CN103215505B

CN103215505B - 超高强热连轧带钢及其生产方法

Info

Publication number: CN103215505B
Application number: CN201310136131.8A
Authority: CN
Inventors: 潘辉; 李飞; 朱国森; 代晓莉; 郭佳; 周娜; 赵林
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2033-04-18
Also published as: CN103215505A

Abstract

本发明提供了一种超高强热连轧带钢，其化学成分质量百分比为：C：0.26～0.30%，Si：0.20～0.30%，Mn：1.0～1.5%，B：0.0030%～0.0035%，Al：0.01～0.06%，P：≤0.02%，S：≤0.010%，N：≤0.008%，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明还提供了一种生产上述超高强热连轧带钢的方法，采用低成本合金元素设计，无需添加贵重合金元素，且抗拉强度等可调节性大，有利于节约成本，避免浪费资源，且还能有利于增强产品的安全性。

Description

超高强热连轧带钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，特别涉及一种超高强热连轧带钢及其生产方法。

背景技术

随着微合金化技术和控轧技术的快速发展，以及钢铁生产企业装备水平和能力的不断提高，采用热连轧方式已可稳定生产出屈服强度达到700MPa级强度水平的高强钢，而热连轧1200MPa-1600MPa级别超高强钢的生产技术尚处于起步阶段。

在超高强钢的生产领域，现有技术的不足主要表现在以下几方面：（1）合金成本高，添加较多的Mo、Cr、Ni等贵重金属元素。（2）热连轧方式生产的材料强度级别低，目前可稳定生产的强度级别为700MPa级。（3）现有部分超高强钢生产技术的工序较复杂，超高强钢的生产大部分都需要进行调质处理，即淬火+回火处理，需要钢厂有调质线方可进行生产，费时费力，耗费资源，成本大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种强度高，成本低的超高强热连轧带钢及其生产方法。

为解决上述技术问题，本发明的一个方面，提供了一种超高强热连轧带钢，其化学成分质量百分比为C：0.26～0.30%，Si：0.20～0.30%，Mn：1.0～1.5%，B：0.0030%～0.0035%，Al：0.01～0.06%，P：≤0.02%，S：≤0.010%，N：≤0.008%，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的另一个方面，提供一种生产上述超高强热连轧带钢的方法，包括：将经过冶炼获得上述成分的钢水后进行连铸获得板坯；

将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板；

将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧板卷；

将所述热轧板通过离线罩式退火炉进行回火处理，先将所述热轧板加热至360-420℃获得360-420℃的钢卷后，保温8-15小时，再将所述保温8-15小时后的钢卷以≤8℃/h的冷却速度，随炉带罩冷却至300℃，最后将所述冷却至300℃的钢卷经过罩式炉风冷至150℃并出炉空冷至室温。

进一步地，所述热轧板的抗拉强度等级为1500MPa-1600MPa。

进一步地，所述钢卷厚度为2mm-6mm，抗拉强度等级为1200MPa-1400MPa。

本发明提供的一种超高强热连轧带钢及其生产方法，未添加贵重合金元素，具有低成本优势；所述超高强钢通过热连轧热轧态强度可达到1500MPa-1600MPa，同时通过离线回火处理可降低强度等级至1200MPa-1400MPa，即材料的强度等级可覆盖1200MPa-1600Mpa，满足了不同生产加工设备对所用带钢强度等级的个性需求，同时大幅度提高了材料强度，为实现厚度规格减量化提供了可能性，有利于实现成本降低和避免资源浪费。

附图说明

图1为本发明实施例提供的抗拉强度为1600MPa级的热轧板金相组织示意图。

图2为本发明实施例提供的采用罩式回火处理后，抗拉强度等级从1600MPa降低至1200MPa后的带钢的金相组织示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种超高强热连轧带钢，其化学成分质量百分比为：C：0.26～0.30%，Si：0.20～0.30%，Mn：1.0～1.5%，B：0.0030%～0.0035%，Al：0.01～0.06%，P：≤0.02%，S：≤0.010%，N：≤0.008%，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明主要合金元素的作用如下：

碳：碳是提高材料强度最经济有效的元素，针对超高强钢对强度的特殊使用需求，本发明相对于多数品种钢使用了更高的C含量。考虑到应保证材料具有一定的延伸率和成型性能，本发明采用的碳含量为0.26%～0.30%。本发明实施例与现有技术相比，采用了更高碳含量0.26～0.30%，目的为提高热轧板卷回火前的强度等级。如果碳含量小于0.26%将造成强度下降，难以达到设计的热轧板卷抗拉强度1500MPa以上；随着碳含量的提高，热轧板卷的强度提高，但塑性和成型性能下降，如果碳含量大于0.30%，热轧板卷的塑性和韧性严重恶化，材料的强韧性匹配以及成型性能即使通过回火也难以改善。另外，在本生产工艺条件下，碳为最经济有效的强化元素，由于采用了较高含量的碳，材料中的锰含量可以减少添加量，同时不需要额外添加铬、钼、镍、铜等其他贵重金属强化元素，显著的降低了材料的合金成本。

