一種低成本中厚鋼板及其生產方法

2023-04-28 23:33:41

一種低成本中厚鋼板及其生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋼板及其生產方法，該生產方法包括：將鋼水連鑄得到板坯，對板坯依次進行再加熱、粗軋、精軋和冷卻，其中，以板坯的總重量為基準，板坯中含有：0.05-0.07重量%C、0.10-0.20重量%Si、1.75-1.85重量%Mn、0.05-0.08重量%V、0.15-0.25重量%Mo、0.01-0.013重量%N，其餘為Fe和不可避免的雜質。本發明的鋼板的生產方法，無需使用昂貴的鈮鐵合金，且生產出的鋼板具有較高的強度和塑性以及良好的低溫韌性。
【專利說明】一種低成本中厚鋼板及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬成分設計與熱加工【技術領域】，具體地，涉及一種低成本中厚鋼板及其生產方法。
【背景技術】
[0002]超低碳貝氏體(ULCB)鋼是近20年研製的高強度、高韌性，並具有良好的成型性能及焊接性能的新鋼系，被世界各國稱為面向21世紀的新一代鋼鐵材料。
[0003]目前，ULCB鋼主要通過在鋼中加入提高淬透性的元素如Mn、Mo、B等，並通過微合金化元素Nb、T1、Cu等，利用馳豫-析出控制相變(RCP)實現細小貝氏體板條組織及析出強化。厚鋼板採用時效處理，充分發揮Cu的彌散析出。目前國內公開的關於熱軋ULCB鋼以Nb微合金化為主，同時添加T1、B、Cr、Mo等元素以實現貝氏體組織或所需的強度水平，並且要求鋼中N含量低。在目前市場情況下，鈮的價格較高造成Nb微合金化的成本較高，並且，在對鋼水連鑄的過程中鑄坯容易產生橫向裂紋，且熱加工工藝非常複雜。
【發明內容】

[0004]本發明的目的是為了克服現有鋼種合金成本高及鑄坯橫向裂紋傾向的缺點，提供一種低成本中厚鋼板及其生產方法，該方法無需進行Nb微合金化(使用昂貴的鈮鐵合金)，且生產出的鋼板克服了鑄坯橫向裂紋傾向的缺點，具有較高的強度和塑性以及良好的低溫韌性。
[0005]本發明的發明人在研究中意外發現，通過合理設計鋼水的化學成分，適當提高V和N的含量，採用釩氮微合金化加Mo，無需使用昂貴的鈮鐵合金，即可生產出具有較高強度和塑性以及良好的低溫韌性的鋼板。
[0006]因此，為了實現上述目的，一方面，本發明提供了一種鋼板，以所述鋼板的總重量為基準，所述鋼板中含有:0.05-0.07重量％C、0.10-0.20重量％S1、l.75-1.85重量％Mn、
0.05-0.08重量％V、0.15-0.25重量％Mo、0.01-0.013重量％N，其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0007]另一方面，本發明還提供了一種鋼板的生產方法，該方法包括:將鋼水連鑄得到板坯，對所述板坯依次進行再加熱、粗軋、精軋和冷卻，其中，以所述板坯的總重量為基準，所述板坯中含有:0.05-0.07 重量 ％C、0.10-0.20 重量 ％S1、l.75-1.85 重量 ％Μη、0.05-0.08 重量挪、0.15-0.25重量％Mo、0.01-0.013重量％N，其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0008]本發明通過合理設計鋼水各種化學成分的質量比例，尤其是釩與氮的比例，採用釩氮微合金化加Mo，使生產出的鋼板具有優良的力學性能。在設計好鋼水化學成分的基礎上，無需使用昂貴的鈮鐵合金，生產得到了一種降低微合金化成本的釩氮微合金化加Mo成分設計的新型鋼種，克服了現有鋼種合金成本高及鑄坯橫向裂紋傾向等缺點，同時可保證在較寬的溫度範圍內實現性能穩定。
[0009]本發明方法採用釩氮微合金化加Mo生產鋼板，在本發明的一種優選的實施方式中，在鋼中形成釩的碳、氮以及碳氮化合物，利用釩在基體中的溶解與析出機理，通過控制精軋溫度在精軋過程中應變誘導析出氮化釩顆粒，阻止奧氏體再結晶以及奧氏體晶粒長大，特別是在精軋後的待溫過程中，利用氮化釩中溫析出產生沉澱強化作用。同時，採用超快冷技術並利用Mo促進貝氏體相變的作用，形成主要為貝氏體組成的金相組織並使碳化釩析出強化，生產得到了厚度為30-50mm、組織主要為貝氏體組成、屈服強度大於550MPa、抗拉強度大於700MPa、總伸長率大於24%、屈強比(即為屈服強度除以抗拉強度)不大於
0.80、_20°C縱向衝擊功大於90J的鋼板。
[0010]本發明的其他特徵和優點將在隨後的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發明實施例1得到的鋼板的金相顯微組織圖。
