CN103215423A - 一种热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法，包括：（1）铸坯加热并保温，进行热轧；（2）热轧后的钢带在水冷区进行冷却，冷却速度为50-60℃/s，冷却结束温度为710-730℃；水冷后在空冷区进行空冷，空气冷却结束温度为670-690℃；空冷后在气雾冷却区进行气雾冷却，冷却速度为90-100℃/s，冷却结束温度为390-430℃；将钢带在390-430℃温度下卷取形成钢卷；将钢卷在390-430℃温度下保温或缓冷，保温或缓冷后取出通过室温冷却即得到成品钢卷。本发明容易在现有传统的热轧机组设备上实现，节省了设备改装的成本，生产的热轧相变诱导塑性钢强度高、塑性好、冲压成形性好、强塑积高。

Description

一种热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，具体涉及一种热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法。

背景技术

相变诱导塑性钢有冷轧和热轧两种生产方法，冷轧产品工艺流程复杂且生产成本高，热轧相变诱导塑性钢因其简短的生产工艺和极低的成本越来越被各大钢铁生产厂家重视。

相变诱导塑性钢成品要求有铁素体、贝氏体、残余奥氏体三相组织，且三种组织应满足铁素体占50-60%、贝氏体25-40%、残余奥氏体5-15%的体积分数配比要求，相变诱导塑性钢中铁素体为软相，贝氏体为硬相，残余奥氏体处于亚稳定状态，残余奥氏体在室温拉伸时转化成马氏体，马氏体相变产生应力松弛，使钢的塑性增加。另外相变生成的马氏体又能够强化相变诱导塑性钢，使钢的强度提高。铁素体在拉伸过程中能协调贝氏体的变形；贝氏体能提高钢的强度。残余奥氏体是钢坯加热奥氏体化后，后面的冷却转变中没有完成转变的那部分奥氏体。

传统的热轧生产线层流冷却段较短且长度固定，很难实现“空冷+水冷”的两段式冷却，而对于“水冷+空冷+水冷”的三段冷却方式，往往因冷速低而使得空冷时间不足，或者保证了空冷时间而二段水冷达不到终冷温度。

例如专利申请号CN201210090133.3的专利申请公开了一种热轧相变诱发塑性钢板及其制备方法，采用热轧后两段冷却的工艺流程。该方法要求铸坯先锻造成钢坯后在750℃热装炉，且终轧结束后空冷至700℃后再快速至375℃进行卷取。此处的热装炉不同于薄板坯连铸连轧的热装，现有常规热轧设备至卷取设备间因距离限制不具备终轧后空冷再快速冷却的“两段冷却”能力，现场层流冷却段长度是固定的，如果先空冷，空冷需要冷却时间长，则后面的快速冷却时，钢带就跑出了层流冷却段，没办法继续进行冷却。因此要达到此专利的效果必须重新改装设备。

所以目前需要一种既能适合现有常规设备生产、工艺上容易实现又能制得具有典型的铁素体、贝氏体和残余奥氏体三相组织结构的力学性能好的相变诱导塑性钢。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法，容易在现有传统的热轧机组设备上实现，节省了设备改装的成本，生产的热轧相变诱导塑性钢强度高、塑性好、冲压成形性好、强塑积高。

本发明通过以下技术方案实现：

一种热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法，包括如下步骤：

（1）铸坯加热并保温，进行热轧；

（2）热轧后的钢带在水冷区进行冷却，冷却速度为50-60℃/s，冷却结束温度为710-730℃；水冷后在空冷区进行空气冷却，空气冷却结束温度为670-690℃；空气冷却后在气雾冷却区进行气雾冷却，冷却速度为90-100℃/s，冷却结束温度为390-430℃；将钢带在390-430℃温度下卷取形成钢卷；将钢卷在390-430℃温度下保温或缓冷，保温或缓冷后取出通过室温冷却即得到成品钢卷。

在上述技术方案中，所述铸坯加热至1200℃，保温60-90min。

在上述技术方案中，所述热轧采用两阶段轧制，第一阶段轧制道次为3道次，第二阶段轧制道次为6道次。

在上述技术方案中，第一阶段轧制道次的压下率依次为19.6%、33.3%和23.3%；第二阶段轧制道次的压下率分别为21.7%、22.2%、21.4%、18.2%、15.5%和10.5%。

