用薄板坯直接軋制的900MPa級熱軋薄鋼板及其製造方法與流程
2024-02-27 20:56:16 2
本發明涉及高強鋼生產技術領域，特別涉及一種用薄板坯直接軋制的900MPa級熱軋薄鋼板及其製造方法。
背景技術：
近年來，隨著相關領域朝著低成本、輕量化、優質化的方向發展，薄規格、超高強度鋼的需求日益增大。以工程機械為例，混凝土泵車臂架、汽車起重機伸縮臂、履帶式起重機拉板等關鍵部件已要求採用超高強度薄鋼板進行製作，以減少自重、提高設備效率、降低能耗。在汽車領域，超高強度薄鋼板已應用於車身骨架結構件和安全件。超高強度薄鋼板的應用推動了裝備輕量化與節能降耗，提高了其安全性，產生了顯著的經濟效益和社會效益。
傳統的超高強度薄鋼板的生產工藝為熱軋後進行熱處理+冷軋，或熱軋後進行淬火+回火熱處理(調質處理)，採用上述方式存在生產工藝繁瑣、流程長、能耗高等問題。
技術實現要素：
本發明提供一種用薄板坯直接軋制的900MPa級熱軋薄鋼板及其製造方法，解決現有技術中超高強度薄鋼板生產工藝繁瑣、流程長、能耗高的技術問題。
為解決上述技術問題，本發明提供了一種用薄板坯直接軋制的900MPa級熱軋薄鋼板，所述鋼板的化學成分範圍為C：0.050～0.070％，Si：0.10～0.22％，Mn：1.2～2.1％，Ti：0.08～0.14％，Mo：0.29～0.52％，V：0.16～0.33％，Cr：0.23～0.30％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，N：≤0.008％，其餘為Fe和不可避免的雜質。
一種用薄板坯直接軋制900MPa級熱軋薄鋼板的製造方法，依次包括以下工藝步驟：鐵水脫硫、轉爐吹煉、吹氬、精煉、連鑄、均熱、七機架精軋、層流冷卻以及卷取；
其中，精煉過程進行合金化處理後的鋼水的化學成分範圍為C：0.050～0.070％，Si：0.10～0.22％，Mn：1.2～2.1％，Ti：0.08～0.14％，Mo：0.29～0.52％，V：0.16～0.33％，Cr：0.23～0.30％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，N：≤0.008％，其餘為Fe和不可避免的雜質。
進一步地，在所述連鑄過程中，控制連鑄坯厚度為50～60mm；鑄坯拉速為3.8～4.5m/min；鑄坯入爐溫度為870～953℃，出爐溫度為1220～1250℃。
進一步地，在所述七機架精軋過程中，精軋第1、2機架軋制壓下率控制在50～60％，終軋溫度為850～880℃。
進一步地，在所述層流冷卻過程中，採用前段快冷工藝。
進一步地，在所述卷取過程中，控制卷取溫度為580～610℃。
本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
本申請實施例中提供的用薄板坯直接軋制的900MPa級熱軋薄鋼板及其製造方法，基於薄板坯連鑄連軋流程，採用Ti-Mo-V複合微合金化技術，並配合控軋控冷工藝，使鋼板屈服強度在熱軋工藝條件下就能達到900MPa級以上，從而可以取消軋後調質熱處理。這對於簡化生產流程、減小鋼板內應力和提高板形質量具有重要作用。與傳統調質型900MPa級鋼主要依靠馬氏體相變強化不同的是，本發明鋼板的主要強化機理為納米級微合金碳化物的沉澱強化與鐵素體超細晶強化，採用本發明生產的鋼板在具有高強度的同時也具有較好的塑性。另一方面，利用薄板坯直接軋制屈服強度≥900MPa，抗拉強度≥950MPa，延伸率A≥15％的熱軋薄鋼板，取消了軋後淬火和回火熱處理工藝，能有效地簡化生產流程、降低生產能耗。
附圖說明
圖1為本發明實施例1提供的光學顯微圖片；
圖2為本發明實施例1提供的碳萃取復型試樣的透射電鏡照片.
