CN102586562A - 一种防震抗灾用热轧trip钢板的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防震抗灾用热轧TRIP钢板的生产工艺，属于钢铁冶金及轧制技术领域。技术方案是：包含炼钢、连铸工序，加热、热轧工序，冷却、卷取工序，控制炼钢的化学成分质量百分比为：0.10--0.40%C，0.1--2.0%Si，1.0-2.0%Mn，P≤0.013%，S≤0.013%，0.01--0.1%Al，0.01--0.05%Nb，0.1--0.2%Mo，其余为Fe以及不可避免的杂质元素。本发明的积极效果：采用热轧的生产方式，生产流程短，节约成本；采用Nb+Mo微合金化处理，抑制层流冷却过程中珠光体的形成，同时细化晶粒、稳定奥氏体；具有较好的防震抗灾的能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种防震抗灾用热轧TRIP钢板的生产工艺，属于钢铁冶金及轧制技术领域。
背景技术
一直以来，对于钢铁产品的力学性能，都是随着强度的增加，塑性随之下降，而用于防震抗灾领域的钢材应该同时具有高强度与高塑性，即应具有较强的抵抗破坏的能力，同时也应该具有较强的变形能力，吸收碰撞能延迟断裂的发生。传统的钢材强化方式中，只有细晶强化既能提高强度又能提高塑性，但是细晶强化对热轧、冷轧设备以及生产工艺有着非常高的要求，尤其是当晶粒细化到5μm以下时，热轧需采用大的道次压下量以及低温终轧，设备能力很难实现。传统的强韧化方式很难廉价用于防震抗灾领域。TRIP钢通过热轧及层流冷却工艺得到含有亚稳奥氏体的多相组织，变形的过程中奥氏体发生马氏体相变吸收变形能从而诱发塑性，使得TRIP钢不但具有较高的强度而且具有较高的塑性。通过控制合理钢中化学成分、终轧温度、层流冷却工艺可以有效控制钢中奥氏体的含量、碳含量，达到控制奥氏体的稳定性，使其在一定的应变范围内诱发相变，吸收变形或者碰撞能，降低灾害的损失的目的。本发明涉及的TRIP钢不同于传统的用于汽车板生产的TRIP钢，传统的TRIP钢要求奥氏体在变形的过程中实现渐进式的转变从而提高钢材的强度与塑性，本发明涉及的TRIP钢在某一变形范围（该变形范围处于地震或者灾害发生的变形范围）发生大量相变，吸收变性能抵抗灾害造成的冲击。钢中合金元素的作用：C、Si、Al元素在层流冷却的过程中抑制渗碳体的形成，使得碳元素在奥氏体中大量聚集，能有效控制奥氏体的稳定性，但碳含量过高影响焊接性能，Si含量过高影响钢板的表面质量；Mn元素在贝氏体与奥氏体中聚集，能扩大γ+F两相区，增加退火工艺范围；Nb元素稳定奥氏体，另外可以结合生产工艺情况控制钢中组织的晶粒度；Mo元素不但能稳定钢中的残余奥氏体还能增加钢的淬透性。
背景技术中，中国专利公开号CN102312157A，申请号201110280804.8，提供一种C-Si-Mn-Nb-V 微合金化1000MPa级冷轧TRIP钢及其制造方法，采用热轧、冷轧以及连续退火的生产流程。由于钢带在进行连续退火过程中，快冷段需采用极高的冷却速度，而目前大多数连续退火生产线并不具备水淬或者高氢吹气进行冷却的能力。公开号CN101353761，申请号200810119818.X的专利，提供一种 C-Mn-Al-Nb-Ti-Cu-Ni合金化高强热镀锌TRIP钢及其制造方法，采用Nb细化晶粒，Cu、Ni稳定奥氏体和提高钢的强度。但是，该钢强度高，塑性略低。
发明内容
本发明目的是提供一种防震抗灾用热轧TRIP钢板的生产工艺，既具有高强度又具有高塑性的TRIP钢，同时该钢在地震及灾害变形范围之内具备吸收大量变形能的能力，生产流程短，节约成本，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种防震抗灾用热轧TRIP钢板的生产工艺，包含如下工艺步骤：
