本发明涉及高强钢生产技术领域，具体涉及一种700mpa级厚规格高强钢及其生产方法。
背景技术：
700mpa高强钢主要应用于挂车等专用车的主梁，低温韧性较低的700mpa级高强钢制作成挂车后在高寒地区或冬季易出现大梁断裂事故，使交通安全风险增加，因此700mpa级高强钢在具备高强度的同时，还必须具备较高的耐低温冲击性能。然而，随着钢板厚度的增加，特别是厚度达到10.0～16.0mm时，700mpa级高强钢的生产难度急剧增加，得到理想金相组织更加困难，产品芯部晶粒不均匀现象凸显。因此，研究控轧控冷工艺实现厚规格高强钢组织的均匀性、实现化学成分及轧制工艺的最优匹配，是厚规格高强钢开发重点。
传统工艺生产方式要求进行铁水预处理及进行真空精炼处理，轧钢要求长时间加热保证合金的充分固溶以确保卷取后析出强化的效果，控轧控冷工艺后产品的芯部晶粒尺寸差异大，金相组织为铁素体 渗碳体 珠光体，铁素体晶粒尺寸的不均匀性及珠光体脆性相的析出均为产品的低温韧性带来不利影响。
王琪等人(王琪等，c700l高强度汽车大梁钢的开发，河北冶金，2014年第8期)采用nb、v、ti复合微合金化工艺，在1780mm热轧生产线通过控轧控冷工艺制造c700l钢板，但该钢板的-20℃低温冲击韧性较低。
中国发明专利申请cn201811268002.3公开一种14.0mm厚700mpa级汽车大梁钢带，-20℃冲击功为153～168j，该钢带的制备方法需要经过铁水脱硫、脱碳、脱磷预处理，且需要进行真空精炼，炼钢成本较高，不适用于无铁水预处理工艺及真空精炼炉的钢厂进行生产。且卷取温度580～620℃下得到的金相组织为铁素体 珠光体，芯部仍存在部分大尺寸的铁素体晶粒，强度及低温韧性均有提升空间。
中国发明专利zl201410126294.2公开一种低脆性700mpa级汽车大梁用钢其化学成分为c：0.05～0.07％、si<0.012％、mn：1.45～1.75％、p<0.012％、s<0.005％、al：0.020～0.070％、nb：0.035～0.050％、ti：0.08～0.1％、n<0.005％、余量为铁及不可避免的杂质，其制备方法需要进行铁水脱硫预处理，且需要进行真空精炼，炼钢成本较高，不适用于无铁水预处理工艺及真空精炼炉的钢厂进行生产，且该方法适于生产厚度3～12mm的钢板，对厚度>12mm的高强钢生产方法未进行说明。
技术实现要素：
针对现有厚规格700mpa级高强钢低温韧性改进方法需要进行铁水预处理、真空精炼导致炼钢成本高的技术问题，本发明提供一种700mpa级厚规格高强钢及其生产方法，该生产方法采用高炉铁水→转炉→lf炉→板坯连铸→堆垛缓冷→轧制→层流冷却→卷取→入库缓冷的工艺流程，无需对铁水进行脱硫预处理及真空精炼，炼钢成本相对更低，通过铁水挑选及炼钢过程的精细化控制保证钢水的纯净度，通过添加淬透性高的合金元素、采用合适的加热温度及在炉时间、合理分配粗轧及精轧压下率、选择合理的轧制温度及轧后冷却工艺保证材料晶粒得到细化，通过采用适当的卷取温度避免珠光体脆性相的形成，从而保证材料具有优异的综合力学性能；通过该生产方法获得的钢板抗拉强度可达700mpa以上，-20℃冲击功稳定在200j以上，能够良好适应高寒地区或冬季的低温环境，适合作为挂车等专用车的主梁材料应用。
第一方面，本发明提供一种700mpa级厚规格高强钢的生产方法，
高强钢厚度为10.0～16.0mm，化学成分及含量如下：
c：0.05％～0.07％、si<0.15％、mn：1.50％～1.80％、p<0.015％、s≤0.003％、alt：0.025％～0.050％、nb：0.030％～0.040％、ti：0.095％～0.120％、n<0.0055％、b：0.002％～0.004％，余量为fe及不可避免的杂质；