具體實施方式
本申請實施例通過提供一種用薄板坯直接軋制的900MPa級熱軋薄鋼板及其製造方法，解決現有技術中超高強度薄鋼板生產工藝繁瑣、流程長、能耗高的技術問題。
為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細說明，應當理解本發明實施例以及實施例中的具體特徵是對本申請技術方案的詳細的說明，而不是對本申請技術方案的限定，在不衝突的情況下，本申請實施例以及實施例中的技術特徵可以相互組合。
本實施例提供一種用薄板坯直接軋制的900MPa級熱軋薄鋼板，所述鋼板的化學成分範圍為C：0.050～0.070％，Si：0.10～0.22％，Mn：1.2～2.1％，Ti：0.08～0.14％，Mo：0.29～0.52％，V：0.16～0.33％，Cr：0.23～0.30％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，N：≤0.008％，其餘為Fe和不可避免的雜質。
並提供一種針對上述產品的軋制方法，依次包括以下工藝步驟：鐵水脫硫、轉爐吹煉、吹氬、精煉、連鑄、均熱、七機架精軋、層流冷卻以及卷取。
具體而言，在所述連鑄過程中，控制連鑄坯厚度為50～60mm；鑄坯拉速為3.8～4.5m/min；鑄坯入爐溫度為870～953℃，出爐溫度為1220～1250℃。
在所述七機架精軋過程中，精軋第1、2機架軋制壓下率控制在50～60％，終軋溫度為850～880℃。
在所述層流冷卻過程中，採用前段快冷工藝。
在所述卷取過程中，控制卷取溫度為580～610℃。
基於薄板坯連鑄連軋流程，利用含Ti多元複合微合金化技術，並配合控軋控冷工藝，使鋼板屈服強度在熱軋工藝條件下就能達到900MPa級以上，從而可以取消軋後調質熱處理。這對於簡化生產流程、減小鋼板內應力和提高板型質量具有重要作用。與傳統調質型900MPa級鋼主要依靠馬氏體相變強化不同的是，本發明鋼板的主要強化機理為納米級微合金碳化物的沉澱強化與鐵素體超細晶強化，採用本發明生產的鋼板在具有高強度的同時也具有較好的塑性。另一方面，利用薄板坯直接軋制屈服強度≥900MPa，抗拉強度≥950MPa，延伸率A≥15％的熱軋薄鋼板，取消了軋後淬火和回火熱處理工藝，能有效地簡化生產流程、降低生產能耗。
針對上述化學組分及重量配比，給出以下具體說明：
C：選用超低碳設計的目的是減少鋼顯微組織中滲碳體的數量，抑制珠光體的形成，避免由不同相間電極電位差導致的電偶腐蝕，提高鋼的耐蝕性能。同時超低碳設計也有利於焊接及低溫韌性。但碳含量也不宜過低，應足以與微合金元素Nb、Ti結合形成納米級析出物，從而起到沉澱強化的作用，因此將C含量控制在0.050～0.070％。
Si：在鋼中起到固溶強化的作用，同時是脫氧元素，但其含量過高會給軋制時除鱗帶來困難，且降低鋼的焊接性能，因此將其控制在0.10～0.22％。
Mn：是鋼中重要的強韌化元素，提高鋼中的錳含量，能擴大γ區，降低轉變溫度，擴大軋制範圍，促進晶粒細化，從而增加了鋼的強韌性，衝擊轉變溫度也幾乎不發生變化，因此Mn含量控制在1.2～2.1％。
Ti：是強氮化物形成元素，其氮化物能有效釘扎奧氏體晶界，有助於控制奧氏體晶粒的長大，此外，在冷卻過程中Ti(CN)、TiC的析出，可起到沉澱強化的作用，提高鋼的機械性能，Ti含量控制在0.08～0.14％。
Mo：是強氮化物形成元素，適當的鉬含量能夠阻止奧氏體晶粒的長大，能提高合金鋼在常溫下的強度，Mo含量控制在0.29～0.52％。
V：是強碳氮化物形成元素，鋼中微量V提高鋼的強度和韌性。此外，在冷卻過程中V(CN)、VC的析出，可起到沉澱強化的作用，提高鋼的機械性能，V含量控制在0.16～0.33％。
Cr：可有效提高鋼的強度和硬度，但同時會降低塑性和韌性，Cr含量控制在0.23～0.30％。
P：有效的提高鋼的耐候性能，但其對鋼的韌性及塑性不利，其耐候性可由其他耐候元素彌補，因此將P含量控制在0.015％以下。
S：鋼中S含量過高產生的MnS夾雜會使鋼的縱橫向性能產生明顯差異，惡化低溫韌性，且會明顯降低鋼的耐候性能。S含量優選範圍在0.010％以下。
