含有微合金添加劑的薄鑄鋼帶制品及其制造方法
【專利說明】含有微合金添加劑的薄鑄鋼帶制品及其制造方法
[0001 ] 本申請是申請?zhí)枮?00880023586.6、申請日為2008年5月6日、發(fā)明名稱為"含有微 合金添加劑的薄鑄鋼帶制品及其制造方法"的發(fā)明專利申請的分案申請。
[000引相關(guān)申請
[0003] 本PCT申請要求2007年5月6日申請的序列號為No. 11/744,881的美國專利申請的 優(yōu)先權(quán)，而序列號為No. 11/744,881的美國專利申請又是2005年10月20日提交的序列號為 No. 11/255,604的申請的部分連續(xù)申請。本申請還要求2007年6月13日提交的序列號為 No. 60/943，781的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)。
【背景技術(shù)】
[0004] 本發(fā)明設及制造高強度薄鑄鋼帶和用雙漉連鑄機制造運種鑄鋼帶的方法。
[000引在雙漉連鑄機中，烙融金屬注入一對反向旋轉(zhuǎn)、內(nèi)部冷卻的鑄造漉之間，從而金屬 殼在移動的漉表面上凝固，并且一起被置于漉子之間的漉隙中，形成凝固的鋼帶制品，再從 鑄造漉之間的漉隙向下傳送。在此使用的術(shù)語"漉隙"是指鑄造漉靠得最緊的大致區(qū)域。烙 融金屬從鋼水包（ladle)通過由誘口盤(tundish)和位于漉隙上方的中屯、噴嘴構(gòu)成的金屬 傳送系統(tǒng)傾倒出，W形成支撐在漉子的鑄造表面上、位于漉隙上方并且沿漉隙長度延伸的 烙融金屬的鑄造池。運種鑄造池通常限定在與漉子端面保持滑動配合從而阻擋鑄造池的兩 端的耐火側(cè)板或巧之間，使烙融金屬不向外流。
[0006] 過去，通過對冷社鋼帶的恢復退火（recovery annealing)來制造帶厚度小于 3.〇111111、屈服強度為4131?3(6043。和更高的高強度低碳薄鋼帶。為了形成理想的厚度需要 進行冷社。然后冷社鋼帶被恢復退火，W提高延展性，而不明顯降低強度。然而，所獲得的鋼 帶的最終延展性仍然相當?shù)?，鋼帶所達到的總延伸率水平不超過6%，而總延伸率水平超過 6%正是一些對結(jié)構(gòu)部件的建筑規(guī)范要求結(jié)構(gòu)鋼達到的。運種恢復退火的冷社低碳鋼通常 僅適用于簡單的成形操作，例如，社制成形和彎曲。利用冷社和恢復退火的工藝流程W運樣 的最終帶厚生產(chǎn)具有高延展性的運種鋼帶在技術(shù)上是不可行的。
[0007] 過去，高強度鋼是由通過諸如妮、饑、鐵或鋼的元素微合金(microalloy)并通過熱 社達到理想的厚度和強度水平而制成的。運樣的微合金要求昂貴和高水平的妮、饑、鐵或 鋼，從而形成一般具有10-20%的貝氏體的貝氏體一鐵素體顯微結(jié)構(gòu)。參見美國專利No.6， 488,790。或者，顯微結(jié)構(gòu)可W是具有10-20%珠光體的鐵素體。熱社鋼帶導致運些合金元素 部分析出。結(jié)果，需要相當高合金水平的Nb，V，Ti或Mo元素，W為主要為鐵素體轉(zhuǎn)換的顯微 結(jié)構(gòu)提供足夠的時效硬化，W達到要求的強度水平。運些高微合金水平明顯提高所需的熱 社負荷，并限制可W經(jīng)濟并實際生產(chǎn)的熱社鋼帶的厚度范圍。在酸洗(pickling)厚度大于 3mm的產(chǎn)品范圍的較厚端的產(chǎn)品之后，運種合金高強度鋼帶可W直接用于電鍛。
[000引然而，通過在普通鋼(base steel)化學成分中利用師，V，Ti或Mo的添加劑制造厚 度小于3mm的高強度鋼帶是非常困難的，特別是寬鋼帶，原因是高社制負荷，而且在商業(yè)上 并非總是可行的。過去，需要大量的運些元素的添加劑來增強鋼的強度，另外，又導致鋼的 延伸性能的降低。過去的高強度微合金熱社鋼帶在提高強度方面效率相當?shù)停蚁喈敯?貴，還經(jīng)常需要補充其它合金元素的添加劑。