生产方法包括如下步骤：
(1)转炉冶炼；(2)lf精炼；(3)连铸浇铸；
(4)板坯加热：加热温度1240～1270℃，在炉时间180～260min，板坯经过奥氏体→铁素体→奥氏体的相变循环，起到板坯晶粒细化的效果，尤其板坯芯部晶粒细化，有利于韧性提升，合适的加热温度及在炉时间可避免在炉时间过长或加热温度过高导致板坯局部晶粒的异常生长，利于卷取后纳米级氮化钛的析出；
(5)粗轧：采用1 5道次轧制或0 5道次轧制，末道次出口温度1040～1080℃，末道次压下量>20％，保证粗轧再结晶的变形量及再结晶温度，使得轧制后的材料能够实现完全奥氏体再结晶并使奥氏体晶粒不发生异常生长，细化奥氏体晶粒；
(6)精轧：七机架热连轧，抛第二、第五架轧机轧制，前两架投用轧机压下率之和≥60％，避免前段机架进入部分再结晶区，降低混晶风险，后段机架确保整体压下率，保证未再结晶区的压缩比，为后续相变提供足够形核点，确保晶粒细化，末道次出口温度830～860℃；
(7)层冷：选择前段冷却模式，前段冷却出口温度控制在580～600℃，冷速≥35℃/s，提高芯部过冷度，细化铁素体晶粒，铁素体晶粒细化能使单位面积下的晶界数量与面积得以增大，则每单位晶界处所对应的位错量与杂质量相对减小，故能缓解应力集中，抑制裂纹扩展，减弱沿晶脆断敏感性，改善材料的低温韧性；
(8)卷取：卷取温度540～560℃，韧-脆转变温度高低顺序为：珠光体>上贝氏体>铁素体，采用较低的卷取温度能够抑制珠光体析出而形成上贝氏体，铁素体/珠光体的界面相对薄弱，利于裂纹的产生和扩展，使材料的韧脆转变温度升高，从而将导致材料的低温冲击韧性变差，因此含有铁素体 贝氏体组织的材料具有比铁素体 珠光体组织的材料具备更好的抵抗低温冲击的能力；
(9)入库缓冷：钢卷入库堆垛缓冷。
进一步的，700mpa级厚规格高强钢的化学成分及含量如下：
c：0.063％、si：0.06％、mn：1.58％、p：0.014％、s：0.003％、alt：0.035％、nb：0.035％、ti：0.099％、n：0.0034％、b：0.003％，余量为fe及不可避免的杂质。
进一步的，步骤(1)中，入炉铁水s≤0.030％，si>0.30％，铁水温度≥1290℃，终点测tso，t≥1610℃，[o]≤800ppm，不允许点吹，转炉吹炼5分钟后切换氩气，炉口压力微正压控制，中包目标n含量≤40ppm，出钢口形状良好，出钢时间4～8分钟，出钢前30秒，钢包通氩气排空包内空气，不允许散流出钢，不允许二次补加合金，出钢过程要求全程吹氩，加料管对准钢流冲击部位，防止合金料及渣料包内结砣，转炉出钢严控下渣量，渣厚≤100mm，氩站吹氩严禁爆吹，钢水裸露≤20cm。
进一步的，步骤(2)中，进站温度≥1520℃，前期开旁通进行大搅，改善钢包透气性，到站加热升温，15min内形成白渣，过程用铝粒进行渣脱氧，少量分批，均匀撒入渣面，终渣渣系目标为cao：53％～58％，al2o3：26％～32％，sio2≤8％，mgo≤10％，feo mno≤1.2％，精炼时间≥50min，加热时间≤30min，白渣时间≥10min，全程吹氩炉内采用微正压操作，泡沫渣覆盖钢液面，ca线加入80～110m/炉，喂线过程严格控制底吹氩压力，严禁大翻，采用二段软吹，钙前软吹≥5min，氩花直径200～300mm，钙后软吹≥15min，渣面蠕动直径100～200mm，软吹过程保证渣面蠕动且钢水不裸露，软吹及钙处理过程禁止补铝、合金及加热操作，禁止补加合金，软吹前8min禁止补al，单透气砖吹氩流量30～150nl/min，透气差炉次以氩花直径为准。
