一種高強(qiáng)度、高韌性熱軋鋼帶的生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種高強(qiáng)度、高韌性熱軋鋼帶的生產(chǎn)方法，包括煉鋼、精煉、連鑄、均熱、熱連軋、層流冷卻、卷取工藝過程，其特征在于：提高板坯窄面溫度，保證連鑄坯在扇形段矯直區(qū)域的角部溫度達(dá)到1000℃以上，該鋼的均熱工序溫度為1080℃～1130℃；熱連軋工序中終軋溫度850℃～870℃；卷取溫度為590℃～610℃。本發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)的高強(qiáng)度、高韌性熱軋鋼帶與現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品相比能夠降低生產(chǎn)成本，改善板材組織性能，具有成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度和沖擊韌性優(yōu)良的優(yōu)點。本發(fā)明生產(chǎn)的高強(qiáng)度、高沖擊韌性鋼可應(yīng)用于汽車制造和高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件制造。
【專利說明】一種高強(qiáng)度、高韌性熱軋鋼帶的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及到一種高強(qiáng)度、高韌性熱軋鋼帶的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國制造高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件主要使用的是低合金高強(qiáng)度鋼，最典型的牌號是Q345B，其中最主要的合金元素之一是錳。錳對碳鋼的力學(xué)性能有良好的影響，能提高鋼的強(qiáng)度和硬度，為保證鋼材具有足夠的強(qiáng)度，一般錳含量在0.9%~1.1%左右。
[0003]錳元素在含量不高(Wlin <0.8%)時，可以稍微提高或不降低鋼的塑性和韌性，但當(dāng)錳含量高于此值后，鋼的塑性、韌性等性能指標(biāo)隨之下降。采用現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的Q345B低合金高強(qiáng)度鋼主要存在的問題就是冷彎開裂、屈強(qiáng)比低和沖擊韌性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)以上【背景技術(shù)】，本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度、高韌性熱軋鋼帶的生產(chǎn)方法
[0005]根據(jù)上述目的，本發(fā)明整體的技術(shù)方案為:
[0006]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鈦微合金化處理后的熱軋板卷可以具有更優(yōu)良的強(qiáng)度性能，同時很大程度上改善了鋼板的韌性和冷加工成型性能。鈦的加入可以形成更為穩(wěn)定的Ti4C2S2，減少了 MnS的析出，Ti4C2S2化合物較硬，在軋制中不易變形，鋼中的長條狀MnS夾雜物便因Ti4C2S2球狀夾雜物的形成而減少，從而改善鋼板的韌性和冷彎性能。
[0007]由于鈦微合金化具有強(qiáng)韌化的作用，因此鋼中錳含量可以降低，解決了 Q345B鋼的沖擊、冷彎性能差的問題。鈦微合金`化對產(chǎn)品晶粒細(xì)化和組織改善有利，常溫及_20°C沖擊試驗表明，與現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的Q345B低合金高強(qiáng)度鋼相比較，沖擊韌性值更為理想。
[0008]鈦微合金化鋼在具備良好的冷加工性能的同時，還具有良好的可焊接性能。鈦是阻止奧氏體晶粒粗化最理想的元素，鈦的加入可以防止在焊接過程中奧氏體晶粒在高溫下過度粗化，使整個焊接處的強(qiáng)度與母材強(qiáng)度保持一致，提高鋼的焊接性能。細(xì)小的TiN粒子可妨礙高溫時的晶粒長大，可利用它們對晶粒長大的抑制作用，來控制具有高熱輸出和從800 V到500 V間漫長冷卻時間的焊接件熱影響區(qū)內(nèi)的晶粒大小。
