.47 0.010
6 0.19 0.29 1.26 0.55 0.036 0.0009 0.017 0.026 0.32 0.37 0.005
注：钢中杂质元素P≤0.02%，S≤0.005%。
表2 钢的冶炼、连铸及铸坯进坑缓冷工艺参数
实施例 吹氩时间/min RH真空脱气时间/min 过热度/℃ 拉速/（m·min-1） 电磁搅拌电流强度/A 连铸坯压下量/mm 二次冷却比水量/（L/kg） 进坑温度/℃ 缓冷温度/℃ 缓冷时间/h 出坑温度/℃
1 28 28 17 0.9 120 36 1.6 620 630 50 130
2 25 25 23 1.3 140 33 2.0 615 640 70 150
3 26 27 25 1.2 135 39 1.4 620 635 48 145
4 32 30 21 1.0 150 45 1.8 605 645 65 110
5 30 32 24 1.1 140 35 1.9 640 650 72 120
6 33 28 20 0.8 125 38 1.7 630 640 50 130
表3 铸坯的加热工艺参数
表4 钢板的轧制工艺参数
实施例 粗轧开轧温度/℃ 粗轧终轧温度/℃ 粗轧轧制道次 粗轧阶段第一道次压下率/% 粗轧阶段第二道次压下率/% 精轧开轧温度/℃ 精轧终轧温度/℃ 精轧轧制道次 精轧阶段第一道次压下率/% 精轧阶段第二道次压下率/% 2道次除鳞时间/min 除鳞水压力/MPa 中间坯厚度/mm 轧制速度/m/s
1 1130 1012 4 18 20 910 840 5 22 24 1.0、1.6 18、20 200 1.5
2 1125 1015 5 16 18 900 820 6 22 25 1.2、1.8 15、19 140 1.3
3 1120 1025 6 16 20 885 825 5 22 23 1.3、2.0 16、18 180 1.6
4 1120 1005 5 16 18 880 830 5 22 23 1.2、1.8 15、18 200 1.7
5 1135 996 4 17 19 900 840 6 22 25 1.7、1.9 16、20 150 1.2
6 1135 985 5 18 16 890 845 5 22 25 1.2、1.6 18、20 150 1.8
表5 钢板热矫直及堆垛缓冷工艺参数
实施例 热矫温度/℃ 矫直力/kN 弯辊量/mm 倾动值/mm 堆垛温度/℃ 堆垛时间/h
1 750 3200 1.2 3.6 500 50
2 785 4200 1.6 5.5 520 52
3 770 4500 1.7 4.8 560 50
4 780 3500 1.5 4.5 530 49
5 775 3600 1.8 3.8 525 60
6 760 4300 1.3 5.3 570 48
表6钢板热处理工艺参数
实施例 低温段温度/℃ 低温段在炉时间/min/mm 高温段温度/℃ 高温段在炉时间/min/mm 降温段温度/℃ 降温段在炉时间/min/mm 平均冷却速度/℃/s 淬火终了温度/℃ 回火温度/℃ 回火时间/min/mm
1 660 2.8 880 1.7 780 0.6 25 200 160 2.5
2 680 3.2 905 1.5 800 0.8 30 230 180 3.0
3 630 3.3 910 1.5 770 0.9 35 185 170 3.3
4 650 2.1 920 1.8 790 0.7 28 190 160 3.1
5 670 2.6 885 1.6 810 0.8 40 220 150 2.2
6 665 2.8 890 1.7 805 0.7 36 230 165 2.6
表7 钢板切割工艺参数及切割后表面状态
实施例 板厚/mm 预热温度/℃ 焊接线能量/kJ/cm 放置天数 有无裂纹
1 60 150 18 65 无
2 40 180 15 80 无
3 70 200 19 60 无
4 80 180 16 70 无
5 45 178 18 100 无
6 50 190 17 120 无