进一步的，步骤(3)中，从关闭烤包器到大包开浇持续中间包氩气置换，大包氩封吹气流量30～80l/min，塞棒吹氩2～5l/min，使用高碱度中包覆盖剂，过程无钢水裸露，大中包△als<40ppm，△alt<60ppm，中包als/alt≥0.92，中包n≤50ppm，长水口密封垫完好，长水口套正垂直于中包液面，长水口使用时间≤4h，大包水口插入深度≥200mm，浸入式水口插入深度120～140mm，严控大包下渣，浇铸尾期大包留钢3吨进行自循环；中间包每3炉排渣1次，使用大倒角结晶器，电动轻压下压下量为4mm，电磁搅拌电流强度为340a，频率为5hz，拉速1.0～1.15m/min，拉速变动≤0.05m/min，结晶器液面波动<3mm，中间包过热度10～25℃，板坯下线堆垛缓冷≥24h。
步骤(1)、(2)、(3)确保了不通过铁水预处理及真空精炼炉即可得到高质量的合格铸坯。
进一步的，步骤(4)中，带钢表面温差≤30℃。
进一步的，步骤(6)中，精轧开轧温度950～1020℃，终轧温度830～860℃，机架间水全开，轧制速度≤2.5m/s，终轧温度闭环控制。
第二方面，本发明提供一种采用上述生产方法制得的700mpa级厚规格高强钢。
本发明的有益效果在于，
第一方面，本发明生产方法通过在成分中加入0.002％～0.004％的b元素，提高材料淬透性，利于层冷过程中心部晶粒的细化；通过轧钢温度控制、粗轧、精轧压下量分配、层冷冷却方式优化保障了材料具有较好的综合力学性能；
第二方面，采用本发明生产方法制得的10.0mm≤h≤16.0mm高强钢的组织为以多边形铁素体为主，少量的渗碳体及贝氏体组合的理想组织，消除了芯部大颗粒的铁素体晶粒，芯部铁素体平均晶粒尺寸<4μm，抗拉强度稳定控制在700mpa以上，-20℃冲击功稳定在200j以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1制得的高强钢芯部组织金相照片，放大倍数为1000x；
图2是本发明实施例2制得的高强钢芯部组织金相照片，放大倍数为1000x。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种12.0*1500mm700mpa级厚规格高强钢，化学成分及含量如下：
c：0.063％、si：0.06％、mn：1.58％、p：0.014％、s：0.003％、alt：0.035％、nb：0.035％、ti：0.099％、n：0.0034％、b：0.003％，余量为fe及不可避免的杂质；
该高强钢的生产方法采用高炉铁水→转炉→lf炉→板坯连铸→堆垛缓冷→2150轧线→层流冷却→卷取→入库缓冷的工艺流程，具体包括如下步骤：
(1)转炉冶炼：入炉铁水s：0.016％，si：0.51％，铁水温度为1310℃，终点测tso，t＝1630℃，[o]＝650ppm，过程无点吹，转炉吹炼5分钟后切换氩气，炉口压力微正压控制，中包n含量为35ppm，出钢口形状良好，出钢时间6分钟，出钢前30秒，钢包通氩气排空包内空气，无散流出钢，无二次补加合金，出钢过程全程吹氩，加料管对准钢流冲击部位，合金料及渣料包内无结砣，转炉出钢渣厚≤100mm，钢水裸露约15cm；
(2)lf精炼：进站温度为1540℃，前期开旁通进行大搅，到站加热升温，约12min内形成白渣，过程用铝粒进行渣脱氧，少量分批，均匀撒入渣面，终渣渣系为cao：54％，al2o3：29％，sio2：6.5％，mgo：7.8％，feo mno：0.9％，精炼时间为51min，加热时间为26min，白渣时间为11min，全程吹氩炉内采用微正压操作，泡沫渣覆盖钢液面，ca线加入105m/炉，喂线过程控制底吹氩压力，无大翻，采用二段软吹，钙前软吹10min，氩花直径约250mm，钙后软吹5min，渣面蠕动直径约150mm，软吹过程渣面蠕动且钢水不裸露，软吹及钙处理过程无补铝、合金及加热操作，单透气砖吹氩流量90nl/min；
