一種降錳改善帶狀組織的高強度熱軋鋼帶及其製造方法
2023-09-23 13:21:00
專利名稱：一種降錳改善帶狀組織的高強度熱軋鋼帶及其製造方法
技術領域：
本發明涉及金屬材料製造技術領域，尤其涉及鋼鐵冶煉及控軋控冷技術領域，具體為一種降錳改善帶狀組織的高強度熱軋鋼帶及其製造方法。
背景技術：
熱軋鋼帶是板帶產品中用途最廣、用量最大的鋼鐵材料之一，是重要的鋼材品種，對整個鋼鐵工業的技術進步和經濟效益有著重要影響。發達國家熱軋鋼帶產量約佔熱軋鋼材的50%以上，並在國際市場競爭中居於領先地位。我國鋼鐵工業近年來產量增長較快，但高附加值產品的數量和質量較低。我國高強度熱軋鋼帶產品厚度通常大於3mm。因此，相當·一部分希望使用厚度< 3mm高強度鋼帶作原料延伸加工的用戶，只得使用冷軋鋼帶。如果能開發厚度小於3mm的薄規格的高強度熱軋鋼帶，則可代替相當一部分的高強度冷軋鋼帶使用，使加工成本大為降低。目前，高強度熱軋鋼帶為了保性能錳含量一般規定都在1.20%以上，不僅成本高，而且軋製成鋼帶後易產生較高級別(3 5級)的帶狀組織，影響冷加工性能，使熱軋高強鋼帶用途受到限制。研究表明鋼帶中的帶狀組織偏高會影響鋼冷成型性能，造成冷加工開裂；而鋼中帶狀組織形成的關鍵是Mn的偏聚，對於一般高強度熱軋鋼帶來說，當其化學成分中含碳量為O. 14%0. 20%，錳含量大於I. 20%，屬於易形成帶狀組織的成分範圍內。眾所周知，在亞共析鋼中，帶狀組織主要是由於鋼錠在凝固過程中形成枝晶偏聚，在軋制過程中延伸呈條帶狀分布。從其枝晶結晶過程來看，先生成的樹幹與樹枝間隙存在著微區成分不均勻，尤其是碳、錳、磷等元素。軋前板坯雖然溫度較高，間隙原子C的擴散係數較大，能在短時間內達到均勻，但是置換原子Mn卻因擴散係數小，很難達到均勻，因此，樹枝狀偏析保留下來。在軋制過程中，樹枝晶逐漸延伸變形，形成纖維形狀的帶狀組織。當熱軋時，富Mn的樹枝晶沿軋制方向被軋成帶狀，軋後的鋼板在冷至相變溫度時，先析出鐵素體，而鐵素體只能夠溶解微量的C，這造成先析出鐵素體區域向兩側排C，使大部分C擴散到富Mn的區域，致使該區域的奧氏體具有最大的穩定性(C、Mn降低A r3點，增加奧氏體相的穩定性)，所以，珠光體最後就在這些富C、Mn帶層生成，形成珠光體帶。另外，鋼中的MnS夾雜具有良好的熱塑性，在軋制時也沿著軋制方向延伸而呈帶狀分布，也對鋼板帶狀組織產生影響。軋後冷卻速度對帶狀組織的影響極為明顯，所有研究都證實，軋後冷卻速度越慢，帶狀越嚴重。另外，終軋溫度以及未再結晶區的變形量均對帶狀組織的形成有一定影響。為了降低鋼帶的帶狀組織，一般可以通過控制凝固時的冷卻速度，優化軋制過程中變形制度，以及通過合理控制終軋溫度和軋後冷卻速度來實現。但是對於鋼中帶狀組織的改善程度有限；較理想的方法是通過適當調整化學成分，降低鋼中的Mn含量來減輕或者消除鋼中的帶狀組織。同時通過向鋼中加入微合金元素Ti來彌補因Mn含量降低而帶來的強度的損失。與其他合金元素相比，Ti元素能起到明顯的析出強化作用和細晶強化作用，而且其生產成本明顯可以降低。
發明內容
針對以上問題，本發明的目的在於提供一種降錳改善帶狀組織的高強度熱軋鋼帶及其製造方法，通過降低鋼中Mn的含量來降低鋼帶的帶狀組織，保證帶狀組織級別< 2. O級，提高鋼帶的冷成型性能。並且通過Ti微合金化來提高鋼帶的強度水平，同時降低了高強度熱軋鋼帶的製造成本，其力學性能可以達到屈服強度彡430MPa，抗拉強度彡530MPa，延伸率26% 33%。本發明通過下述技術方案來實現
一種降錳改善帶狀組織的高強度熱軋鋼帶，其特徵在於其化學成分按重量百分比為C 0. 14% O. 17%, Si 0. 15% O. 35%,Mn 0. 40% O. 60%,P: ( O. 020%, S ·.( O. 010%, Ti O. 040% O. 060%, Alt :0. 020% O. 040%，其餘為Fe及不可避免的雜質。一種降錳改善帶狀組織的高強度熱軋鋼帶製造方法，其特徵在於製造工藝如下
1)冶煉和連鑄按本發明設定成分常規冶煉鋼水並澆注成連鑄坯，其成分按重量百分比為C 0. 14% O. 17%, Si 0. 15% O. 35%, Mn 0. 40% O. 60%, P:彡 O. 020%, S (O. 010%, Ti :0. 040% O. 060%, Alt :0. 020% O. 040%，其餘為 Fe 及不可避免的雜質；
