CN101831587A - 一种600MPa级热轧钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种600MPa级热轧钢板及其制造方法，其成分为C：0.031％～0.12％、Si：0.01～0.45％、Mn：0.20％～1.00％、P≤0.04％、S≤0.007％、Ti：0.03％～0.12％、Bs：0.001％～0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质；其生产方法包括冶炼、连铸和热轧，板坯经1180～1260℃加热均匀后，在高于1000℃时进行粗轧，在1100～980℃开始精轧，终轧温度为950～880℃，经0～15S后以大于20℃/S的冷却速度冷却，并在500～690℃进行卷取。本发明不添加Nb和Mo等贵重元素，通过在轧制过程中控制组织状态便能获得具有600MPa以上的屈服强度和良好的焊接性能、冷成型性能的热连轧钢板。本发明大幅降低了该级别钢板的制造成本，经济效益显著。

Description

一种600MPa级热轧钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金产品技术领域，尤其涉及一种低合金高强度热轧带钢及其生产方法。

背景技术

在半挂车制造行业和工程机械制造行业，高强度热轧薄钢板的用量正在逐年增加。随着人们对矿产资源、能源、制造成本等问题的日益关注，钢铁材料消耗减量化，材料低成本化已经成为一种趋势。

对于热轧钢板来说，实现高强度化的途径有在微合金化的基础上进行TMCP、离线调质处理等。而随着轧钢工艺装备档次的提升和轧制技术的进步，采用低碳超低碳成分设计，结合控制轧制和控制冷却技术生产高强钢已成为发展趋势。近年来600MPa级以上高性能、高强度钢板已通过热处理机械轧制得到大量生产，实现了热轧及其随后冷却方式的的优化组合。通过再结晶区反复变形及再结晶使奥氏体晶粒细化，并促使随后的中温转变贝氏体板条变短；同时非再结晶区的变形会使冷却后产生的贝氏体组织变细，从而得到细化的中温转变组织。

对于屈服强度在600MPa以上的高强度钢板，一般合金元素含量都较高，有的还需要复合添加Nb、V、Ti等元素，导致钢板的制造成本增加。并且一般都要进行未再晶区轧制，对轧机轧制能力要求较高。

公开号为CN 1148634A的中国专利，其碳含量范围很低，实际屈服强度很难达到600MPa以上，不适合屈服强度高的情况。并且为保障低的屈强比其微合金元素Nb、Ti和C元素需要满足(Ti+Nb/2)/C≥4。

公开号为CN 1840724A的中国专利，除了要添加Ti、V、Nb中的一种或几种，还要添加Ni、Cr、Cu和Mo中的一种或几种以上。此外，对冷却后的钢板进行回火提高性能，合金元素多，而工序复杂。

公开号为CN1756853A的中国专利，C0.04-0.15％；Si≤1.5％；Mn0.5-1.6％；P≤0.04％；S≤0.005％；Al≤0.04％；Ti0.03-0.15％；Mo0.03-0.5％，余量由铁和不可避免的杂质构成。由于添加了贵金属元素Mo，合金成本增高。

另外，在文献《高强度低合金钢的微合金在热轧过程中的析出动力学》(武钢技术.1994.6，P47)中，报道了Mn、Nb及Mn、Ti类型的实验钢的析出相研究结果，但没有涉及到以B来提高钢板强度的问题。所涉及到的钢的强化方法是沉淀强化。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术生产成本高，工艺复杂的问题，提供一种成本低廉、屈服强度在600MPa或以上的具有高强度、高延伸率、良好冷弯成型性的热轧钢板及其制造方法。

本发明是这样实现的：该600MPa级热轧钢板的成分重量百分比为：C：0.031％～0.12％、Si：0.01～0.45％、Mn：0.20％～1.00％、P≤0.04％、S≤0.007％、Ti：0.03％～0.12％、Bs：0.001％～0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明600MPa级热轧钢板的重要特点之一是B元素的选择，即通过添加少量的B，推迟铁素体转变，提高贝氏体组织强化幅度，从而大幅度节约其他合金元素的添加量。B只有以Bs的形式存于钢中时才会起到作用。所以本发明仅对Bs的含量做了限定。Bs含量达到0.001％时，将明显发挥有效作用，其含量超过0.005％，作用已经饱和，过度添加反而带来不良影响。因此本发明选择添加B时的范围限定为Bs：0.001％～0.005％。

本发明600MPa级热轧钢板的另一个重要特点是Ti元素的选择。Ti在本发明中作为抑N元素，同时又是重要的微合金强化元素。在冶炼过程中通过先加入Ti控制钢水中的N、O等，可以有效提高B的收率，在钢中存在0.03％以上的Ti，可以使B大部分以固溶方式存在，从而更有效发挥抑制铁素体转变的作用。另外Ti的先析出C、N化物可有效细化晶粒，而在铁素体相中析出的Ti可形成的低于10nm的微小TiC，具有很高的沉淀强化作用，可大幅度提高钢板强度。Ti含量高于0.12％，对连铸的影响增大，会导致铸坯纵裂发生率上升，因此确定Ti含量的上限为0.12％。