(3)连铸浇铸：从关闭烤包器到大包开浇持续中间包氩气置换，大包氩封吹气流量55l/min，塞棒吹氩4l/min，使用高碱度中包覆盖剂，过程无钢水裸露，大中包△als：20ppm，△alt：25ppm，中包als/alt＝0.96，中包n：41ppm，长水口密封垫完好，长水口套正垂直于中包液面，长水口使用时间为2h，大包水口插入深度为260mm，浸入式水口插入深度为140mm，严控大包下渣，浇铸尾期大包留钢3吨进行自循环；中间包每3炉排渣1次，使用大倒角结晶器，电动轻压下压下量为4mm，电磁搅拌电流强度为340a，频率为5hz，拉速1.1m/min，拉速变动≤0.05m/min，结晶器液面波动<3mm，中间包过热度为20℃，板坯下线堆垛缓冷27h，最终得到厚度为227mm的板坯；
(4)板坯加热：第三加热段及均热段温度控制在1265℃，带钢表面温差≤30℃，在炉时间240min；
(5)粗轧：采用1 5道次轧制，各道次压下率20.5％、23.05％、22.95％、21.8％、21.4％、21.0％，末道次出口温度1050～1080℃，中间坯厚度52mm，轧制除鳞全开；
(6)精轧：开轧温度950～1020℃，七机架热连轧，抛第二、第五架轧机轧制，各道次压下率32.50％、0％、30.30％、25.40％、0％、22.02％、12.50％，末道次出口温度835℃，机架间水全开，最高轧制速度2.5m/s，终轧温度闭环控制；
(7)层冷：选择前段冷却模式，前段冷却出口温度为590℃，冷速为35℃/s；
(8)卷取：卷取温度560℃；
(9)入库缓冷：钢卷入库堆垛缓冷24h。
该高强钢的金相照片如图1所示，组织为多边形铁素体 渗碳体 少量贝氏体，1/4处铁素体平均晶粒尺寸3.7μm，芯部晶粒度12.0级，铁素体平均晶粒尺寸3.3μm，未检测到大尺寸的异常铁素体晶粒。
对该高强钢进行力学性能测试，屈服强度677mpa，抗拉强度734mpa，伸长率16.5％，-20℃冲击功(10*10*50mm)分别为236j、237j及209j，均值227j。
实施例2
一种14.0*1500mm700mpa级厚规格高强钢，化学成分及含量如下：
c：0.064％、si：0.08％、mn：1.65％、p：0.012％、s：0.002％、alt：0.035％、nb：0.033％、ti：0.11％、n：0.0040％、b：0.003％，余量为fe及不可避免的杂质；
该高强钢的生产方法采用高炉铁水→转炉→lf炉→板坯连铸→堆垛缓冷→2150轧线→层流冷却→卷取→入库缓冷的工艺流程，具体包括如下步骤：
(1)转炉冶炼：入炉铁水s：0.017％，si：0.46％，铁水温度1325℃，终点测tso，t＝1640℃，[o]＝620ppm，过程无点吹，转炉吹炼5分钟后切换氩气，炉口压力微正压控制，中包n含量为32ppm，出钢口形状良好，出钢时间8分钟，出钢前30秒，钢包通氩气排空包内空气，无散流出钢，无二次补加合金，出钢过程全程吹氩，加料管对准钢流冲击部位，合金料及渣料包内无结砣，转炉出钢渣厚≤100mm，钢水裸露约18cm；