[0009] 此外，通常冷社是獲得較薄厚度的鋼帶所需要的;但是，熱社鋼帶的高強度使得運 種冷社很困難，因為需要高冷社負荷來減小鋼帶的厚度。運些高合金水平也顯著地提高可 所需的再結(jié)晶退火溫度，需要花費很多錢來建設和運行能夠完成冷社鋼帶的完全再結(jié)晶退 火所需的高退火溫度的退火作業(yè)線。
[0010] 簡而言之，由于高的合金成本、元素添加劑的相當?shù)偷男省⒃跓嵘绾屠渖缰懈呱?制負荷的困難、和所需的高再結(jié)晶退火溫度，W前所知的用Nb，V，Ti或Mo元素進行微合金操 作W生產(chǎn)高強度薄鋼帶的應用方法的不能用于經(jīng)濟的商業(yè)化生產(chǎn)。
[0011] 公開了一種鋼制品，其包括按重量計小于0.25 %的碳、0.20和2.0 %之間的儘、 0.05和0.50 %之間的娃、小于0.01 %的侶、和大約0.01 %和大約0.20 %之間的妮，該鋼制品 具有大部分由貝氏體與針狀鐵素體構(gòu)成的顯微結(jié)構(gòu)，并在固溶體(solid solution)中具有 多于70%的妮?；蛘?，妮可W少于0.1 %。該鋼制品還可W包括選自由大約0.05 %和大約 0.50 %之間的鋼、大約0.01 %和大約0.20 %之間的饑及它們的混合物組成的組中的至少一 項。
[001引該鋼制品可W具有至少340M化的屈服強度，并可W具有至少410MPa的拉伸強度。 該鋼制品可W具有至少485M化的屈服強度和至少520M化的拉伸強度。該鋼制品具有至少 6%的總延伸率。或者，總延伸率可W為至少10%。
[0013] 該鋼制品可W是薄鑄鋼帶。可選擇地，薄鑄鋼帶可W具有平均顆粒尺寸小于50納 米的、分布在鋼顯微結(jié)構(gòu)中的娃和鐵的細氧化物顆粒。
[0014] 該薄鑄鋼帶可W具有小于2.5mm的厚度?；蛘撸摫¤T鋼帶可W具有小于2.0mm的 厚度。在另一可替換實施例中，薄鑄鋼帶具有大約0.5mm至大約2mm的范圍內(nèi)的厚度。
[001引還公開了一種小于3毫米厚度的熱社鋼制品，其包括:按重量計，小于0.25%的碳、 0.20和2.0 %之間的儘、0.05和0.50 %之間的娃、小于0.01 %的侶、和大約0.01 %和大約 0.20%之間的妮，該鋼制品具有大部分由貝氏體與針狀鐵素體構(gòu)成的顯微結(jié)構(gòu)，并能夠在 20 %至40 %的壓下率下提供至少410MPa的屈服強度。該鋼制品可W具有至少485M化的屈服 強度和至少520M化的拉伸強度?；蛘?，妮可W小于0.1%。
[0016] 可選擇地，該熱社鋼制品可W具有分布在鋼顯微結(jié)構(gòu)中、平均顆粒尺寸小于50納 米的娃和鐵的細氧化物顆粒。
[0017] 該熱社鋼制品具有至少6%的總延伸率?；蛘?，總延伸率可W是至少10%。熱社鋼 制品可W具有小于2.5mm的厚度?；蛘?，熱社鋼制品可W具有小于2.0mm的厚度。在另一可替 換實施例中，熱社鋼制品可W具有大約0.5mm至大約2mm范圍內(nèi)的厚度。
[0018] 還公開了一種成卷鋼制品，其包括:按重量計，小于0.25 %的碳、0.20和2.0%之間 的儘、0.05和0.50%之間的娃、小于0.01 %的侶、和選自由大約0.01 %和大約0.20%之間的 妮、大約0.01%和大約0.20%之間的饑W及它們的混合物組成的組中的至少一項，所述鋼 制品在卷取和冷卻之后在固溶體中具有大于70%的妮和/或饑?；蛘撸菘蒞小于0.1%。
[0019] 可選擇地，該成卷鋼制品可W具有分布在鋼顯微結(jié)構(gòu)中、平均顆粒尺寸小于50納 米的娃和鐵的細氧化物顆粒。
[0020] 該成卷鋼制品可W具有至少340M化的屈服強度，并可W具有至少410MPa的拉伸強 度。該成卷鋼制品具有小于3.0mm的厚度。該鋼制品可W具有至少485M化的屈服強度和至少 520MPa的拉伸強度。
[0021] 或者，該成卷鋼制品具有小于2.5mm的厚度?；蛘?，該成卷鋼制品可W具有小于 2.0mm的厚度。在另一可替換實施例中，該成卷鋼制品可W具有從大約0.5至大約2mm范圍內(nèi) 的厚度。該成卷鋼制品具有至少6%的總延伸率?；蛘?，總延伸率可W是至少10%。
