CN104342601A - 一种Rel≥400MPa的含Ti低锰低硅热轧钢及用CSP线生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种Rel≥400MPa的含Ti低锰低硅热轧钢,其组分及wt%为:C:0.070%~0.20%,Si:不超过0.05%,Mn:0.10%~0.50%,P:≤0.015%,S:≤0.005%,N:≤0.006%,Als:0.015~0.060%,Ti:0.05~0.20%;用CSP生产步骤:冶炼并连铸成坯;对连铸坯加热;轧制;层流冷却;卷取;自然冷却至室温。本发明提供了一种钢中尺寸小于10nm的TiC比例在50%以上,组织为铁素体+珠光体,或铁素体+贝氏体组织;并通过采用适量的廉价Ti微合金,减少钢中Mn和Si的使用量,可使成本比现有技术降低不低于10%;屈服强度在345~700MPa,抗拉强度在400~800MPa,延伸率≥20%,产品的带状组织明显减轻,延伸率明显提高,表面质量和焊接性能大大提高,产品的综合力学性能得到提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种低合金高强度结构用钢及生产方法,具体地属于一种Rel≥400MPa的含Ti低锰低硅热轧钢及用CSP线生产的方法。
背景技术
目前国内低合金高强度结构钢涵盖了屈服强度从345MPa到690MPa的系列钢材,在实际生产中,为了满足钢材强度的需要,在钢中添加了0.60%以上,最高2.0%的合金元素Mn,也添加了其它合金元素Si、Nb、V等合金元素。合金元素Mn在钢中容易导致板坯中心偏析和表面铁皮和裂纹等问题,且Mn含量过高也影响材料的焊接性能。另外添加合金元素也直接增加了钢材的制造成本。近年来,随着Ti微合金化技术的进步,Ti微合金被广泛应用于钢材的生产中。
经检索:中国专利公开号为CN 103614627A的文献,其公开了一种含Ti系列钢的柔性生产技术,其产品的屈服强度420~680MPa,抗拉强度最高达到760MPa,延伸率最高达到30%,其化学成分为,C:0.04~0.08%,Si:≤0.05%,Mn:0.60~1.20%,Als:0.02~0.05%,P:≤0.015%,Ti:0.07~0.10%,S≤0.010%,N≤0.005%,主要工艺参数为加热温度1150~1300℃,终轧温度850~950℃,终冷温度550~750℃,层流冷却速度5~50℃/s。
还有中国专利公开号为CN 102839321A的文献,其公开了一种屈服强度大于500MPa的超薄热轧板带及其制造方法,其化学成分为C:0.02~0.07%,Si:≤0.50%,Mn:0.50~1.40%,Al:0.01~0.20%,P:≤0.030%,Ti:0.03~0.11%,N≤0.005%,S≤0.010%,O≤0.004%,或C:0.17~0.20%,Si:≤0.50%,Mn:0.50~0.90%,Al:0.01~0.20%,P:≤0.030%,Ti:0.03~0.08%,N≤0.005%,S≤0.010%,O≤0.004%,主要工艺参数加热温度1180~1250℃,终轧温度870~930℃,层流冷却速率30~70℃/s,卷取温度560~680℃。
还有中国专利公开号为CN 1785543A的文献,其公开了一种采用Ti微合金化生产高强耐候钢板的工艺,其化学成分为C:0.04~0.07%,Si:0.30~0.50%,Mn:0.40~1.20%,Alt:0.025~0.035%,P:≤0.075~0.10%,Ti:0.020~0.15%,N≤0.006%,S≤0.005%,O≤0.004%,Cu:0.20~0.40%,Ni:0.15~0.35%,Cr:0.30~0.50%,O≤0.003%,主要工艺参数铸坯入炉温度900~1100℃,加热温度1050~1180℃,终轧温度850~910℃,卷取温度550~650℃。