[0012]圖2是本發明實施例8得到的鋼板的金相顯微組織圖。
【具體實施方式】
[0013]以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
[0014]本發明提供了一種鋼板，以鋼板的總重量為基準，鋼板中含有:0.05-0.07重量 %C、0.10-0.20 重量 ％S1、l.75-1.85 重量 %Μη、0.05-0.08 重量 ％V、0.15-0.25 重量 ％Mo、
0.01-0.013重量％N，其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0015]本發明中，鋼板中含有的不可避免的雜質為本領域技術人員所公知，例如包括S、P和O等。
[0016]本發明中，鋼板的厚度可以為30_50mm。
[0017]本發明還提供了一種鋼板的生產方法，該方法包括:將鋼水連鑄得到板坯，對板坯依次進行再加熱、粗軋、精軋和冷卻，其中，以板坯的總重量為基準，板坯中含有:0.05-0.07重量 ％C、0.10-0.20 重量 ％S1、l.75-1.85 重量 ％Μη、0.05-0.08 重量 ％V、0.15-0.25 重量 ％Mo、
0.01-0.013重量％N，其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0018]在本發明中，採用釩氮微合金化加Mo生產高強度鋼板，在鋼中形成釩的碳、氮以及碳氮化合物，利用釩在基體中的溶解與析出機理，特別是在精軋後的待溫過程中，利用VN中溫析出產生沉澱強化作用。氮元素不僅價格低廉，而且相比於VC，VN的穩定性較高，即VN具有更低的自由能，增加氮有利於釩的析出，在鋼板的強度不變的情況下，通過添加廉價的氮可以降低釩的使用量，並且，該生產方法中，無需使用昂貴的鈮鐵合金，因而，利用該生產方法降低了高強度鋼板的生產成本。
[0019]並且，本發明中，通過合理設計各種成分的化學質量比例，尤其是釩與氮的比例，採用釩氮微合金化加Mo，使生產出的鋼板具有優良的力學性能。在設計好鋼水化學成分的基礎上，採用例如TMCP的控制軋制和控制冷卻技術，達到優化鋼板的金相組織和力學性能的目的。
[0020]在本發明中，首先煉好的鋼水不經真空處理直接連鑄(例如採用二冷水控制連鑄)，並且可以在結晶器的下端對鑄坯施以輕壓以防止枝晶偏析。
[0021]然後，將連鑄得到的板坯在加熱爐中再加熱。板坯被加熱至的溫度需要考慮原始奧氏體晶粒的粗化程度和合金元素的固溶程度等，在能夠保證合金元素固溶的較低的溫度下對板坯進行適宜時長的熱處理，從而保證合金元素固溶同時防止奧氏體晶粒粗化。優選情況下，對板坯再加熱時，將板坯加熱至1150-1200°C。
[0022]本發明中，對板坯採用兩階段控制軋制，即粗軋為在奧氏體再結晶區軋制、精軋為在奧氏體未結晶區軋制。
[0023]在粗軋(奧氏體再結晶區軋制)時，通過奧氏體反覆再結晶使奧氏體晶粒細化，這樣由奧氏體相變生成的最終組織也將是細化的，從而提高鋼板的韌性。本發明中，為了與板坯在加熱爐中到達的溫度相對應，優選情況下，粗軋的開軋溫度為1100-1130°C。粗軋的終軋溫度為1040-1070°C。為了保證鋼板沿整個厚度方向的晶粒均勻，並且保證後續的精軋過程中也能夠有足夠大的總壓下率，從而不會導致組織粗大，因而，粗軋的總壓下率優選為60-67%。
[0024]本發明的發明人在研究中發現，當精軋的開軋溫度為850-920°C，優選為860-880 V時，精軋在奧氏體未結晶區內並且在氮化釩的析出溫度範圍內進行，且使得精軋能夠在釩在奧氏體中析出的動力最大，並使奧氏體中較短時間內析出較多的氮化釩，可以延遲奧氏體再結晶。同時，精軋的終軋溫度不僅對冷卻速度產生影響，而且終軋溫度不宜過高或過低。本發明的發明人進一步發現，當精軋的終軋溫度為830-850°C，優選為830-840°C時，既能夠避免終軋溫度過高造成最終組織不能得到充分細化，使鋼板韌性變差的缺陷，又能避免終軋溫度過低造成鐵素體加工變形，導致鐵素體相過多而使強度不足的缺陷。基於其它的軋制條件，精軋的總壓下率可以設置為55-75%，以使最終組織足夠細小，生產出的鋼板的力學性能優良。
[0025]本發明中，在軋制後，在開始加速冷卻前進行適當的待溫，以保證在待溫過程中使VN充分析出，強化相變後的產物。因此，冷卻開始溫度控制在相變點溫度附近，可以保證VN充分析出以及冷卻後的組織主要為貝氏體組織。