在上述技术方案中，第一阶段轧制的开轧温度为1150℃，第二阶段轧制的开轧温度为960℃，终轧温度为860-880℃。

在上述技术方案中，所述热轧成品钢卷的钢带厚度为6mm。

与现有技术相比，本申请通过对冷却速度、冷却温度的控制来获得热轧相变诱导塑性钢。本申请工艺可很容易在现有传统的热轧机组设备上实现，节省了设备改装的成本。本申请生产的热轧相变诱导塑性钢组织为典型的铁素体、贝氏体、残余奥氏体三相组织，且强度高、塑性好、冲压成形性好、强塑积高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

本申请生产用铸坯的化学成分质量百分比为：C0.2%、Si1.5%、Mn1.5%、P≤0.011%、S≤0.008%、Al≥0.015%，其余为Fe和不可避免的杂质。

本申请提供的热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法，工艺如下：将铸坯加热至1200℃，保温60-90min，然后进行热轧，热轧采用两阶段轧制，第一阶段开轧温度1150℃，轧制道次为3道次，各道次压下率分别为19.6%、33.3%和23.3%；第二阶段开轧温度为960℃，终轧温度为860-880℃，轧制道次为6道次，各道次压下率分别为21.7%、22.2%、21.4%、18.2%、15.5%和10.5%，前3道次钢板温度较高，可以压下量大些，后面随着温度降低，压下率逐渐减小，这样可以减小轧机负荷。将热轧后的钢带送入水冷区进行冷却，冷却速度为50-60℃/s，冷却结束温度为710-730℃；将钢带送入空冷区进行空冷，空冷结束温度为670-690℃；将钢带送入气雾冷却区进行气雾冷却，冷却速度为90-100℃/s，冷却结束温度为390-430℃；随后将钢带送入卷取机进行卷取，形成钢卷；将钢卷在390-430℃温度下保温，保温后取出通过室温冷却即得到成品钢卷。气雾冷却可以达到很高的冷速，保温的目的是用来形成贝氏体组织。具体各实施例的热轧工艺参数如表1所示，各实施例所得成品钢卷的力学性能及组织如表2所示。

表1

表2

表2中屈服强度决定钢的强度，高的屈服强度表明钢的强度高，实施例1-4的屈服强度为422-453MPa，高于国家标准GB/T20887.4-2010中相变诱导塑性钢对牌号HR400/590TR规定的屈服强度400MPa。延伸率决定钢的塑性，高的延伸率表明塑形好，实施例1-4的延伸率为26.8%-31.0%，高于国家标准GB/T20887.4-2010中相变诱导塑性钢对牌号HR400/590TR规定的延伸率大于24%的要求。加工硬化指数n值决定冲压成形性，高的n值表明冲压成形性好，实施例1-4的n值为0.20-0.21，满足国家标准GB/T20887.4-2010中相变诱导塑性钢对牌号HR400/590TR规定的n值大于0.2的要求。抗拉强度和延伸率决定钢的强塑积（抗拉强度和延伸率的乘积），实施例1-4的抗拉强度为622-670MPa，高于国家标准GB/T20887.4-2010中相变诱导塑性钢对牌号HR400/590TR规定的抗拉强度大于590MPa的要求。

由表1和表2的数据对比可以看出，对比例空冷段结束温度660℃，组织中出现了珠光体，珠光体的形成温度为660-550℃左右，珠光体会吸收大量的碳，使成品钢延伸率降低，n值降低，残余奥氏体体积分数大幅下降（残余奥氏体的形成需要满足一定量的碳），残余奥氏体体积分数仅为1.2%，因此说明需要控制空冷结束温度，结束温度不能太低。而实施例1-4中生产的钢卷都满足相变诱导塑性钢要求的铁素体、贝氏体及残余奥氏体的体积分数配比要求。