上述三个现有专利存在的主要不足在于钢中添加了较高的Mn。Mn高一是对钢材的力学性能尤其冷弯性能产生不利影响,其二是显著增加了钢材的制造成本。另外,在生产工艺中,由于采用了较低的冷却速度,因此钢中容易形成较粗大的铁素体组织,降低钢材的强度,且容易在晶界析出大颗粒的TiC粒子,降低钢材的强度,抑制了钢中Ti的强化作用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足,提供一种钢中尺寸小于10nm的TiC比例在50%以上,组织为铁素体+珠光体,或铁素体+贝氏体组织,屈服强度在345~700MPa,抗拉强度在400~800MPa,延伸率≥20%的Rel≥400MPa的含Ti低锰低硅热轧钢及生产方法。
实现上述目的的措施:
一种Rel≥400MPa的含Ti低锰低硅热轧钢,其组分及重量百分比含量为:C:0.070%~0.20%,Si:不超过0.05%,Mn:0.10%~0.50%,P:≤0.015%,S:≤0.005%,N:≤0.006%,Als:0.015~0.060%,Ti:0.05~0.20%,其余为Fe和不可避免的杂质;钢中尺寸小于10nm的TiC比例在50%以上,组织为铁素体+珠光体,或铁素体+贝氏体组织,屈服强度在345~700MPa,抗拉强度在400~800MPa,延伸率≥20%。
用CSP线生产一种Rel≥400MPa的含Ti低锰低硅热轧钢的方法,其步骤:
1)冶炼并连铸成坯;
2)对铸坯加热:控制铸坯入炉温度在50~1000℃,出炉温度在1050℃~1250℃,铸坯在炉时间10~200min;
3)进行轧制:控制终轧温度在800~920℃;
4)进行层流冷却:进行三段层流冷却,前段冷却速率50~200℃/s,中间空冷段冷却时间2~20s,后段冷却速率5~30℃/s;
5)进行卷取,卷取温度控制在580℃~650℃;
6)自然冷却至室温。
优选地:终轧温度840~900℃;
优选地:前段冷却速率70~200℃/s,中间空冷段冷却时间5~20s,后段冷却速率10~30℃/s;
优选地:卷取温度590~630℃。
本发明中各组分及主要工艺的机理及作用
C:碳在钢中主要起固溶强化作用,并与钢中的Ti形成TiC细小颗粒,起到固溶强化和析出强化的作用,有效提高钢材的强度和耐疲劳性能。碳含量低于0.07%时,C的强化作用太小,碳含量高于0.20%时,钢中铁素体含量减少,而珠光体增加,降低钢材的塑性和延伸性,另外碳含量过高也会影响钢材的焊接性能,因此钢中的C含量选择为0.07%~0.20%。
Mn:Mn在钢中起固溶强化作用,含量过低,强化作用太小,因此最低Mn含量为0.05%,Mn含量过高容易在板带厚度中心形成偏析,降低产品延伸性,因此最高Mn含量为0.50%,且过高Mn含量显著增加钢材制造成本。
Si:Si含量过高,容易造成表面缺陷,因此最高Si含量限定在0.05%。
P:P为钢中的杂质元素,易于在晶界偏聚,影响产品的韧性,因此其含量越低越好。根据实际控制水平,应控制在0.015%以下。
S:S为钢中的杂质元素,易在晶界产生偏聚,且与钢中的Fe形成低熔点的FeS,降低钢材的韧性,炼钢时应充分去除,应控制在0.005%。
N:N为钢中的杂质元素,降低钢材的韧性,容易和钢中Al、Ti形成AlN和TiN,含量过高,易形成粗大的AlN和TiN,因此尽量降低其含量,应控制在0.006%以下。
Al:Al在钢中起到固溶强化作用,且Al在炼钢过程中起到脱氧的作用,因此钢中Al的最低含量为0.015%,但Al含量过高容易与钢中的N形成粗大的AlN颗粒,造成钢材的韧性降低,因此Al最高含量为0.060%。
Ti:Ti在钢中起到固溶强化作用,Ti与钢中的C在铁素体基体上形成纳米TiC,提高铁素体基体的强度和抗疲劳性。Ti还可以与钢中的N形成TiN,组织钢材加热时的晶粒长大。因此Ti的最低含量为0.05%。但Ti含量过高容易形成粗大的TiC颗粒,和粗大的TiN,从而降低钢材的韧性,且Ti含量过高增加成本,最高为0.20%。