2)軋制工藝按照上述成分冶煉和連鑄的鑄坯，冷卻至室溫，將鑄坯重新加熱至奧氏體化溫度，加熱溫度控制在1240 1280°C，保溫時間> 180min ;採用兩階段控制軋制，再結晶區軋制的開軋溫度控制在1160 1190°C，再結晶區的終軋溫度彡1020°C，再結晶區軋制每道次壓下率控制在25% 40%，中間坯在輥道上待溫，未再結晶區軋制的開軋溫度控制在930 950°C，未再結晶區累計壓下率控制在65% 70%，終軋溫度控制為830 870°C ；
3)軋後冷卻鋼帶熱軋後進入層流冷卻區進行冷卻，以15 30°C/s的冷卻速度冷卻到560 640°C進行卷取，冷卻至室溫。本發明是在碳錳鋼成分的基礎上，通過降低鋼中Mn含量，保證鋼帶獲得良好的帶狀組織級別，同時添加少量價格便宜的微合金元素Ti結合適當的控軋控冷技術，生產一種鈦微合金化低錳熱軋鋼帶，本發明鋼種成分的設計考慮了以下幾個方面
DC碳元素對鋼帶的強度、成型性能和焊接性能影響很大，它是提高材料強度最經濟最有效的元素，碳含量越高，鋼的延伸率降低，同時對焊接性能產生不利的影響，綜合考慮本發明確定碳含量的範圍為O. 14 O. 17% ；
2)Si :矽是脫氧元素，具有一定的固溶強化作用，但矽對表面質量有較大影響，綜合考慮本發明確定矽含量的範圍為O. 15 O. 35% ；
3)Mn:錳是作為固溶強化元素，同時還可以降低奧氏體向鐵素體轉變的溫度，過高的Mn含量會導致鋼板的帶狀組織明顯，綜合考慮本發明確定錳含量範圍為O. 40% O. 60% ；
4)Al:鋁是作為脫氧元素加入的，鋁還能固定鋼中的氮使之形成穩定的化合物，有效的細化晶粒，其含量小於O. 010%時，效果較小，超過O. 050%時，脫氧作用達到飽和，再高則對母材及焊接熱影響區有負面影響。綜合考慮本發明確定鋁含量範圍為O. 020% O. 040% ；
5)Ti :鈦的全固溶溫度很高，鈦的加入既能起到阻止奧氏體晶粒長大，細化晶粒的作用，也能起到沉澱強化的作用。在提高鋼的強度的同時並不降低延伸率；鈦是本發明最重要的合金元素，主要利用其析出強化的作用，而且鈦的加入也改善了鋼的焊接性能。綜合考慮本發明確定鈦含量範圍為O. 040% O. 060%。
本發明與現有技術相比，其優點在於
1)本發明成分簡單，通過降低鋼中Mn含量，結合工藝控制來改善高強度熱軋鋼帶的帶狀組織，保證帶狀組織級別< 2. O級，提高高強度熱軋鋼帶的冷成型性能；生產工藝控制容易，經層流冷卻後直接卷取就可獲得滿足性能要求的高強度熱軋鋼帶，沒有加入貴重合金元素，生產成本較低，具有良好的經濟效益和社會效益；
2)採用Ti微合金化成分設計思想，充分發揮細晶強化與析出強化等複合強化方式可生產出屈服強度彡430MPa，抗拉強度彡530MPa，延伸率26% 33%的高強度熱軋鋼帶，同時具有良好成型性和焊接性，有效實現材料厚度的減薄，實現輕量化的目的。
圖I為實施例I採用本發明製造的一種高強度熱軋鋼帶的金相顯微組織。 圖2為實施例2採用本發明製造的一種高強度熱軋鋼帶的金相顯微組織。圖3為實施例3採用本發明製造的一種高強度熱軋鋼帶的金相顯微組織。
具體實施例方式以下通過具體實施例對本發明作更詳細的描述。實施例I
本實施例的鑄坯具體成分按重量百分比為c :0. 14%，Si :0. 15%，Mn :0. 60%, P:
O.015%，S :0. 010%, Ti :0. 06%, Alt :0. 027%,其餘為Fe及不可避免的雜質，連鑄坯厚度230mmo具體生產工藝按照以下步驟進行
1)鑄坯加熱將鑄坯加熱至1240 1280°C(具體溫度計算機根據坯料厚度、生產節奏控制)，保溫190min，充分奧氏體化，確保微合金元素回溶；
2)再結晶區軋制再結晶區軋制的開軋溫度為1180°C，再結晶區的終軋溫度控制在1040°C，獲得中間坯，再結晶區軋制每道次壓下率控制在25% 40% ；
3)未再結晶區軋制待中間坯冷卻到950°C時，進行未再結晶區的軋制，終軋溫度為870°C，未再結晶區累計壓下率控制在65% 70% ；
4)軋後冷卻鋼帶終軋後進入層流冷卻區進行冷卻，以15 30°C/s的冷速冷卻到600°C卷取，獲得3. Omm厚的高強度熱軋鋼帶。力學性能測試結果如表I所示。表I實驗鋼的力學性能。