(2)lf精炼：进站温度1525℃，前期开旁通进行大搅，到站加热升温，约13min形成白渣，过程用铝粒进行渣脱氧，少量分批，均匀撒入渣面，终渣渣系为cao：55％，al2o3：30％，sio2：5.5％，mgo：6.5％，feo mno：0.95％，精炼时间为55min，加热时间为28min，白渣时间为12min，全程吹氩炉内采用微正压操作，泡沫渣覆盖钢液面，ca线加入100m/炉，喂线过程控制底吹氩压力，无大翻，采用二段软吹，钙前软吹9min，氩花直径约250mm，钙后软吹6min，渣面蠕动直径约150mm，软吹过程渣面蠕动且钢水不裸露，软吹及钙处理过程无补铝、合金及加热操作，单透气砖吹氩流量90nl/min；
(3)连铸浇铸：从关闭烤包器到大包开浇持续中间包氩气置换，大包氩封吹气流量50l/min，塞棒吹氩4l/min，使用高碱度中包覆盖剂，过程无钢水裸露，大中包△als：22ppm，△alt：28ppm，中包als/alt＝0.97，中包n：42ppm，长水口密封垫完好，长水口套正垂直于中包液面，长水口使用时间为2.5h，大包水口插入深度260mm，浸入式水口插入深度125mm，严控大包下渣，浇铸尾期大包留钢3吨进行自循环；中间包每3炉排渣1次，使用大倒角结晶器，电动轻压下压下量为4mm，电磁搅拌电流强度为340a，频率为5hz，拉速1.05m/min，拉速变动≤0.05m/min，结晶器液面波动<3mm，中间包过热度为25℃，板坯下线堆垛缓冷24h，最终得到厚度为227mm的板坯；
(4)板坯加热：第三加热段及均热段温度控制在1270℃，带钢表面温差≤30℃，在炉时间258min；
(5)粗轧：采用1 5道次轧制，各道次压下率20.5％、22.80％、22.90％、21.50％、22.05％、21.0％，末道次出口温度1040～1070℃，中间坯厚度52mm，轧制除鳞全开；
(6)精轧：开轧温度960～1030℃，七机架热连轧，抛第二、第五架轧机轧制，各道次压下率30.50％、0％、30.30％、23.25％、0％、17.02％、12.36％，末道次出口温度840℃，机架间水全开，最高轧制速度2.2m/s，终轧温度闭环控制；
(7)层冷：选择前段冷却模式，前段冷却出口温度为580℃，冷速为36℃/s；
(8)卷取：卷取温度540℃；
(9)入库缓冷：钢卷入库堆垛缓冷24h。
该高强钢的金相照片如图2所示，组织为多边形铁素体 渗碳体 少量贝氏体，1/4处铁素体平均晶粒尺寸3.9μm，芯部晶粒度12.0级，铁素体平均晶粒尺寸3.5μm，未检测到大尺寸的异常铁素体晶粒。
对该高强钢进行力学性能测试，屈服强度662mpa，抗拉强度728mpa，伸长率18.5％，-20℃冲击功(10*10*50mm)分别为208j、225j及213j，均值215j。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种700mpa级厚规格高强钢的生产方法，其特征在于，高强钢厚度为10.0～16.0mm，化学成分及含量如下：
c：0.05％～0.07％、si<0.15％、mn：1.50％～1.80％、p<0.015％、s≤0.003％、alt：0.025％～0.050％、nb：0.030％～0.040％、ti：0.095％～0.120％、n<0.0055％、b：0.002％～0.004％，余量为fe及不可避免的杂质；
生产方法包括如下步骤：
(1)转炉冶炼；(2)lf精炼；(3)连铸浇铸；
(4)板坯加热：加热温度1240～1260℃，在炉时间180～260min；
(5)粗轧：采用1 5道次轧制或0 5道次轧制，末道次出口温度1040～1080℃，末道次压下量>20％；
(6)精轧：七机架热连轧，抛第二、第五架轧机轧制，前两架投用轧机压下率之和≥60％，末道次出口温度830～860℃；
