CN101130847B - 中薄板坯连铸连轧双相钢板及其制造方法 - Google Patents

中薄板坯连铸连轧双相钢板及其制造方法 Download PDF

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本发明提供一种中薄板坯连铸连轧双相钢板及其制造方法。钢板成分(重量%)为C:0.04%~0.11%、Si:0.02%~1.5%、Mn:0.6%~2.50%、Cr:0.02%~2.0%,还可含有Mo或Ti,余量为Fe和不可避免的杂质;钢板显微组织:基体相是铁素体,第二相主要是马氏体。制造工艺:板坯连铸→直接热装→加热→粗轧→精轧→冷却→卷取,采用中薄板坯连铸,铸坯直接热装温度≥400℃,铸坯加热到1150~1300℃,保温2小时以上后粗轧,精轧出口温度800~950℃,冷却至650℃以下卷取。该钢板化学成分简单,容易冶炼,且具有高的抗拉强度、延展性和冲压成形能力等特点。用于汽车车轮等结构件可减轻车重,降低油耗,提高汽车的安全等级,极具经济效益和社会效益。

Description

中薄板坯连铸连轧双相钢板及其制造方法
技术领域
本发明属于热轧钢板及其制造技术,尤其涉及一种采用中薄板坯连铸连轧生产线生产具有双相组织的钢板及其制造方法。
背景技术
双相钢是由低碳钢或低合金高强度钢经临界区处理或控制轧制而得到的,主要由铁素体和马氏体所组成的一种高强度钢。它主要由铁素体(F)+少量(<25%)转变相(一般为马氏体M)组成。这种钢是1968年由美国首先提出的,直到1975年,Hayami和Furukawa对这类钢的显微组织,化学成分,机械性能和成型性作了完整的描述后,双相钢才被人们所认识。双相钢的组织特点是在软的铁素体基体上弥散分布着硬质的岛状马氏体。马氏体赋予材料强度,铁素体赋予材料塑性和韧性。其特点表现为具有高的抗拉强度,低的屈强比、无屈服延伸、初始加工硬化速率高以及强度和延性匹配好等特点,同时具有良好的成形性。双相钢以其良好的强塑性匹配和优异的冷成型性已广为汽车行业应用。
申请号为03129485.5的中国专利“超细晶粒低碳低合金双相钢板及其制造方法”介绍了一种超细晶粒低碳低合金双相钢板,其抗拉强度大于690MPa,总拉伸延伸率大于20%,屈强比小于0.75,钢板中形成两相组织,其中铁素体体积分数85%~65%,马氏体体积分数15%~35%。所述钢板包含铁以及C:0.03%~0.12%、Mn:0.1%~2.0%等元素。钢板的制造方法为:坯料经过奥氏体与铁素体两相区保温,然后进行两相区轧制,累积压下量65%~85%,终轧温度同时高于650℃和Ar1;轧制后快速冷却至室温。该专利技术采取相应的化学成分在奥氏体和铁素体两相区轧制,然后快冷至室温。其不足之处是:两相区轧制易产生混晶;轧后快冷至室温需要有较大的冷却能力及轧机卷取能力,且不易保证板形。
申请号为951919183.0的中国专利“韧性和焊接性良好的双相钢板的制造方法”介绍了一种包含铁素体和马氏体/贝氏体相,该铁素体相主要含有钒和铌的碳化物或碳氮化物析出物的高强度钢组合物是通过在高于奥氏体重结晶温度下的第一次轧制,低于奥氏体重结晶温度的第二次轧制,在Ar3转变点和500℃之间的冷却;及冷却到约400℃以下而制成。该钢的化学成分(重量%)为C:0.05%~0.12%、Si:0.01%~0.50%、Mn:0.40%~2.0%、Nb:0.03%~0.12%、V:0.05%~0.15%、Mo:0.2%~0.8%、Ti:0.015%~0.03%、Al:0.01%~0.03%。该专利技术的应用对象为管线用钢板,轧后冷却至400℃以下,同样需要较大的卷取能力及钢板板形的良好保证,一般钢厂不具备此能力。
发明内容
本发明目的是提供一种卷取温度较高的中薄板坯连铸连轧双相钢板及其制造方法。
本发明中薄板坯连铸连轧双相钢板的成分(重量%)为C:0.04%~0.11%、Si:0.02%~1.5%、Mn:0.6%~2.50%、Cr:0.02%~2.0%,余量为Fe和不可避免的杂质;钢板显微组织为:基体相为铁素体,其体积分数占90%~70%,第二相主要是马氏体,可有少量贝氏体和/或残余奥氏体,其体积分数占10%~30%。本发明所述双相钢板的成分中还可含有Mo:0.001%~0.7%,还可再含有Nb:0.01%~0.09%。本发明所述双相钢板的成分中也可还含有Ti:0.01%~0.20%。
