CN101906571A

CN101906571A - 一种基于csp工艺的表面质量良好的经济型热轧双相钢的制造方法

Info

Publication number: CN101906571A
Application number: CN 201010212597
Authority: CN
Inventors: 韩斌; 汪水泽; 谭文; 杨奕; 张超
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2030-06-24
Also published as: CN101906571B

Abstract

本发明涉及一种基于CSP工艺的表面质量良好的经济型热轧双相钢的制造方法，解决了现有经济型热轧双相钢表面氧化铁皮严重、组织性能控制不稳定的问题。技术方案包括铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、精炼、连铸、均热、精轧、冷却、卷取，所述钢的化学成份重量百分比控制为：C 0.03～0.065、Si 0.45～0.55、Mn 1.20～1.55、S≤0.012、P≤0.020、Als0.015～0.060，其余为Fe及不可避免的杂质；所述制造方法中，所述均热步骤中控制均热炉的板坯出炉温度为1180～1200℃，炉内氧含量体积百分比为3.5～5.0％，在炉时间为30～50min，均热后的板坯进行高压水除鳞后再进行精轧。本发明方法生产的双相钢组织性能控制稳定、表面无明显氧化铁皮、各项性能指标优异。

Description

一种基于CSP工艺的表面质量良好的经济型热轧双相钢的制造方法

技术领域

本发明涉及一种钢铁制造工艺，具体的说是一种基于CSP工艺的表面质量良好的经济型热轧双相钢的制造方法。

背景技术

双相钢是指低碳钢或低碳合金钢经过临界区热处理或控制冷却工艺得到的，主要由铁素体(F)和少量的(体积分数小于20％)马氏体(M)组成的先进高强度钢。所谓经济型热轧双相钢特指采用普通的C-Si-Mn成分，不添加Cr、Mo等贵重合金元素，通过严格的控轧控冷工艺所得到的热轧双相钢。

双相钢的制造中与常规热轧产线相比，采用薄板坯连铸连轧产线(CSP工艺)具有较高的冷却能力，客观上具备生产经济型热轧双相钢的条件，同时由于不添加任何合金元素，因此经济型热轧双相钢的生产成本较低，如文献1：公开号为CN 1807670A的“一种抗拉强度540MPa级双相钢板及制造方法”介绍了一种540MPa级热轧双相钢的生产方法，其化学成分为：C：0.05～0.08％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.00～1.30％，余量为Fe；组织为铁素体与马氏体的双相组织，其中铁素体体积分数为85～90％，马氏体体积分数为10～15％。采用薄板坯连铸连轧生产工艺，其中均热炉的出炉温度为1100～1150℃，终轧温度为780～850℃，，卷取温度为100～200℃，层流冷却采用一段式冷却，冷却速度为25～30℃/s。文献2：公开号为CN19870813A的“.薄板坯连铸连轧生产热轧双相钢的工艺”介绍了一种薄板坯连铸连轧热轧双相钢的工艺，钢的化学成分为C：0.03～0.075％，Si：0.6～1.0％，Mn：1.5～2.0％，Cr：0.4～0.6％，Als： 0.010～0.080％，V：0.02～0.14％，其余为Fe和杂质元素。

传统热轧工艺由于其冷却能力较低，因此只能生产中温卷取型热轧双相钢(这种钢需添加一定量的合金元素，如Cr、Mo等)，而上述文献表明，薄板坯连铸连轧工艺，利用其冷却能力较强的特点，可以生产传统热轧工艺无法生产的低温卷取型热轧双相钢(亦即经济型热轧双相钢，可不添加合金元素，降低了成本)，但是在实际生产过程中又发现，采用该工艺生产的双相钢存在着表面红色氧化铁皮严重以及组织性能控制不稳定等问题。经过分析得知主要原因为：(1)由于考虑到精轧咬入以及工艺的紧凑性问题，薄板坯连铸连轧生产线上在均热炉与精轧机之间无法应用大立辊破鳞，与常规热轧生产线相比其除鳞道次也较少，仅在精轧前有普通的高压水除鳞，因此氧化铁皮缺陷问题较为严重；(2)钢成份中Si的含量控制陷于两难：在生产经济型热轧双相钢时，Si含量控制较高(0.6％以上)可以增加铁素体的形核率，并促进C的富集，降低控冷工艺的难度，增加组织性能控制的稳定性，但是又存在因Si含量较高，容易出现氧化铁皮去除不干净的问题，原因是Si含量较高时，氧化铁皮易出现裂纹，在裂纹附近温降较快，温度较低，氧化铁皮的剥离性变差，清除困难；而Si含量控制较低(0.4％以下)，虽然可在一定程度上减少表面红色氧化铁皮的问题，但是又带来因Si含量较低，降低铁素体的形核率，对C的富集不利，增加控冷工艺的难度，实际生产过程中钢的组织性能的稳定性无法得到有效保证的问题；Si含量控制在中值，在一定程度上可以降低控冷工艺的难度，也可以避开表面氧化铁皮因出现裂纹而导致剥离性变差的问题，但是由于Si含量在这个范围内时，在钢基体与氧化铁皮之间易产生硅酸亚铁，这种粘性物质易将氧化铁皮钉扎在钢的基体上，导致大面积的氧化铁皮无法清除，因此此范围通常不予考虑。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种组织性能控制稳定、表面无明显氧化铁皮的基于CSP工艺的的经济型热轧双相钢的制造方法。