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种避免低合金高强钢板切割后产生延迟裂纹的方法，其特征在于，包括控制钢板化学成分及控制钢板生产工艺过程；钢板的化学成分按重量百分比计包括：C 0.14%～0.19%，Si 0.15%～0.35%，Mn 1.05%～1.45%，P≤0.02%，S≤0.005%，Nb 0.010%～0.040%，Ti0.010%～0.025%，Mo 0.5%～0.8%，Als 0.02%～0.05%，Ca 0.005%～0.010%，B 0.0008%～0.0018%，Cr 0.3%～0.5%，Ni 0.3%～0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质，且杂质元素总量低于0.05%；钢板的生产工艺过程包括：钢水冶炼、炉外精炼+RH真空脱气、微Ti处理、B合金化、连铸、铸坯进坑加热缓冷、铸坯再加热、控轧控冷、热矫直、钢板堆垛缓冷、淬火、回火及切割。
2.根据权利要求1所述的一种避免低合金高强钢板切割后产生延迟裂纹的方法，其特征在于，所述钢板的生产工艺过程具体如下：
1）钢水冶炼至铸坯进坑加热缓冷：
铁水预处理时控制S含量低于0.015%，转炉冶炼时控制P含量≤0.02%，转炉冶炼终点C含量控制在0.14%～0.19%；转炉出钢时吹氩气25～35min；LF精炼过程中，喂Si-Ca线进行炉外精炼处理；RH真空脱气保持25min以上，脱气处理结束后按照Als含量要求加入Al，并加入Ti-Fe进行微Ti处理，加入B-Fe合金进行B合金化；连铸时控制过热度为15～25℃，连铸拉坯速率为0.8～1.3m/min；连铸阶段二冷区电磁搅拌电流强度为100～150A，二次冷却比水量为1.3～2.0L/kg；在水平扇形段即凝固末端投入重压下，铸坯压下量为30～45mm；铸坯下线后进坑缓冷，进坑温度不低于600℃，缓冷温度为600～650℃，缓冷时间为48～72h，在坑内降温到150℃以下后出坑；
2）铸坯再加热：预热段温度为900～1050℃，均热段和加热段温度均为1225～1250℃，均热段和加热段的总加热时间为4～5.5h，总在炉时间为6～8h；
3）控制轧制及冷却：分两阶段进行轧制：粗轧开轧温度≥1120℃，粗轧终轧温度为980～1025℃；粗轧不多于6道次，至少前2个道次的压下率在15%以上；中间坯待温过程中至少喷2道次除鳞水，每道次除鳞时间1～2min，除鳞水压力15～20MPa；精轧开轧温度为860～920℃，精轧终轧温度为820～850℃；精轧不多于6道次，至少前2个道次的压下率在20%以上；精轧阶段采用慢速轧制，轧制速度为1～2m/s；热矫直的矫直温度为750～800℃，矫直力为3000～4500kN，弯辊量为1.2～1.8mm，倾动值为3.5～5.5mm；
4）钢板堆垛缓冷：热矫直结束后立即堆垛缓冷，堆垛温度不低于400℃，缓冷时间不少于48h；
5）淬火；淬火加热包括低温段、高温段和降温段；低温段温度为620～680℃，低温段在炉时间2.0～3.5min/mm；高温段温度为880～920℃，高温段在炉时间1.5～1.8min/mm；降温段温度为760～810℃，降温段在炉时间0.5～0.9min /mm；淬火平均冷却速度为20～45℃/s；淬火终了温度为180～250℃；
6）回火；回火加热温度为150～180℃，回火保温时间为2.0～3.5min/mm；
7）切割；钢板预热温度为100℃～200℃，切割在常温下进行，切割时焊接线能量控制在20kJ/cm以下，切割后用石棉布隔热毯将切割边及热影响区覆盖，缓冷到室温。
3.根据权利要求1所述的一种避免低合金高强钢板切割后产生延迟裂纹的方法，其特征在于，成品钢板为1000MPa级以上钢板。
4.根据权利要求1所述的一种避免低合金高强钢板切割后产生延迟裂纹的方法，其特征在于，成品钢板的厚度为40～80mm；铸坯厚度为250～300mm；中间坯厚度为成品钢板厚度的2.5～3.5倍。
5.根据权利要求2所述的一种避免低合金高强钢板切割后产生延迟裂纹的方法，其特征在于，所述步骤7）中，钢板预热采用火焰烧枪、电子加热垫或加热炉进行加热。
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