本发明采用终轧后通过较高的冷却速度将钢板快速水冷到接近铁素体产生的最佳区域然后进行空冷，较高的冷却速度可以增加单位时间及单位体积内形成新相的数目，因此这样可以增大空冷段铁素体相的体积百分比含量，使得水冷后的空冷段铁素体量增加。并且快速水冷还可以减少钢带在水冷段通过的时间，为空冷段的铁素体相变提供充足时间。相变诱导塑性钢在终轧后到800℃左右就可以开始铁素体转变，但800℃左右仅为开始转变的温度，此时只有很少量铁素体形成，形成速度缓慢，铁素体的形成一直到钢的温度达到670-690℃为止，即在800℃左右到670-690℃的范围内完成铁素体转变，但如果只通过普通空冷达到这个温度范围需要的时间长，导致钢带在层流冷却段的滚道上经过的时间过长，传统的热轧机组设备层流冷却的滚道长度有限，这样即使满足了铁素体的体积百分比含量要求，但是后面还来不及冷却到390-430℃，钢带就已经到了卷取机开始进行卷取。但是水冷冷速也不能过高，如果冷速过高，控制起来就比较困难，如果冷却温度低于670℃，就会形成珠光体。

在铁素体产生的区域空冷一段时间后，以90-100℃/s的冷速对钢带进行气雾冷却，快速冷却到可以产生贝氏体的温度区域390-430℃，较高的冷速可以避免此段冷却前期珠光体的形成。在温度为660-550℃左右是珠光体区，如果只通过空冷经过此温度区域时，由于冷速低在此温度区域停留时间长，会产生大量珠光体，而通过气雾冷却快速使温度降至390-430℃就可避开珠光体区。钢卷温度在550℃左右时，组织中就开始缓慢形成贝氏体，如果不经过快速冷却则需要很长时间才使得钢卷温度到达390-430℃的贝氏体形成最佳温度区域，这样钢卷中会产生过多的贝氏体，超出相变诱导塑性钢的25-40%的贝氏体要求。而贝氏体是一种硬相组织，这样使得成品钢抗拉强度过高并且延伸率下降。并且较快的冷速也可以为气雾冷却之前的空冷段争取足够的铁素体相变时间，使得铁素体体积百分比能达到50-60%的要求。

在气雾冷却的终冷温度下卷取并在保温坑以10-15℃/h速度缓冷完成贝氏体转变，如果钢卷不放入保温坑进行缓冷，直接在空气中冷却，那么钢卷整体内圈、中间、外圈的温度波动会很大，内外圈由于冷速过快，组织出现大量马氏体，而中间部分温降较小，出现的贝氏体多，马氏体少，因此造成钢卷组织和性能上的不均衡，也很难达到此种钢要求的三相组织和对应的体积百分比要求。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本材料的技术实施方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本申请的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）铸坯加热并保温，进行热轧；

（2）热轧后的钢带在水冷区进行冷却，冷却速度为50-60℃/s，冷却结束温度为710-730℃；水冷后在空冷区进行空气冷却，空气冷却结束温度为670-690℃；空气冷却后在气雾冷却区进行气雾冷却，冷却速度为90-100℃/s，冷却结束温度为390-430℃；将钢带在390-430℃温度下卷取形成钢卷；将钢卷在390-430℃温度下保温或缓冷，保温或缓冷后取出通过室温冷却即得到成品钢卷。

2.如权利要求1所述的热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法，其特征在于：所述铸坯加热至1200℃，保温60-90min。

3.如权利要求1所述的热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法，其特征在于：所述热轧采用两阶段轧制，第一阶段轧制道次为3道次，第二阶段轧制道次为6道次。

4.如权利要求3所述的热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法，其特征在于：第一阶段轧制道次的压下率依次为19.6%、33.3%和23.3%；第二阶段轧制道次的压下率分别为21.7%、22.2%、21.4%、18.2%、15.5%和10.5%。

5.如权利要求4所述的热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法，其特征在于：第一阶段轧制的开轧温度为1150℃，第二阶段轧制的开轧温度为960℃，终轧温度为860-880℃。

6.如权利要求1-5所述的热轧相变诱导塑性钢卷的生产方法，其特征在于：所述热轧成品钢卷的钢带厚度为6mm。