'+ WmI ReLllPa I M MPa A % [;令彎性能 +
■3.0.495610 ■ 28.0 | 合格本實施例高強度熱軋鋼帶的金相顯微組織見圖I所示，圖中顯微組織為細小的鐵素體、少量珠光體及少量針狀鐵素體的混合組織，帶狀組織輕微，< I. O級。實施例2
本實施例的鑄坯具體成分按重量百分比為c 0. 17%，Si 0. 35%，Mn :0. 55%, P :0. 020%,S 0. 003%, Ti 0. 05%, Alt :0. 020%，其餘為Fe及不可避免的雜質，連鑄坯厚度230_。具體生產工藝按照以下步驟進行1)鑄坯加熱將鑄坯加熱至1240 1280°C，保溫180min，成分奧氏體化；
2)再結晶區軋制再結晶區軋制的開軋溫度為1160°C，再結晶區的終軋溫度控制在1020°C，獲得中間坯，再結晶區軋制每道次壓下率控制在25% 40% ；
3)未再結晶區軋制待中間坯冷卻到930°C時，進行未再結晶區的軋制，終軋溫度為850°C，未再結晶區累計壓下率控制在65% 70% ；
4)軋後冷卻終軋後以15 30°C/s的冷速冷卻到560°C卷取，獲得6. Omm厚的高強度熱軋鋼帶。力學性能測試結果如表2所示。表2實驗鋼的力學性能。
權利要求
1.一種降錳改善帶狀組織的高強度熱軋鋼帶，其特徵在於其化學成分按重量百分比為C 0. 14% O. 17%, Si 0. 15% O. 35%,Mn 0. 40% O. 60%,P: ( O. 020%, S :彡 O. 010%,Ti :0. 040% O. 060%, Alt :0. 020% O. 040%，其餘為Fe及不可避免的雜質。
2.一種降錳改善帶狀組織的高強度熱軋鋼帶製造方法，其特徵在於製造工藝如下 1)冶煉和連鑄按本發明設定成分常規冶煉鋼水並澆注成連鑄坯，其成分按重量百分比為C 0. 14% O. 17%, Si 0. 15% O. 35%, Mn 0. 40% O. 60%, P 彡 O. 020%, S (O. 010%, Ti :0. 040% O. 060%, Alt :0. 020% O. 040%，其餘為 Fe 及不可避免的雜質； 2)軋制工藝按照上述成分冶煉和連鑄的鑄坯，冷卻至室溫，將鑄坯重新加熱至奧氏體化溫度，加熱溫度控制在1240 1280°C，保溫時間> 180min ;採用兩階段控制軋制，再結晶區軋制的開軋溫度控制在1160 1190°C，再結晶區的終軋溫度彡1020°C，再結晶區軋制每道次壓下率控制在25% 40%，中間坯在輥道上待溫，未再結晶區軋制的開軋溫度控制在930 950°C，未再結晶區累計壓下率控制在65% 70%，終軋溫度控制為830 870°C ； 3)軋後冷卻鋼帶熱軋後進入層流冷卻區進行冷卻，以15 30°C/s的冷卻速度冷卻到560 640°C進行卷取，冷卻至室溫。
全文摘要
本發明公開了一種降錳改善帶狀組織的高強度熱軋鋼帶及其製造方法，其化學成分按重量百分比為C0.14%～0.17%，Si0.15%～0.35%，Mn0.40%～0.60%，P≤0.020%，S≤0.010%，Ti0.040%～0.060%，Alt0.020%～0.040%；其製造方法為1)冶煉和連鑄按本發明設定成分冶煉鋼水並澆注成連鑄坯；2)軋制工藝加熱溫度控制在1240～1280℃，保溫時間≥180min；再結晶區的終軋溫度≥1020℃，未再結晶區終軋溫度控制為830～870℃；3)軋後冷卻工藝鋼帶熱軋後以15～30℃/s的冷卻速度冷卻到560～640℃進行卷取，冷卻至室溫。本發明成分設計簡單，通過降低鋼中Mn含量，結合工藝控制來改善高強度熱軋鋼帶的帶狀組織，保證帶狀組織級別≤2.0級，提高了冷成型性能；沒有加入貴重合金元素，生產成本較低。
文檔編號C22C38/14GK102943206SQ20121052309
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月9日 優先權日2012年12月9日
發明者呂瑞國, 趙徵志, 趙和明, 唐小勇, 鄒錦忠, 吳洪, 楊紅來, 劉志芳, 張延和, 楊帆, 惠亞軍, 餘小琴, 陳興福 申請人:新餘鋼鐵集團有限公司