技术方案包括铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、精炼、连铸、均热、精轧、冷却、卷取，其特征在于，所述钢的化学成份重量百分比控制为：C 0.03～0.065、Si 0.45～0.55、Mn 1.20～1.55、S≤0.012、P≤0.020、Als0.015～0.060，其余为Fe及不可避免的杂质；所述制造方法中，所述均热步骤中控制均热炉的板坯出炉温度为1180～1200℃，炉内氧含量体积百分比为3.5～5.0％，在炉时间为30～50min，均热后的板坯进行高压水除鳞后再进行精轧。

所述钢的化学成份中Si的重量百分含量为0.5。

连铸后的连铸坯采用旋转除鳞装置除去连铸坯表面的氧化铁皮后再进行均热，控制旋转除鳞压力为40-45MPa。

所述高压水除鳞时除鳞集管的高度在50～70mm，入口及出口除鳞集管压力均为32～38MPa。

在精轧中的F1和F2的出口各增加一次中压水除鳞。

除鳞压力为14～20Mpa。

控制终轧温度为800～820℃，出口速度为3.8～4.5m/s。

所述冷却方式采用两段式冷却，第一阶段冷却将带钢温度降至600～620℃，冷却速度为20～30℃/s，然后空冷7～8s，第二阶段冷却将带钢温度降至210℃以下，冷却速度为40～60℃/s。

本发明在现有CSP工艺的基础上，通过对主要成份和工艺的控制，达到减少双相钢产品表面氧化铁皮发生以及提高钢的组织性能稳定性的目的。

各成份主要作用如下：

C：主要用于形成所需数量的马氏体和保证钢的强度。由于本发明采用薄板坯连铸连轧工艺，因此采用低碳成分，以避开包晶区范围，确保连铸的稳定性；

Si：是铁素体生成元素，主要作用是促进冷却过程中铁素体的形成，使碳向未转变的奥氏体富集，从而提高奥氏体的淬透性能；

Mn：是扩大奥氏体区的元素，在空冷阶段可抑制珠光体和贝氏体的形成，提高钢的淬透性，从而促进在空冷结束后强冷阶段马氏体的形成；

S、P：在本发明中对性能有不良影响，在生产可能的条件下，越低越好。

发明人综合考虑了Si对钢表面红色氧化铁皮以及对钢的组织性能控制的稳定性的影响，在多年研究、摸索和实验的基础上，选择将成份中Si的含量控制在中值即0.45～0.55％，并通过对钢的终轧温度、出口速度以及冷却方式和冷却工艺参数进行调整和优化，以提高实际生产过程中钢的组织性能控制的稳定性，同时，申请人通过提高炉温，以减少Si含量对表面氧化铁皮的影响。虽然将Si含量控制在中值，在钢的基体与表面氧化铁皮之间容易产生硅酸亚铁，这种物质粘性较大，很容易导致氧化铁皮被钉扎在钢的基体上，一般情况下不容易被清除。但申请人通过研究发现，这种硅酸亚铁的液相温度为1173℃，在液相温度之上，其对表面氧化铁皮的钉扎作用将急剧减弱，因此申请人将钢的出炉温度提高到1180-1200℃，以保证高压除鳞时Fe₂SiO₄处于液态状态，提高除鳞效率。

进一步的，由于均热炉的出炉温度被提高，均热后的板坯表面氧化铁皮量也相应增加，氧化铁皮扩散速度比较快，如均热前除鳞控制不好，会随着工艺的进行成倍增加，因此铸坯在连铸后进入均热炉之前必需进行高效除磷，为产品最大程度减少表面氧化铁皮提供有力保障。而采用旋转除鳞装置是一个非常好的选择，该装置具有压力高(除鳞压力可达40-45MPa)、除鳞效率高的优点。但是使用旋转除鳞装置具有温降大的缺点，经旋转除鳞装置除鳞后板坯的温度损失比较大，从而会影响后续精轧工序，发明人通过提高了炉温，使得铸坯的温度损失得到弥补，满足后续精轧工艺要求，保证产品质量。

这里，虽然提高炉温会造成氧化铁皮增加的问题，但是由于均热前采用了高效的旋转除鳞装置，且均热时液化了位于氧化铁皮和基材之间的硅酸亚铁，并在均热后直接进行高压水除鳞以除去经过均热后基材表面液化的硅酸亚铁和氧化铁皮，通过控制高压水除鳞出入口处除鳞集管压力及高度以提高除鳞效率，并且根据板坯表面氧化铁皮的具体情况，还可以在精轧中的F1和F2的出口各增加一次中压水除鳞，通过上述合理的除鳞安排，即使不使用大立辊破鳞，也能够很好的控制并减少氧化铁皮的产生。。