N：氮在加鈦的鋼中可與鈦結合形成氮化鈦，這種在高溫下析出的第二相有利於強化基體，並提高鋼板的焊接性能。但是氮含量高於0.007％，氮與鈦的溶度積較高，在高溫時鋼中就會形成顆粒粗大的氮化鈦，嚴重損害鋼的塑性和韌性；另外，較高的氮含量會使穩定氮元素所需的微合金化元素含量增加，從而增加成本，故將其含量控制在0.008％以下。
下面給出具體的化學組分配比和加工方法實施例，來說明本方案的技術進步。
實施例1：
精煉過程進行合金化處理後的鋼水的化學成分範圍為C：0.050％，Si：0.22％，Mn：1.6％，Ti：0.14％，Mo：0.51％，V：0.30％，Cr：0.23％，P：0.010％，S：0.007％，N：0.006％，其餘為Fe和不可避免的雜質；
冶煉並連鑄成坯，其中：連鑄坯厚度為50mm；鑄坯拉速為4.5m/min，對連鑄坯加熱，鑄坯入爐溫度為953℃，出爐溫度為1250℃；
進行軋制，精軋第1機架軋制壓下率控制在60％，精軋第2機架軋制壓下率控制在51％，終軋溫度為880℃；
進行層流冷卻，採用前段快冷，卷取溫度為591℃；
參見圖1和圖2，相關檢測結果表1所示。
表1
實施例2：
精煉過程進行合金化處理後的鋼水的化學成分範圍為C：0.056％，Si：0.21％，Mn：1.9％，Ti：0.12％，Mo：0.29％，V：0.33％，Cr：0.30％，P：0.015％，S：0.005％，N：0.008％，其餘為Fe和不可避免的雜質；
冶煉並連鑄成坯，其中：連鑄坯厚度為52mm；鑄坯拉速為4.2m/min，對連鑄坯加熱，鑄坯入爐溫度為932℃，出爐溫度為1241℃；
進行軋制，精軋第1機架軋制壓下率控制在58％，精軋第2機架軋制壓下率控制在50％，終軋溫度為850℃；
進行層流冷卻，採用前段快冷，卷取溫度為610℃；
相關檢測結果表2所示。
表2
實施例3：
精煉過程進行合金化處理後的鋼水的化學成分範圍為C：0.070％，Si：0.10，Mn：1.3％，Ti：0.09％，Mo：0.52％，V：0.25％，Cr：0.27％，P：0.009％，S：0.010％，N：0.007％，其餘為Fe和不可避免的雜質；
冶煉並連鑄成坯，其中：連鑄坯厚度為55mm；鑄坯拉速為4.1m/min，對連鑄坯加熱，鑄坯入爐溫度為902℃，出爐溫度為1237℃；
進行軋制，精軋第1機架軋制壓下率控制在55％，精軋第2機架軋制壓下率控制在60％，終軋溫度為871℃；
進行層流冷卻，採用前段快冷，卷取溫度為580℃；
相關檢測結果表3所示。
表3
實施例4：
精煉過程進行合金化處理後的鋼水的化學成分範圍為C：0.068％，Si：0.13％，Mn：1.2％，Ti：0.10％，Mo：0.32％，V：0.18％，Cr：0.29％，P：0.012％，S：0.009％，N：0.004％，其餘為Fe和不可避免的雜質；
冶煉並連鑄成坯，其中：連鑄坯厚度為57mm；鑄坯拉速為4.0m/min，對連鑄坯加熱，鑄坯入爐溫度為891℃，出爐溫度為1229℃；
進行軋制，精軋第1機架軋制壓下率控制在53％，精軋第2機架軋制壓下率控制在57％，終軋溫度為863℃；
進行層流冷卻，採用前段快冷，卷取溫度為597℃；
相關檢測結果表4所示。
表4
實施例5：
精煉過程進行合金化處理後的鋼水的化學成分範圍為C：0.062％，Si：0.17％，Mn：2.1％，Ti：0.08％，Mo：0.47％，V：0.16％，Cr：0.25％，P：0.013％，S：0.003％，N：0.005％，其餘為Fe和不可避免的雜質；
冶煉並連鑄成坯，其中：連鑄坯厚度為60mm；鑄坯拉速為3.8m/min，對連鑄坯加熱，鑄坯入爐溫度為870℃，出爐溫度為1220℃；
進行軋制，精軋第1機架軋制壓下率控制在50％，精軋第2機架軋制壓下率控制在56％，終軋溫度為861℃；
進行層流冷卻，採用前段快冷，卷取溫度為603℃；
相關檢測結果表5所示。
表5
最後所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。