由高錳含量的鋼製造熱軋帶材的方法
2023-06-15 13:00:11
專利名稱：由高錳含量的鋼製造熱軋帶材的方法
技術領域：
本發明涉及由錳的重量百分比含量為12到30的高錳含量的鋼製造熱軋帶材的方法。這種鋼的特點是具有特別高的強度。
依照由DE 199 00 199 A1所知的方法，除去其它合金元素外，含7％到27％Mn的鋼，能通過薄帶鑄造製造接近最終尺寸的鋼帶，並且加工成熱軋帶材。這樣得到的材料特別適合用於汽車車身的製造。
該任務通過由含有高於12到30重量百分比的錳的鋼製造具有TWIP和TRIP特性的熱軋帶材的方法來解決，其中，熔液在兩輥鑄造機中被接近最終尺寸地鑄成厚度最大為6mm的預製鋼帶，緊接著被連續加工成熱軋帶材，在熱軋過程中，唯一的一道熱軋就軋制到熱軋帶材的最終厚度。
依照本發明高錳含量的鋼被鑄成預製材料，其尺寸接近熱軋帶材的最終尺寸。用這種方法在鑄造過程中就製造出了這種薄材料，這樣就能保證沿其全部橫斷面都基本均勻地硬化(Erstarrung)。令人驚奇的是，這種接近最終尺寸地鑄造的預製材料和用常規方法製造的具有可比性的高錳含量的鋼帶一樣，具有基本細晶粒的、均勻的組織。這種由預製材料製造的熱軋帶材具有TRIP(「變形導致的塑性」)和TWIP(「孿晶導致的塑性」)特性，並與此相應的具有很好的變形能力，這又是與高強度結合在一起的，使得它特別適合在車身製造中使用。
依照本發明所製造的材料的厚度應當儘可能的小。鑄造的預製材料越薄，硬化組織就越細，硬化引起的缺陷對繼續加工成熱軋帶材的幹擾就越少。同時用薄的鑄造的預製產品，硬化過程也容易有目的地控制。這樣在一個控制的過程中考慮以下情況，即特別是在上述種類的鋼中，硬化速度對微偏析的程度和分布有直接的影響。這還會再影響到晶粒生長和在硬化過程中出現的析出狀態，如MnS、AlN和Ti(C，N)等。因而通過有針對性的控制鑄造的預製材料的組織參數就能設定對最終產品的繼續加工性能和使用性能有決定性影響的基礎。
依照本發明鋼的鑄造在兩輥鑄造機中實現。這種已知的鑄造機型能夠製造特別薄的，極為接近熱軋帶材的最終尺寸的預製材料，該預製材料的硬化特性，特別是其硬化速度和硬化均勻性會形成最優的鑄造組織以及與此相伴隨的最優的變形性。
令人驚奇的是，由預製鋼帶只經一道工序就將熱軋帶材軋制到最終厚度，取得了特別好的工作結果。直接的、連續的緊接於鑄造過程之後的一次熱軋使鑄造過程的熱量能帶到軋制過程中，這樣就可以避免傳統的鋼錠鑄件中的在熱軋之前必需的連續不斷的重新加熱步驟。此外，鑄造熱量的「攜帶」避免了過度的晶體成長，因而附加地還支持在預製材料中形成細的組織。
由於硬化過程對最終產品的性能的特殊的影響，在把預製材料繼續加工成熱軋帶材時，在緊接著鑄造之後有一個被控制的冷卻是有利的。這使從鑄造輥子出來的預製材料能以得到對繼續加工最佳的組織為目的而有針對性地冷卻。此時的冷卻通常比在空氣中的冷卻能達到更高的冷卻速度。
試驗表明，根據最終產品的成分和希望的性能，平均的開軋溫度，即預製材料進入軋機機架時的溫度，可以在1100℃和750℃之間。
此外，只要預製材料被熱軋，熱軋帶材的性能就通過接著熱軋的有控制的冷卻被有目的地影響。
依照本發明得到的熱軋帶材「在線」例如繼續加工成冷軋帶材，原則上是可能的。然而在許多情況下，對於後續可能的加工步驟或要調整的熱軋帶材的性能，鋼帶在繼續加工的過程中被卷繞成帶材卷也是合乎目的的。
在把預製材料繼續加工成熱軋帶材時，至少分段地在保護氣氛下進行，可以避免鋼帶表面的氧化及由此造成的過度的氧化皮的生成。與此有關，如果預製材料至少在直到進入軋機機架之前處於保護氣氛下是特別有利的。
依照本發明，要使用的鋼在其它的合金元素之外還可以含有達3.5％重量的，特別是達3％重量的矽。此外可以含有達3.5％重量的，特別是達3％重量的鋁。鐵和鋁以及鐵和矽，在按本發明加工類型的鋼中形成金屬間相，該金屬間相在熱變形溫度下出現並直到室溫都是穩定的。
在根據已知的兩輥鑄造機(「雙輥」)原理建造的鑄造設備2中，在中間包7中的、在後邊要詳細說明其成分的熔液S在兩個鑄造輥子8和9之間形成的鑄造縫隙10中鑄成預製鋼帶V。鑄出的預製鋼帶V離開鑄造縫隙10以可以在小於1mm至6mm之間變動的厚度進入一個連續的輸送過程。
預製鋼帶V在其路徑上走向在鑄造縫隙10的出口之下的軋機機架4和緊接著鑄造縫隙10的出口的第一冷卻段3，由其表面上所攜帶的冷卻介質被有控制地冷卻。
在鑄造縫隙10的出口和軋機機架4之間，薄鋼帶V走過的輸送段被均熱段爐罩11圍住，在均熱段爐罩中保持有保護氣體—氣氛。以此避免鋼帶表面與周圍空氣中的氧氣接觸。