[0009]本發(fā)明的設(shè)計原理是通過在理論上系統(tǒng)分析鋼中Mn、Ti等元素對鋼的強(qiáng)度、韌性等性能的影響，同時兼顧生產(chǎn)成本及工藝，對這種新型高強(qiáng)度、高韌性熱軋鋼帶的化學(xué)成分進(jìn)行設(shè)計，并通過控制軋制和控制冷卻的生產(chǎn)技術(shù)，由此可獲得一種成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度和沖擊韌性優(yōu)良的熱軋鋼帶。
[0010]本發(fā)明采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐+LF精煉爐+薄板坯連鑄連軋工藝，整個生產(chǎn)工藝流程為:煉鋼、精煉、連鑄、均熱、熱連軋、層流冷卻、卷取等工藝過程。
[0011]根據(jù)上述目的和整體的技術(shù)方案，本發(fā)明具體技術(shù)方案為:
[0012]1、化學(xué)成分
[0013]本發(fā)明的所述的高強(qiáng)度、高韌性熱軋鋼帶的化學(xué)組成成分)為:C:0.20%~0.23 %，S1:0.10 % ~0.20 %，Mn:0.25 % ~0.35 %，P:≤ 0.025 %，S:≤ 0.01 %，T1:0.025%~0.035%,Als:0.015 ~0.025%,Ca:0.001%~0.002%，余為 Fe 及其他不可避免的雜質(zhì)。該鋼種成分特點是:(I)避開碳含量的包晶區(qū)0.08%~0.16%； (2)控制合理的錳含量；(3)精煉采用鈦微合金化技術(shù)；(4)鋼水經(jīng)Ca處理；(5)控制較低的硫含量。
[0014]上述主要化學(xué)成分的設(shè)計依據(jù)為:
[0015]C:碳是強(qiáng)化鋼板的有效元素，但是碳含量在0.08%~0.16%范圍內(nèi)將進(jìn)入包晶區(qū)，凝固過程發(fā)生包晶反應(yīng)并伴隨δ — y相變，產(chǎn)生較大的體積收縮，鑄坯與結(jié)晶器壁之間產(chǎn)生空隙，導(dǎo)出熱量較小，坯殼減薄，在表面形成凹陷，凹陷部位冷卻和凝固速度比其他部位慢，造成出生坯殼厚度的不均勻，該范圍碳含量屬于裂紋敏感區(qū)，基于這些因素，本發(fā)明鋼中碳含量控制在0.20%~0.23%。
[0016]Mn:錳加入鋼中的主要作用為固溶強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度，同時，鋼中的Mn可與S結(jié)合成MnS并以線狀形態(tài)分布于奧氏體中，可改善鋼的塑性，是抑制板坯熱裂傾向的重要元素，基于這些因素，本發(fā)明鋼中錳含量控制在0.25%~0.35%。
[0017]T1:鈦含量與屈服強(qiáng)度和轉(zhuǎn)變溫度有密切關(guān)系，鈦含量較低時，屈服強(qiáng)度的提高因素是細(xì)晶強(qiáng)化。當(dāng)鈦含量高于0.07%后，沉淀強(qiáng)化將顯著提高屈服強(qiáng)度，但隨著沉淀強(qiáng)化的加強(qiáng)，板材脆性轉(zhuǎn)變溫度迅速提高，板材冷彎性能、沖擊性能惡化。綜合兩種因素的影響，本發(fā)明中鈦含量控制在0.025%~0.035%。
[0018]S:鋼的凝固過程中，S在奧氏體晶界的析出降低了鋼坯的高溫塑性，增加了鑄坯的熱裂紋敏感性，因此要求降低S含量，基于這些因素，本發(fā)明鋼中硫含量應(yīng)小于等于0.01%。
[0019]Ca:本發(fā)明涉及的高強(qiáng)度、高韌性鋼經(jīng)Ca處理后，鋼中的夾雜物可以有效變性為以CaS為核心的硬質(zhì)質(zhì)點，上浮后可從鋼水中去除，使鋼水潔凈度提高，鋼中Ca含量控制在
0.001%~0.002%。
[0020]2、鑄坯溫度控制
[0021]采用薄板坯連鑄連軋工藝生產(chǎn)的連鑄坯在扇形段矯直區(qū)域的角部溫度應(yīng)達(dá)到10000C以上，避開850°C~950°C的脆性溫度區(qū)。根據(jù)熱力學(xué)條件，在此溫度范圍內(nèi)TiN將析出。為減緩TiN粒子的粗化，加熱溫度宜控制在較低的范圍；另一方面，當(dāng)溫度低于1000°C后鑄坯裂紋敏感性增加。因此，鑄坯均熱溫度應(yīng)控制在1080°C~1130°C的范圍內(nèi)。
[0022]3、控制軋制和控制冷卻技術(shù)
[0023]根據(jù)Ti (C，N)析出規(guī)律，設(shè)定合理的溫度制度和冷卻制度，保證細(xì)小的Ti (C，N)粒子充分析出。在保證設(shè)備安全的情況下，制定合理的加熱制度，實現(xiàn)高精度大變形負(fù)荷分配，有利于Ti (C，N)的形變誘導(dǎo)析出，抑制熱變形過程中奧氏體晶粒的長大，提高沉淀強(qiáng)化作用。