硅：硅为固溶强化元素，但添加过高硅会对材料的塑韧性产生负面影响，考虑到已添加较多的C，本发明添加硅含量为0.20%～0.30%。

锰：锰具有固溶强化作用，同时可提高材料淬透性，是提高材料强度重要元素之一，但锰含量添加过高容易产生偏析并会降低材料韧性，恶化性能。同时本发明已添加较多的C保证了材料具有足够的淬硬性，同时考虑到控制合金成本，本发明添加锰含量为1.00%～1.50%。

硫和磷：硫和磷元素过高会对材料韧性和塑性有不利影响，本发明不需要过分的要求低的P和S，因此冶炼过程也不需要采用LF和RH精炼，节省了炼钢工序成本。本发明限定了硫含量应控制在0.01%以内，磷含量应控制在0.02%以内。

铝：铝为脱氧元素，同时具有一定的晶粒细化效果。本发明限定了铝含量为0.01%～0.06%。

硼：添加一定量的B显著提高材料的淬透性，保证热连轧在线冷却过程中可以在较宽的冷速范围内得到理想的组织。本发明添加了30ppm-35ppm的B元素，保证在线层流冷却过程中得到足够比例的马氏体，提高材料强度。由于B在冶炼过程中较难控制，且易于晶界偏聚，因此限制添加上限为35ppm。

氮：氮含量过高会严重恶化材料的塑性和韧性，本发明限定钢种可以存在小于80ppm的N。

需要说明的是，本发明主要依靠中高碳设计同时配合添加较高的硼含量，大幅提高材料的淬透性与淬硬性，使热连轧层流冷却后得到足够比例的马氏体和超细的板条状贝氏体组织，保证了材料热轧态抗拉强度达到1500MPa-1600MPa，同时具有一定的塑韧性，适用于折弯、冲压和辊压成型方式。

本发明提供的一种生产上述成分的超高强热连轧带钢的方法，包括以下几个步骤：

步骤S1：将经过冶炼获得上述成分的钢水后进行连铸获得板坯，其板坯化学成分质量百分比为：C：0.26～0.30%，Si：0.20～0.30%，Mn：1.0～1.5%，B：0.0030%～0.0035%，Al：0.01～0.06%，P：≤0.02%，S：≤0.010%，N：≤0.008%，余量为Fe及不可避免的杂质；

步骤S2：将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板，所述热轧板的抗拉强度1500MPa-1600MPa，抗拉强度为1600MPa级的热轧板金相组织示意图如图1所示。

步骤S3：将热轧板经层流冷却后卷取成热轧板卷；

步骤S4：将所述热轧板卷通过离线罩式退火炉进行回火处理获得钢卷。

步骤S4将所述热轧板卷通过离线罩式退火炉进行回火处理获得钢卷包括：

步骤S41：将所述热轧板加热至360-420℃获得360-420℃的钢卷；

步骤S42：将所述加热至360-420℃的钢卷保温8-15小时；

步骤S43：将所述保温8-15小时后的钢卷以5～8℃/h的冷却速度，随炉带罩冷却至300℃。采用炉冷的目的为减小由于边部和中部散热差异导致的温度不均，减小冷却过程由于温度不均产生的残余应力，改善带钢板形质量。本发明采用每小时5～8℃的冷却速度，将钢卷温度缓慢降低至300℃。如果冷却速度小于5℃/h，将造成炉冷时间过长，生产效率降低；如果冷却速度大于8℃/h，不利于钢卷最终的残余应力均匀分布，导致板形质量的恶化。

步骤S44：将所述冷却至300℃的钢卷经过罩式炉风冷至150℃并出炉空冷至室温。当钢卷随炉缓慢冷却至300℃时，钢卷各部位温度已趋于均匀，应换风冷罩进行风冷。采用罩式炉风冷的目的是使钢卷在降温过程中钢卷各部位温度更加均匀，同时由于冷却速度的提高可提高生产效率。风冷至150℃后出炉空冷，在小于150℃的低温温度区间内空冷，已不易对板形造成恶略影响。