薄鋼帶V以開軋溫度AT進入軋機機架4並且其中在一道工序中軋到最終厚度。
以終軋溫度ET離開軋機機架4的熱軋帶材W直接穿過緊鄰的第二冷卻段5。在冷卻段5中熱軋帶材W用合適的冷卻介質被有控制地冷卻到卷繞溫度HT，以此溫度最終在卷繞設備6中被卷繞成帶材卷C。
在附帶的圖表中示出在鋼帶寬度內對應於澆鑄之後加工時間的開軋溫度AT、終軋溫度ET和卷繞溫度HT，這些溫度都可根據要製造的熱軋帶材的成分和所期望的性能在依照圖建造的設備上調定。通過沿著規定的邊界曲線及隨後的等溫保溫的合適的溫度操作，軋制和淬火使熱軋帶材的細晶粒組織在從軋機機架出來後被凝結，這樣在熱軋之後獲得的良好的使用性能就能被保留。特別是，預製鋼帶和熱軋帶材的溫度分布接近圖表中所示的下邊界曲線時，就能達到這種效果。
在實施例中鑄造的熔液除通常不可避免的雜質外，含有20％重量的Mn、0.003％重量的C、0.007％重量的S、3.0％重量的Si、3.0％重量的Al以及其餘為鐵。
照片1示出用
圖1所示的設備製造的熱軋帶材中的鋼的邊緣區域的放大斷面，而照片2示出其中間區域的放大斷面。它顯示出，鋼帶中有枝晶構成的組織，該組織由奧氏體和可能是含碳的第二相所組成。向鋼帶的核心顯示有明顯的組織細化。
附圖標記清單1 設備 7 中間包 AT開軋溫度2 兩輥鑄造機 8，9 鑄造輥 C 帶材卷3 第一冷卻段 10鑄造縫隙ET終軋溫度4 軋機機架 11均熱段爐罩 S 熔液5 第二冷卻段 V 薄鋼帶6 卷繞設備 W 熱軋帶材
權利要求
1.由含有12至30％重量的錳的鋼製造具有TWIP特性和TRIP特性的熱軋帶材(W)的方法，其特徵在於，熔液(S)在兩輥鑄造機(2)中被鑄成接近最終尺寸的厚度最大為6mm的預製鋼帶(V)，在鑄造之後接著繼續把預製鋼帶加工成熱軋帶材(W)，其中在一道熱軋工序中將其軋制到熱軋帶材(W)的最終厚度。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，預製鋼帶的厚度可以達到4mm，特別是可以達到2.5mm。
3.按上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，把預製鋼帶繼續加工成熱軋帶材的過程包括緊接在鑄造後的有控制的冷卻。
4.按權利要求3所述的方法，其特徵在於，該冷卻相對於在空氣中的冷卻具有更高的冷卻速度。
5.按上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，平均的軋制開始溫度(AT)，即預製鋼帶進入軋機機架(4)時的溫度，在1100°和750°之間。
6.按上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，被軋制的熱軋帶材(W)在接著熱軋之後有控制地被冷卻。
7.按上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，熱軋帶材(W)在繼續加工結束時被卷繞成帶材卷(C)。
8.按上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，把預製鋼帶繼續加工成熱軋帶材(W)至少分段地在保護氣氛下進行。
9.按權利要求8所述的方法，其特徵在於，預製鋼帶(V)至少直到進入軋機機架(4)處於保護氣氛下。
10.按上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，鋼含有達3.5％重量的，特別是3％重量的矽。
11.按上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，鋼含有達3.5％重量的，特別是3％重量的鋁。
全文摘要
依照本發明，接近最終尺寸的最大厚度為6mm的預製鋼帶(V)，由大於12％到30％重量的錳含量的鋼在兩輥鑄造機(2)中鑄造。在鑄造之後，預製鋼帶(V)繼續尤其是經過一道工序被熱軋。本發明的方法能生產儘管錳含量高但仍具有良好的變形性能的鋼帶。
文檔編號C21D8/02GK1466633SQ01816434
公開日2004年1月7日 申請日期2001年12月6日 優先權日2000年12月6日
發明者貝恩哈德·恩格爾, 迪特爾·森克, 約翰·W·施米茨, 安德烈亞斯·奧弗格爾德, 森克, W 施米茨, 亞斯 奧弗格爾德, 貝恩哈德 恩格爾 申請人:蒂森克魯伯鋼鐵股份公司