①炼钢、连铸工序，控制炼钢的化学成分质量百分比为：0.10--0.40%C，0.1--2.0%Si，1.0-2.0%Mn，P≤0.013%，S≤0.013%，0.01--0.1%Al，0.01--0.05%Nb，0.1--0.2%Mo，其余为Fe以及不可避免的杂质元素；通过连铸拉成连铸坯；
②加热、热轧工序，将上述化学成分的连铸坯进行加热，加热温度为1150--1200℃，保温时间为50--180min，采用热轧方式生产，热轧精轧开轧温度980--1100℃，精轧终轧温度820--870℃，精轧总压下率70--80%；带钢出精轧机组速度3--10m/s；
③冷却、卷取工序，层流冷却采用两阶段冷却模式：第一阶段以10--20℃/s冷却至650--700℃；然后进行空冷，空冷时间5--12s；第二阶段冷却速率为30--60℃/s，冷却至卷取温度300--450℃。
上述防震抗灾用热轧TRIP钢板的生产工艺，其优选的工艺步骤（或参数）为：连铸坯加热温度1180℃，保温时间70min，热轧精轧开轧温度1030℃，精轧终轧温度860℃，精轧总压下率75%，带钢出精轧机组速度5m/s；层流冷却及卷取工序优选工艺步骤为，第一阶段以15℃/s冷却至680℃，然后空冷8s，第二阶段以45℃/s冷却至卷取温度370℃。
本发明的原理是通过控制TRIP钢的化学成分与生产工艺，控制TRIP钢中奥氏体的含量体积百分比达到5%--15%，含碳量质量百分比达到1%--1.5%，晶粒尺寸达到200nm--2μm，并主要以薄膜状分布于贝氏体晶界，或以少量的颗粒状分布于铁素体晶界，或以颗粒状分布于铁素体晶粒内部。这样的TRIP钢，在0.2%--12%的工程应变范围内发生相变，吸收变性能。
本发明的积极效果：本发明涉及的TRIP钢采用热轧的生产方式，生产流程短，节约成本；采用Nb+Mo微合金化处理，抑制层流冷却过程中珠光体的形成，同时细化晶粒、稳定奥氏体；但是对层流冷却线有较高的要求，层流冷却线不能太短，冷却能力不能太差；采用热轧的方式进行生产，表面质量难以保证，但用于建筑、采矿、石油钻探等对表面质量要求不高的领域有一定的优势，具有较好的防震抗灾的能力，用于汽车行业若有需要可进行一定的表面处理，如酸洗，热基热镀锌等。
附图说明
附图1为本发明所实施的层流冷却生产工艺示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
一种防震抗灾用热轧TRIP钢板的生产工艺，包含如下工艺步骤：
①炼钢、连铸工序，控制炼钢的化学成分质量百分比为：0.10--0.40%C，0.1--2.0%Si，1.0-2.0%Mn，P≤0.013%，S≤0.013%，0.01--0.1%Al，0.01--0.05%Nb，0.1--0.2%Mo，其余为Fe以及不可避免的杂质元素；通过连铸拉成连铸坯；
②加热、热轧工序，将上述化学成分的连铸坯进行加热，加热温度为1150--1200℃，保温时间为50--180min，采用热轧方式生产，热轧精轧开轧温度980--1100℃，精轧终轧温度820--870℃，精轧总压下率70--80%；带钢出精轧机组速度3--10m/s；
③冷却、卷取工序，层流冷却采用两阶段冷却模式：第一阶段以10--20℃/s冷却至650--700℃；然后进行空冷，空冷时间5--12s；第二阶段冷却速率为30--60℃/s，冷却至卷取温度300--450℃。
具体实施例：化学成分如表1所示，热轧主要生产工艺如表2所示，主要力学性能如表3所示。中间坯厚度35mm，热轧板厚度4mm。
表1 化学成分(质量百分比)