[0026]本發明的發明人在研究中進一步發現，針對本成分鋼，在冷卻時，冷卻入口溫度(熱軋板進入冷卻段時的溫度)為770-800°C，優選為780-790°C ;冷卻的速度為20_25°C /s，優選為22-24°C /s ;冷卻出口溫度(熱軋板離開冷卻段時的溫度)為450-500°C，優選為480-490°C時，能夠使得鋼板的最終組織為貝氏體+少量鐵素體，不會出現其它如珠光體或馬氏體的組織。而且，由於軋制之後的冷卻過程中有VC析出，冷卻的速度過慢時雖然會使VC析出量增加、有利於提高析出強化效果，但是卻會生成過多的鐵素體以及鐵素體晶粒長大而造成強度和韌性惡化；冷卻的速度過快則會造成鋼板的組織不均勻，並且無法保證有足夠的時間而使VC能夠充分地析出，因而，冷卻的速度為20-25°C /s，優選為22-24°C /s。
[0027]本發明中，在對板坯進行精軋時可以將板坯(即中間坯)精軋至30_50mm的厚度。即，本發明的方法生產的鋼板的厚度可以為30-50mm，並且在本發明的一種優選的實施方式中，生產得到的鋼板的金相組織主要為貝氏體組成(貝氏體+少量鐵素體)，屈服強度大於550MPa、抗拉強度大於700MPa、總伸長率大於24%，屈強比不大於0.80，_20°C縱向衝擊功大於 90J。
[0028]實施例
[0029]以下的實施例將對本發明作進一步的說明，但並不因此限制本發明。
[0030]以下實施例中，按照GB/T228規定的方法檢測屈服強度、抗拉強度和總伸長率，按照GB/T229-2007規定的方法檢測_20°C縱向衝擊功。[0031]進行顯微組織觀察所用光學顯微鏡購自德國萊卡公司，型號為LEICADM6000M。
[0032]成品鋼板中貝氏體的含量根據金相顯微組織圖中貝氏體所佔的面積百分比來確定。
[0033]實施例1-10
[0034]本實施例用於說明本發明的鋼板及其生產方法。
[0035]在200噸轉爐上煉好鋼，得到組成如表1所示的鋼水，並將該鋼水連鑄成300mmX1700mmX 10020mm (厚度X寬度X長度)的板坯，將連鑄得到的板坯依次進行再加熱、粗軋、精軋和冷卻，並最終製得鋼板。其中，採用天然氣加熱爐對板坯加熱、採用TMCP技術對板坯進行控制軋製得到熱軋板並採用層流冷卻方式對所述熱軋板進行控制冷卻得到最終的鋼板，在天然氣加熱爐中將板坯加熱至的溫度(板坯加熱溫度)、粗軋的開軋溫度、粗軋的終軋溫度、精軋的開軋溫度、精軋的終軋溫度、冷卻的速度、冷卻入口溫度和冷卻出口溫度分別如表2所示，粗軋的總壓下率、精軋的總壓下率、連鑄得到的板坯的厚度、粗軋得到的中間坯的厚度以及成品鋼板的厚度分別如表3所示。
[0036]表1
[0037]
【權利要求】
1.一種鋼板，其特徵在於，以所述鋼板的總重量為基準，所述鋼板中含有:0.05-0.07重量 ％C、0.10-0.20 重量 ％S1、l.75-1.85 重量 ％Μη、0.05-0.08 重量 ％V、0.15-0.25 重量 ％Mo、0.01-0.013重量％N，其餘為Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的鋼板，其中，所述鋼板的厚度為30-50mm。
3.一種鋼板的生產方法，其特徵在於，該方法包括:將鋼水連鑄得到板坯，對所述板坯依次進行再加熱、粗軋、精軋和冷卻，其中，以所述板坯的總重量為基準，所述板坯中含有:0.05-0.07 重量 ％C、0.10-0.20 重量％S1、l.75-1.85 重量 ％Μη、0.05-0.08 重量 ％V、0.15-0.25重量％Mo、0.01-0.013重量％N，其餘為Fe和不可避免的雜質。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述精軋的開軋溫度為850-920°C，優選為860-8800C ;所述精軋的終軋溫度為830-850°C，優選為830_840°C。
5.根據權利要求3所述的方法，其中，在冷卻時，冷卻入口溫度為770-800°C，優選為780-7900C ;冷卻的速度為20-25°C /s，優選為22_24°C /s ;冷卻出口溫度為450-500°C，優選為 480-490°C。
6.根據權利要求3所述的方法，其中，對所述板坯再加熱時，將所述板坯加熱至1150-1200。。。
7.根據權利要求3所述的方法，其中，所述粗軋的總壓下率為60-67%。
8.根據權利要求3所述的方法，其中，所述精軋的總壓下率為55-75%。
9.根據權利要求3所述的方法，其中，所述粗軋的開軋溫度為1100-1130°C，粗軋的終軋溫度為1040-1070°C。
10.根據權利要求3所述的方法，其中，在對板坯進行精軋時將板坯精軋至30-50mm的厚度。
【文檔編號】C21D8/02GK103911546SQ201410154863
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】楊雄飛, 張開華, 陳永, 蔣仁貴, 姚永國 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司