本发明中薄板坯连铸连轧双相钢板的制造方法,包括板坯连铸→直接热装→加热→粗轧→精轧→冷却→卷取,其特征在于所述的连铸为中薄板坯连铸,连铸坯厚度为70mm~200mm,铸坯直接热装温度≥400℃,铸坯加热到1150~1300℃后,保温2小时以上再进行粗轧,铸坯粗轧后加盖保温罩,精轧出口温度为800~950℃,冷却至650℃以下卷取。本发明所述的冷却为三段冷却,I段目标温度≥720℃,冷速10~20℃/s;II段空冷时间大于2秒;III段以大于10℃/s的冷却速度冷却至卷取温度。
本发明双相钢板的成分设计说明:
C:为保证钢具有较大的铁素体析出区,碳量要低,碳高时由于铁素体相变温度低,铁素体转变被抑制,对奥氏体和铁素体两相分离不利。而当碳太低时,则不易得到双相组织。因此,选在0.04%~0.11%间。
Si:加速冷却期间多边形铁素体的形成,促进碳在奥氏体中富集,使残余奥氏体稳定,同时提高钢的强度和延性,故选在0.02%~1.5%。
Mn:提高淬透性,Mn高时,不但推迟珠光体转变,同时也抑制铁素体的析出。使冷却速度窗口变小,贝氏体转变区域向左移,使钢对工艺条件的敏感性变大。Mn太低时易引起珠光体转变,故范围选在0.6%~2.50%。
Cr、Mo:显著提高淬透性,推迟珠光体生成,使贝氏体生成区左移,扩大卷取窗口。选择范围分别为Cr:0.02%~2.0%、Mo:0.001%~0.7%。
Nb:微合金强化元素,起细化晶粒、弥散强化作用,过低作用不明显,过高不必要且增加成本。按实际性能的需要,作为可供选择元素。选择范围为0.01%~0.09%。
Ti:微合金强化元素,起细化晶粒、弥散强化作用。与硫结合改善硫化物夹杂形态,同时可固定钢中多余的氮。过低作用不明显,过高不必要且增加成本,按实际性能的需要,作为可供选择元素。选择范围为0.01%~0.20%。
S、P为对性能影响不良元素,在生产可能的情况下,越低越好。
本发明所述双相钢板的制造工艺设计:
1.生产工艺路线:铁水深脱硫→转炉冶炼→炉外精炼→中薄板坯连铸→直接热装→加热→粗轧→保温罩→精轧→层流冷却→卷取。
2.生产步骤:
a.铁水经深脱硫处理后经转炉冶炼,然后进行炉外精炼,接下来进行连铸,连铸坯规格:70mm~200mm×宽度。铁水深脱硫的目的主要使硫含量尽量低,炉外精炼是使钢质更加纯净;
b.铸坯直接热装,热装温度≥400℃,铸坯加热到1150~1300℃,保温2小时以上,再进行粗轧开坯,然后加盖保温罩。一定的加热温度及保温时间是保证钢中合金元素的充分固溶,使成分均匀化。保温时间低于2小时达不到效果,高于5小时造成能源浪费,因此优选为2~5小时。同样,加热温度低于1150℃加入元素固溶不好,而高于1300℃使原始组织晶粒粗大,亦会引起过热、过烧现象,因此优选为1150~1300℃。粗轧后加盖保温罩目的是保证粗轧板坯温度均匀,为后续的精轧做准备;
c.精轧出口温度800~950℃,目的是尽量保证钢板晶粒细化;
d.轧后采用层流冷却,冷却分为三个阶段,I段冷却目的是轧后快速进入铁素体区,II段空冷目的是获得70%~90%的铁素体,III段快速冷却目的在避开珠光体生成的同时,冷至卷取区域,从而获得10%~30%的马氏体为主的第二相组织。
I段目标温度≥720℃。此段目的是精轧后钢板快速进入铁素体区域,低于720℃或高于800℃都离铁素体区域较远,故优选为720~800℃。同样原因,选择冷速为10~20℃/s;II段空冷时间大于2秒。此段目的为得到一定体积分数的铁素体,低于2秒铁素体析出时间较短,析出量少。高于8秒会引起珠光体转变,导致力学性能恶化,故优选为2~8秒;III段以大于10℃/s的冷却速度冷却至卷取温度。冷却速度低于10℃/s会导致奥氏体中析出铁素体和珠光体混合组织,力学性能恶化,优选大于20℃/s,可抑制冷却过程中晶粒长大,从而获得足够的以马氏体为主的第二相。
3.双相钢板的组织特征及性能:
最终得到的钢板显微组织是钢板显微组织为:基体相为铁素体,第二相主要是马氏体,也可有少量贝氏体和/或残余奥氏体。其中铁素体的体积分数占90%~70%,第二相的体积分数占10%~30%。第二相均匀弥散地分布在基体相中。该双相钢板的抗拉强度在600N/mm2以上,屈强比低于0.70,延伸率超过25%。