其中，步骤S41、步骤S42中回火加热和保温温度为360-420℃，是通过大量试验研究确定的温度区间，在此温度区间进行罩式退火炉长时间保温回火，材料中马氏体和板条状贝氏体部分分解，且碳化物未明显聚集长大，材料的强度水平下降至目标强度，同时具有良好的塑性和成型性能。如果保温温度低于360℃，材料的力学性能变化不明显；如果保温温度高于420℃，将造成钢卷强度下降过大，难以满足使用需求。回火保温时间选用8-15小时是因为，对于热轧板卷，达到整卷温度均匀需要较长时间，如果保温时间小于8小时，将造成钢卷径向不同位置温度不均匀，导致通卷力学性能波动大；保温时间大于15小时，钢卷的性能变化不明显，造成能源和时间的浪费。

通过上述步骤进行回火处理获得的带钢厚度为2-6mm，抗拉强度等级为1200MPa-1400MPa，满足不同用户由于生产设备限制对产品强度等级的个性化需求。本发明实施例采用400℃罩式回火后，抗拉强度等级从1600MPa降低至1200MPa后的金相组织示意图如图2所示。

本发明提供的超高强热连轧带钢及其生产方法，采用低成本合金元素设计，无需添加贵重合金元素，主要依靠设计较高的C和B含量保证得到理想的马氏体+贝氏体组织；冶炼过程无需对P、S、N进行严格控制，不需进行LF和RH精炼，节约了生产工序成本；同时提出了具体的关键回火工艺制度，保证工业生产的稳定进行及材料高的强度水平覆盖范围。使用本发明提供的生产方法生产的超高强钢热轧钢卷经过纵切分卷后，适用于冲压、折弯、辊压等成型方式。

本发明提供的超高强热轧带钢及其生产方法具有以下有益效果：

（1）有利于节能。本发明采用热连轧TMCP直接轧制出满足用户使用要求的超高强钢，热轧板的抗拉强度可高达1500MPa-1600MPa，同时也可以根据用户设备限制强度等级，通过罩式炉回火对强度等级进行调节，将带钢的抗拉强度等级控制在1200MPa-1400MPa之间，通过本发明提供的生产方法生产的最终产品强度级别可覆盖1200MPa-1600MPa。

（2）有利于实现减重。由于材料强度水平最高达到了1600MPa，用户产品的设计厚度可大幅减薄，实现减重，避免资源浪费。

（3）有利于增强安全性。由于材料具有超高的强度和一定的延伸率，在各种工况下，产品使用过程中的安全系数大幅提升。

（4）有利于节约成本。本发明设计的合金成本中不含Mo、Ni、Cu、Nb等贵重金属，同时冶炼过程不需要进行LF和RH精炼，具有较低的生产成本。

（5）有利于实现工业化生产。本发明提供的生产方法经过工业生产验证，具有良好的可工业实施性。

下面通过具体实施例对本发明进行进一步说明。

实施例一：

本发明实施例提供的低成本超高强热连轧带钢，其成分体系如表1所示。

表1

编号	C	Si	Mn	P	S	Alt	B	[N]
									1	0.26	0.22	1.32	0.014	0.003	0.041	0.0034	0.004
2	0.27	0.25	1.26	0.012	0.004	0.042	0.0032	0.005
									3	0.26	0.28	1.40	0.012	0.003	0.037	0.0035	0.006

本发明实施例提供的超高强热连轧带钢的生产方法，按照表一所示的化学成分，生产2-6mm超高强钢，生产工艺路线采用220吨转炉冶炼—连铸—加热炉再加热—粗轧—6/7机架精轧—层流冷却—卷取成卷。

将220吨转炉中冶炼并经炉外精炼的钢水连铸成铸坯，在2250热连轧生产线进行轧制，本发明实施例生产的超高强热连轧带钢的主要生产工艺参数和热轧态力学性能如表2所示：

表2

按照表2中生产出的编号1抗拉强度1600MPa超高强钢产品进行罩式回火处理，在不同的温度保温不同时间，可将材料的抗拉强度等级降低至1200MPa-1400MPa。本发明实施例生产的超高强热连轧带钢的主要生产工艺参数和力学性能如表3所示：

表3

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实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，可以对本发明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，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种生产超高强热连轧带钢的方法，其特征在于，包括：

将经过冶炼获得的钢水进行连铸获得板坯，所述板坯的化学成分质量百分比为：C：0.26～0.30％，Si：0.22～0.30％，Mn：1.0～1.5％，B：0.0032％～0.0035％，Al：0.01～0.06％，P：≤0.02％，S：≤0.010％，N：≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质；

将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板；

将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧板卷；

2.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：

所述热轧板的抗拉强度等级为1500MPa-1600MPa。

3.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：

所述钢卷厚度为2mm-6mm，抗拉强度等级为1200MPa-1400MPa。