(7)层冷：选择前段冷却模式，前段冷却出口温度控制在580～600℃，冷速≥35℃/s；
(8)卷取：卷取温度540～560℃；
(9)入库缓冷：钢卷入库堆垛缓冷。
2.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，高强钢的化学成分及含量如下：
c：0.063％、si：0.06％、mn：1.58％、p：0.014％、s：0.003％、alt：0.035％、nb：0.035％、ti：0.099％、n：0.0034％、b：0.003％，余量为fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，入炉铁水s≤0.030％，si>0.30％，铁水温度≥1290℃，终点测tso，t≥1610℃，[o]≤800ppm，不允许点吹，转炉吹炼5分钟后切换氩气，炉口压力微正压控制，中包目标n含量≤40ppm，出钢口形状良好，出钢时间4～8分钟，出钢前30秒，钢包通氩气排空包内空气，不允许散流出钢，不允许二次补加合金，出钢过程要求全程吹氩，加料管对准钢流冲击部位，防止合金料及渣料包内结砣，转炉出钢严控下渣量，渣厚≤100mm，氩站吹氩严禁爆吹，钢水裸露≤20cm。
4.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)中，进站温度≥1520℃，前期开旁通进行大搅，改善钢包透气性，到站加热升温，15min内形成白渣，过程用铝粒进行渣脱氧，终渣渣系目标为cao：53％～58％，al2o3：26％～32％，sio2≤8％，mgo≤10％，feo mno≤1.2％，精炼时间≥50min，加热时间≤30min，白渣时间≥10min，全程吹氩炉内采用微正压操作，泡沫渣覆盖钢液面，ca线加入80～110m/炉，喂线过程严格控制底吹氩压力，严禁大翻，采用二段软吹，钙前软吹≥5min，氩花直径200～300mm，钙后软吹≥15min，渣面蠕动直径100～200mm，软吹过程保证渣面蠕动且钢水不裸露，软吹及钙处理过程禁止补铝、合金及加热操作，禁止补加合金，软吹前8min禁止补al，单透气砖吹氩流量30～150nl/min。
5.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(3)中，从关闭烤包器到大包开浇持续中间包氩气置换，大包氩封吹气流量30～80l/min，塞棒吹氩2～5l/min，使用高碱度中包覆盖剂，过程无钢水裸露，大中包△als<40ppm，△alt<60ppm，中包als/alt≥0.92，中包n≤50ppm，长水口密封垫完好，长水口套正垂直于中包液面，长水口使用时间≤4h，大包水口插入深度≥200mm，浸入式水口插入深度120～140mm，严控大包下渣，浇铸尾期大包留钢3吨进行自循环；中间包每3炉排渣1次，使用大倒角结晶器，电动轻压下压下量为4mm，电磁搅拌电流强度为340a，频率为5hz，拉速1.0～1.15m/min，拉速变动≤0.05m/min，结晶器液面波动<3mm，中间包过热度10～25℃，板坯下线堆垛缓冷≥24h。
6.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(4)中，带钢表面温差≤30℃。
7.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(6)中，精轧开轧温度950～1020℃，终轧温度830～860℃，机架间水全开，轧制速度≤2.5m/s，终轧温度闭环控制。
8.一种采用如权利要求1～7任一项所述的生产方法制得的700mpa级厚规格高强钢。
技术总结