C元素是强化元素，低于0.031％时，固溶强化作用不足。超过0.12％，碳当量提高，对焊接性不利，同时析出的Ti的碳化物易于粗化，降低了TiC的沉淀强化作用，因此限定其范围为0.031％～0.12％。

Mn是强化元素，又是钢中冶炼时必然存在的元素。根据要达到的强度级别水平确定其含量范围，但使其低于0.20％对冶炼要求高，增加成本。限定其不超过1.00％，主要是考虑成本因素，并且过高也不利于焊接，延伸率等也受到影响，因此确定其范围为0.20％～1.00％。

Si有强化作用，且是一种必要的脱氧元素，低于0.01％会增加炼钢工序成本，高于0.45％，易使板坯产生再生铁皮，且可能造成焊接飞溅倾向增加。因此确定其范围为0.01％～0.45％。

P易于导致偏析，对焊接性和冷弯成型性能不利。为保证焊接性要求和冷弯成型性能，本发明控制其低于0.04％。

S是有害元素，从力学性能上来说，自然是越低越好，但过低会导致工序成本增加，而超过0.007％使钢板产生横\纵向性能差异大，使钢板横向延伸率降低，所以限定其上限为0.007％。

本发明600MPa级热轧钢板的生产方法包括冶炼、连铸和热轧，其特征在于板坯经1180～1260℃加热均匀后，在高于1000℃时进行粗轧，在1100～980℃开始精轧，终轧温度为950～880℃，经0～15S后以大于20℃/S的冷却速度冷却，并在500～690℃进行卷取。

本发明所述热轧钢板的的产品厚度为1.0～10.0mm。

本发明对各阶段温度进行限定的理由如下：

加热温度限定在1180～1260℃，是因为要使钢中加入的Ti充分发挥沉淀强化作用而不影响延伸率，需要其充分固溶于奥氏体中，1180℃是必要的温度，而超过1260℃，能耗升高，钢坯的氧化损失大。所以确定加热温度为1180～1260℃。

粗轧是为精轧做准备，开轧温度限定在1000℃以上，钢的塑性好，强度低，易于轧制，中间坯头尾不会因温差而导致尺寸不良以及发生翘头、瓢曲等形状不良而影响下步工序的正常进行。低于1000℃，会使粗轧坯发生形状不良的几率增大。

精轧开始温度高于1100℃，成品晶粒不易细化，细晶强化效果不好。低于980℃，则增加精轧机架的负荷，容易导致事故。在1100～980℃进精轧机架开始轧制，既可使轧机负荷不过高，又能有效细化晶粒。

由于含有Ti，而且期望Ti的碳化物尽量少地在轧制过程中析出，影响最终的沉淀强化效果。确定轧制终了温度在950～880℃。终轧温度高于950℃，晶粒细化不足，影响强化效果。低于880℃，会因轧制变形的能量贮存，诱导析出Ti的碳化物。这些先析出的碳化物较粗大，对屈服强度的贡献小，但却导致延伸率的下降。同时，终轧温度过低，轧机的负荷会增加，导致事故率上升。而钢板的横纵向性能差异也升高。

卷取温度确定在550～690℃，是因为高于690℃，卷取后不宜得到贝氏体组织，强化作用不足。低于500℃，一方面Ti的碳化物的析出会被抑制，沉淀强化作用不会充分发挥。另一方面由于冷却过大，易于出现板形不好。

本发明在不添加Nb和Mo等贵重元素的前提下，只添加极少量合金元素，通过在轧制过程中控制组织状态，无须进行回火就能获得具有600MPa以上的屈服强度和良好的焊接性能、冷成型性能的热连轧钢板。与现有技术相比，由于减少了合金的添加量，大幅度降低了该级别钢板的制造成本，从而为钢厂及其下游制造企业带来了显著的经济效益。

下面通过实施例对本发明作进一步的描述。

具体实施方式

本发明600MPa级热轧钢板实施例的化学成分见表1。

本发明600MPa级热轧钢板实施例的生产工艺见表2。

本发明600MPa级热轧钢板实施例的力学性能见表3。

表1本发明实施例的化学成分(Wt％)

表2本发明实施例的生产工艺

表3本发明实施例的力学性能

Claims (3)

1.一种600MPa级热轧钢板，其特征在于该钢的成分重量百分比为：C：0.031％～0.12％、Si：0.01～0.45％、Mn：0.20％～1.00％、P≤0.04％、S≤0.007％、Ti：0.03％～0.12％、Bs：0.001％～0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.一种权利要求1所述热轧钢板的生产方法，包括冶炼、连铸和热轧，其特征在于板坯经1180～1260℃加热均匀后，在高于1000℃时进行粗轧，在1100～980℃开始精轧，终轧温度为950～880℃，经0～15S后以大于20℃/S的冷却速度冷却，并在500～690℃进行卷取。

3.根据权利要求2所述热轧钢板的生产方法，其特征在于所述热轧钢板的的产品厚度为1.0～10.0mm。