| 元素 | C | Si | Mn | S | P | Al | Nb | Mo |
| 成分 | 0.21 | 1.26 | 1.57 | 0.006 | 0.010 | 0.02 | 0.039 | 0.16 |
表2 主要生产工艺
| 加热温度/℃ | 保温时间/min | 精轧开轧温度/℃ | 终轧温度/℃ | 精轧压下量/% | 精轧机组出口速度/m/s | 第一阶段冷速/℃/s | 结束温度/℃ | 空冷时间/s | 第二阶段冷速/℃/s | 卷取温度/℃ |
| 1230 | 60 | 1010 | 830 | 88.6 | 4.5 | 15 | 680 | 11.2 | 45 | 350 |
| 1230 | 60 | 1010 | 830 | 88.6 | 4.5 | 15 | 680 | 11.2 | 30 | 350 |
| 1230 | 60 | 1010 | 850 | 88.6 | 4.5 | 15 | 680 | 11.2 | 45 | 350 |
| 1230 | 60 | 1010 | 870 | 88.6 | 4.5 | 15 | 680 | 11.2 | 45 | 350 |
| 1230 | 60 | 1010 | 830 | 88.6 | 4.5 | 15 | 680 | 11.2 | 45 | 380 |
| 1230 | 60 | 1010 | 830 | 88.6 | 4.5 | 15 | 680 | 11.2 | 45 | 410 |
表3 力学性能
| 试样 | 屈服强度/MPa | 抗拉强度/MPa | 伸长率/% | 奥氏体含量/% | 奥氏体碳含量/% |
| 1 | 475 | 980 | 21.0 | 9.40 | 1.37 |
| 2 | 510 | 950 | 20.5 | 8.2 | 1.41 |
| 3 | 525 | 980 | 22.5 | 7.70 | 1.31 |
| 4 | 595 | 1050 | 21.0 | 10.2 | 1.43 |
| 5 | 620 | 930 | 24.5 | 11.3 | 1.35 |
| 6 | 555 | 935 | 23.5 | 6.5 | 1.47 |
Claims (2)
1.一种防震抗灾用热轧TRIP钢板的生产工艺，其特征在于包含如下工艺步骤：
①炼钢、连铸工序，控制炼钢的化学成分质量百分比为：0.10--0.40%C，0.1--2.0%Si，1.0-2.0%Mn，P≤0.013%，S≤0.013%，0.01--0.1%Al，0.01--0.05%Nb，0.1--0.2%Mo，其余为Fe以及不可避免的杂质元素；通过连铸拉成连铸坯；
②加热、热轧工序，将上述化学成分的连铸坯进行加热，加热温度为1150--1200℃，保温时间为50--180min，采用热轧方式生产，热轧精轧开轧温度980--1100℃，精轧终轧温度820--870℃，精轧总压下率70--80%；带钢出精轧机组速度3--10m/s；
③冷却、卷取工序，层流冷却采用两阶段冷却模式：第一阶段以10--20℃/s冷却至650--700℃；然后进行空冷，空冷时间5--12s；第二阶段冷却速率为30--60℃/s，冷却至卷取温度300～450℃。
2.根据权利要求1所述的防震抗灾用热轧TRIP钢板的生产工艺，其特征在于：连铸坯加热温度1180℃，保温时间70min，热轧精轧开轧温度1030℃，精轧终轧温度860℃，精轧总压下率75%，带钢出精轧机组速度5m/s；层流冷却及卷取工序优选工艺步骤为，第一阶段以15℃/s冷却至680℃，空冷时间为8s，第二阶段以45℃/s冷却至卷取温度370℃。
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