[0024]為保證成品沖擊韌性，生產(chǎn)厚度規(guī)格在8.0mm~10.0mm的高強(qiáng)度、高韌性鋼時，精軋總壓下率必須確保大于70% ;小于8.0mm厚度的產(chǎn)品在確保精軋總壓下率的前提下，R2壓下率應(yīng)控制在48%~52%，有利于奧氏體晶粒細(xì)化，另一方面有利于軋制過程中析出細(xì)小的Ti (C，N)粒子，抑制奧氏體晶粒的長大。
[0025]終軋溫度的變化可改變相變前奧氏體的組織，降低終軋溫度，可減小相變前奧氏體晶粒尺寸，細(xì)化鐵素體晶粒，增加細(xì)晶強(qiáng)化組分；另一方面，降低終軋溫度，將誘發(fā)更多的TiC在奧氏體析出，這種析出物尺寸較大，對強(qiáng)度貢獻(xiàn)較小，卻降低了溶解在奧氏體的TiC，削弱了在低溫區(qū)析出粒子的數(shù)量，使沉淀強(qiáng)化組分隨終軋溫度下降而減少。此外，由于終軋溫度降低，使形變能升高，形變能作為相變的驅(qū)動力導(dǎo)致Y — α相變轉(zhuǎn)變溫度升高，沉淀的質(zhì)點增大，削弱了沉淀強(qiáng)化的作用，因此，終軋溫度控制在850°C~870°C的范圍內(nèi)。該鋼主要組織成分為鐵素體+珠光體，晶粒度10~11級。
[0026]對于低錳鈦微合金化工藝生產(chǎn)的高強(qiáng)度、高韌性熱軋鋼帶，從動力學(xué)角度考慮，由于鈦的擴(kuò)散激活能高，TiC析出過程是鈦長程擴(kuò)散的結(jié)果，需要一定的時間才能充分析出。如果冷卻速率過快，將抑制TiC的析出過程；同時，鈦的固溶量也將提高，對析出過程不利，使析出量減少?；谶@些因素，卷取溫度控制在590°c~610°C。為減少軋制運行中帶鋼表面殘留水對產(chǎn)品綜合性能的影響，在層流冷卻裝置后部設(shè)計安裝一套固定風(fēng)吹裝置，利用該裝置抑制帶鋼表面殘留水，穩(wěn)定卷取溫度。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:
[0028]采用本發(fā)明所述的化學(xué)成分，經(jīng)過冶煉、LF精煉處理、連鑄后澆鑄成鑄坯，經(jīng)過2道次粗軋和5道次精軋軋制至成9.5mm厚的鋼帶。從鋼帶中間部位截取若干試樣進(jìn)行分析，其化學(xué)成分如表1所示，力學(xué)性能如表2所示。其中表1為本發(fā)明實施例鋼與現(xiàn)有技術(shù)對比例鋼化學(xué)成分對比表，表2為本發(fā)明實施例鋼帶與現(xiàn)有技術(shù)對比例鋼帶力學(xué)性能對比表，其中，1-4#為本發(fā)明實施例，5-6#為現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的Q345B低合金高強(qiáng)度鋼對比例。
[0029]表1本發(fā)明實施例鋼與現(xiàn)有技術(shù)對比例-化學(xué)成分對比表
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度、高韌性熱軋鋼帶的生產(chǎn)方法，其鋼的化學(xué)成分(wt% )為:C:0.20%~.0.23 %, S1:0.10 % ~0.20 %，Mn:0.25 % ~0.35 %，P:≤ 0.025 %，S: ^ 0.01 %, Ti:.0.025%~0.035%,Als:0.015 ~0.025%,Ca:0.001%~0.002%，余為 Fe 及其他不可避免的雜質(zhì)，包括煉鋼、精煉、連鑄、均熱、熱連軋、層流冷卻、卷取工藝過程，其特征在于: (1)、板坯連鑄工序時，提高板坯窄面溫度，保證連鑄坯在扇形段矯直區(qū)域的角部溫度達(dá)到1000°C以上，避開850°C~950°C的脆性溫度區(qū)， (2)、該鋼的均熱工序溫度為1080°C~1130°C， (3)、熱連軋工序中終軋溫度850°C~870°C，成品厚度規(guī)格在8.0mm~10.0mm之間的精軋總壓下率大于70% ;小于8.0mm厚度的產(chǎn)品在確保精軋總壓下率的前提下，R2壓下率應(yīng)控制在48%~52%， (4)、卷取溫度為59 0°C~610°C。
【文檔編號】C21D8/02GK103805850SQ201210454737
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月1日
【發(fā)明者】孫利軍, 樸峰云, 王曉春, 王韶光, 關(guān)春立, 王春成, 于大海, 李松波, 柴超, 尚冰, 李春雷, 韓立海, 謝勇 申請人:通化鋼鐵股份有限公司