依据一定成分及对应热轧条件和随后的特殊冷却模式条件下钢的组织变化机理,通过对显微组织和材料性能之间关系的研究,采用中薄板坯连铸连轧生产热轧双相钢板(4mm)由两相组织组成,为具有双相组织优异综合性能的高强度钢。这种钢的化学成分简单,容易冶炼;采用中薄板坯连铸连轧生产线直接热轧出的双相钢板具有高的抗拉强度,延展性强,冲压成形能力高。用于汽车车轮、保险杠、梁等结构件可减轻车重,降低油耗。同时能量吸收的能力强,能够抵御撞击时的塑性变形,显著提高汽车的安全等级,具有很强的市场竞争力,能为企业带来巨大的经济效益和社会效益。
具体实施方式
本发明实施例如下:将连铸坯(170mm×1500mm)加热到1150~1300℃,保温2~5小时后进行粗轧,粗轧后加盖保温罩,然后多道次大压下精轧,终轧温度800~950℃,轧后采用层流冷却,冷却分为三个阶段,I段:目标温度为720~800℃,冷速10~20℃/s;II段:空冷2~8秒;III段:以大于20℃/s的冷却速度冷至卷取温度,卷取温度小于650℃。钢板的成品厚度4mm。本发明5个实施例的具体钢种成分见表1,轧制的实际制度见表2,钢板的各项性能指标见表3。
                                        表1本发明双相钢板的熔炼成分                                               (wt,%)
  成分   C   Si   Mn   P   S   Nb   Ti   Cr   Mo   Als
  A   0.060   1.001   1.474   0.011   0.0014   0.049   -   0.10   0.272   0.044
  成分   C   Si   Mn   P   S   Nb   Ti   Cr   Mo   Als
  B   0.049   0.89   1.13   0.015   0.0092   0.041   -   0.28   0.25   0.020
  C   0.057   0.97   1.43   0.015   0.0093   -   -   0.30   0.26   0.041
  D   0.062   0.20   1.80   0.015   0.0069   -   0.015   0.20   -   0.0032
  E   0.077   1.14   1.40   0.015   0.0081   -   -   0.80   -   0.0046
                 表2本发明双相钢板的实际轧制制度
                 表3本发明双相钢板的各项性能
编号 R<sub>p0.2</sub>,N/mm<sup>2</sup> Rm,N/mm<sup>2</sup> R<sub>p0.2</sub>/Rm A,% 冷弯:B=35mm,d=aα=180°
  1   440   680   0.65   25 合格
  2   420   660   0.64   26 合格
  3   415   650   0.64   27 合格
  4   390   630   0.62   28 合格
  5   385   640   0.60   27 合格

Claims (1)

1.一种中薄板坯连铸连轧双相钢板的制造方法,包括板坯连铸→直接热装→加热→粗轧→精轧→冷却→卷取,所述钢板的成分(重量%)为C:0.04%~0.11%、Si:0.02%~1.5%、Mn:0.6%~2.50%、Cr:0.02%~2.0%、Mo:0.001%~0.272%,还含有Nb:0.01%~0.09%或Ti:0.01%~0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质;钢板显微组织为:基体相为铁素体,其体积分数占90%~70%,第二相主要是马氏体,还含有少量贝氏体和/或残余奥氏体,其体积分数占10%~30%,其特征在于所述的连铸为中薄板坯连铸,连铸坯厚度为70mm~200mm,铸坯直接热装温度≥400℃,铸坯加热到1150~1300℃后,保温2小时以上再进行粗轧,精轧出口温度为880~950℃,冷却为三段冷却,I段目标温度≥720℃,冷速10~20℃/s;II段空冷时间大于2秒;III段以大于10℃/s的冷却速度冷却至650℃以下卷取,铸坯粗轧后加盖保温罩。
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