[0022] 還公開了一種時效硬化鋼制品，其包括:按重量計，小于0.25 %的碳、0.20和2.0 % 之間的儘、0.05和0.50%之間的娃、小于0.01 %的侶、和選自由大約0.01 %和大約0.20%之 間的妮、大約0.01%和大約0.20%之間的饑及它們的混合物組成的組中的至少一項，所述 鋼制品具有大部分由貝氏體和針狀鐵素體構(gòu)成的顯微結(jié)構(gòu)，并在時效硬化之后延伸率增加 且屈服強度增加?；蛘?，妮可W小于0.1%。
[0023] 此外，該時效硬化鋼制品可W包括分布在鋼顯微結(jié)構(gòu)中、平均顆粒尺寸小于50納 米的娃和鐵的細氧化物顆粒。
[0024] 根據(jù)需要，該鋼制品可W具有至少340MPa、或至少380MPa、或至少410M化、或至少 450MPa、或至少SOOMPa、或至少550MPa、或至少eOOMPa、或至650MPa的屈服強度。根據(jù)需要， 該鋼制品可W具有至少410M化、或至少450M化、或至少500M化、或至少550M化、或至少 eOOMPa、或至650MPa、或至少700MPa的拉伸強度。該時效硬化鋼制品具有小于3.0mm的厚度。 或者，該時效硬化鋼制品具有小于2.5mm的厚度?；蛘?，該時效硬化鋼制品具有小于2.0mm的 厚度。在一可替換實施例中，該時效硬化鋼制品可W具有從大約0.5mm至2mm范圍內(nèi)的厚度。 該時效硬化鋼制品具有至少6%的總延伸率?；蛘?，總延伸率可W是至少10%。
[002引一種鋼制品包括：按重量計，小于0.25 %的碳、0.20和2.0 %之間的儘、0.05和 0.50 %之間的娃、小于0.01 %的侶、和選自由大約0.01 %和大約0.20 %之間的妮與大約 0.01%和大約0.20%之間的饑組成的組中的至少一項，該鋼制品具有大部分由貝氏體和針 狀鐵素體構(gòu)成的顯微結(jié)構(gòu)，并包括分布在鋼顯微結(jié)構(gòu)中、平均顆粒尺寸小于50納米的娃和 鐵的細氧化物顆粒。或者，妮可W小于0.1 %?？蛇x擇地，該鋼制品可W包括大約0.05%和 0.50 %之間的鋼。
[0026] 一種鋼制品可W具有至少W0M化的屈服強度，并可W具有至少410M化的拉伸強 度。該鋼制品可W具有至少485M化的屈服強度和至少520M化的拉伸強度。該鋼制品具有至 少6%的總延伸率?；蛘?，總延伸率可W是至少10%。
[0027] -種時效硬化鋼制品包括：按重量計，小于0.25 %的碳、0.20和2.0 %之間的儘、 0.05和0.50 %之間的娃、小于0.01 %的侶、大約0.01 %和大約0.20 %之間的妮、該鋼制品具 有大部分由貝氏體和針狀鐵素體構(gòu)成的顯微結(jié)構(gòu)，并具有平均顆粒尺寸小于10納米的妮碳 氮化物。在本說明書和所附權(quán)利要求中碳氮化物顆粒包括碳化物、氮化物、碳氮化物及其組 合?；蛘撸菘蒞小于0.1%。
[0028] 該時效硬化鋼制品可W基本上沒有大于50納米的妮碳氮化物顆粒。該時效硬化鋼 制品可W具有至少340MPa的屈服強度，并可W具有至少410MPa的拉伸強度。該時效硬化鋼 制品可W具有至少6%的總延伸率?；蛘撸傃由炻士蒞是至少10%。
[0029] 還公開了一種制備成卷薄鑄鋼帶的方法，其包括W下步驟：
[0030] 內(nèi)部組裝冷卻漉子連鑄機，所述冷卻漉子連鑄機具有橫向定位且在其間形成漉隙 的鑄造漉，并形成位于所述漉隙上方、支撐在所述鑄造漉上、并在鄰近所述鑄造漉的端部處 被側(cè)巧限制的烙融鋼的鑄造池，
[0031] 反向旋轉(zhuǎn)所述鑄造漉，W隨著所述鑄造漉移動經(jīng)過所述鑄造池，在所述鑄造漉上 凝固出金屬殼，
[0032] 由所述金屬殼向下通過所述鑄造漉之間的所述漉隙形成鋼帶，W及
[0033] W至少10°C每秒的速度冷卻所述鋼帶，W提供運樣的成分，該成分包括：按重量 計，小于0.25%的