此外，申请人配合本发明所采用的Si含量，对终轧温度和出口速度、冷却方式和冷却工艺参数进行调整和优化，由于本发明为经济型双相钢，钢中不含有贵重合金元素，需要在冷却阶段控制冷却温度更低，因此将出口速度由一般情况下的5～7m/s降到3.8～4.5m/s，以保证钢板在层流辊道上有足够的停留时间，利于二段冷却控冷工艺的实现；第一阶段冷却将温度降至600～620℃，并空冷7～8s，以获得足够量的铁素体；第二阶段冷却将温度将至210℃以下，冷却速度为40～60℃/s，是因为在不添加贵重的合金元素的情况下，为了将残余奥氏体转变为马氏体，并避免中温贝氏体的产生，达到稳定控制组织性能，减少偏差的目的。

有益效果

1、本发明的成分设计中不添加任何贵重合金元素，是一种经济型的热轧双相钢，生产成本较低，通过控制各项工艺参数使钢的各项性能优异，R_p0.2达340MPa以上、R_m达590MPa以上，R_p0.2/R_m达0.65以下、A达26％以上，并且组织性能控制稳定，偏差可控制在5％以内。

2、本发明基于CSP工艺，在保证双相钢优异性能的基础上，通过对钢中成份中Si和相关工艺参数的调整以及增加的高效除鳞步骤可有效防止出现大面积的氧化铁皮缺陷，能够获得表面质量好的双相钢，有利于现场的批量化、稳定性生产。

附图说明

图1为实施例4生产的双相钢表面氧化铁皮严重的效果图。

图2为本发明实施例1生产的双相钢表面质量好的效果图。

具体实施方式

1)实施例1～3及对比例的钢的化学成分如表1所示。

表1 实施例1～3及对比例的熔炼成分(wt，％)

实施例	C	Si	Mn	S	P	Als
							1	0.030	0.45	1.20	0.001	0.010	0.015
2	0.045	0.50	1.42	0.001	0.011	0.0387
							3	0.065	0.55	1.55	0.001	0.008	0.060
对比例	0.060	0.70	1.50	0.001	0.013	0.050

将表1中所列实施例1～3化学成份的钢为原料经铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、LF炉精炼、连铸、旋转除鳞装置除鳞(德国西马克公司生产，实施例1-3控制旋转除鳞压力分别为45MPa、43MPa、40MPa)、均热炉均热、高压除鳞、精轧(在F1及F2的出口处中压除鳞)、两段冷却、卷取得到厚度规格为4～6mm的钢板。比较例采用常规工艺经铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、LF炉精炼、连铸、均热炉均热、高压除鳞、精轧、一段冷却、卷取得到厚度规格为4～6mm的钢板。实施例1～3及对比例的实际工艺过程控制如表2所示，钢板实物质量如表3所述。

表2实施例1～3及对比例的实际工艺过程控制

表3实施例1～4钢板的实物质量

实施例	R_p0.2，MPa	R_m，MPa	R_p0.2/R_m	A，％	表面质量
						1	365	610	0.60	27	无明显氧化铁皮
2	340	600	0.57	30	无明显氧化铁皮

3	350	590	0.59	28	无明显氧化铁皮
						对比例	375	615	0.61	26	严重氧化铁皮

Claims

1.一种基于CSP工艺的表面质量良好的经济型热轧双相钢的制造方法，包括铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、精炼、连铸、均热、精轧、冷却、卷取，其特征在于，所述钢的化学成份重量百分比控制为：C0.03～0.065、Si 0.45～0.55、Mn 1.20～1.55、S≤0.012、P≤0.020、Als0.015～0.060，其余为Fe及不可避免的杂质；所述制造方法中，所述均热步骤中控制均热炉的板坯出炉温度为1180～1200℃，炉内氧含量体积百分比为3.5～5.0％，在炉时间为30～50min，均热后的板坯进行高压水除鳞后再进行精轧。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述钢的化学成份中Si的重量百分含量为0.5。

3.如权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，连铸后的连铸坯采用旋转除鳞装置除去连铸坯表面的氧化铁皮后再进行均热，控制旋转除鳞压力为40-45MPa。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述高压水除鳞时除鳞集管的高度在50～70mm，入口及出口除鳞集管压力均为32～38MPa。

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在精轧中的F1和F2的出口各增加一次中压水除鳞。

6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，除鳞压力为14～20Mpa。

7.如权利要求1或5或6所述的制造方法，其特征在于，控制终轧温度为800～820℃，出口速度为3.8～4.5m/s。

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述冷却方式采用两段式冷却，第一阶段冷却将带钢温度降至600～620℃，冷却速度为20～30℃/s，然后空冷7～8s，第二阶段冷却将带钢温度降至210℃以下，冷却速度为40～60℃/s。