在本发明中,之所以控制层流冷却为三段冷却,且前段冷却速率在50~200℃/s,是因为前段层流冷却速率太低容易使钢中析出粗大的TiC颗粒,降低钢材的强度,且容易形成粗大的铁素体晶粒。冷却速率高于200℃/s时,容易造成板带表面应力分布不均,造成板形不良,且容易产生低温组织,降低钢材的性能。中间空冷2~20s有利于钢中铁素体组织的形成,提高钢材的韧性。后段冷却速率太低容易形成过多的铁素体组织,降低钢材的强度,太高容易造成低温组织的形成,不利于钢材的组织控制。 之所以卷取温度控制在580~650℃,是因为在此温度区间,TiC的析出效率最高,且析出的TiC颗粒细小,强化作用最高。温度太高易于形成粗大的TiC颗粒,降低强化效果,温度太低,则不容易析出,Ti的强化效果同样减弱。
本发明提供了一种钢中尺寸小于10nm的TiC比例在50%以上,组织为铁素体+珠光体,或铁素体+贝氏体组织;并通过采用适量的廉价Ti微合金,减少钢中Mn和Si的使用量,可使成本比现有技术降低不低于10%;屈服强度在345~700MPa,抗拉强度在400~800MPa,延伸率≥20%,产品的带状组织明显减轻,延伸率明显提高,表面质量和焊接性能大大提高,产品的综合力学性能得到提升。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述:
表1为本发明各实施例及对比例的取值列表;
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表;
表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。
本发明各实施例用CSP线按照以下步骤生产:
1)冶炼并连铸成坯;
2)对铸坯加热:出炉温度在1050℃~1280℃,铸坯在炉时间10~200min;
3)进行轧制:控制终轧温度在800~920℃;
4)进行层流冷却:进行三段层流冷却,前段冷却速率50~200℃/s,中间空冷段冷却时间2~20s,后段冷却速率5~30℃/s;
5)进行卷取,卷取温度控制在580℃~650℃;
6)自然冷却至室温。
表1 本发明实施例化学成分列表(wt%)
表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表
表3 本发明各实施例性能检测情况列表
从表2可以看出,本发明尺寸小于10nm的TiC占比在50%以上,组织为铁素体+珠光体或少量贝氏体,屈服强度在345~700MPa,抗拉强度在400~800MPa,延伸率在20%以上。
本申请的具体实施方式仅为例举,并非对本发明技术方案的限制性实施。
Claims (5)
1.一种Rel≥400MPa的含Ti低锰低硅热轧钢,其组分及重量百分比含量为:C:0.070%~0.20%,Si:不超过0.05%,Mn:0.10%~0.50%,P:≤0.015%,S:≤0.005%,N:≤0.006%,Als:0.015~0.060%,Ti:0.05~0.20%,其余为Fe和不可避免的杂质;钢中尺寸小于10nm的TiC比例在50%以上,组织为铁素体+珠光体,或铁素体+贝氏体组织,屈服强度在345~700MPa,抗拉强度在400~800MPa,延伸率≥20%。
2.用CSP线生产一种Rel≥400MPa的含Ti低锰低硅热轧钢的方法,其步骤:
1)冶炼并连铸成坯;
2)对铸坯加热:控制铸坯入炉温度在50~1000℃,出炉温度在1050℃~1250℃,铸坯在炉时间10~200min;
3)进行轧制:控制终轧温度在800~920℃;
4)进行层流冷却:进行三段层流冷却,前段冷却速率50~200℃/s,中间空冷段冷却时间2~20s,后段冷却速率5~30℃/s;
5)进行卷取,卷取温度控制在580℃~650℃;
6)自然冷却至室温。
3.如权利要求2所述的用CSP线生产一种含Ti系列热轧高强钢的方法,其特征在于:终轧温度为840~900℃。
4.如权利要求2所述的用CSP线生产一种含Ti系列热轧高强钢的方法,其特征在于:进行三段层流冷却,前段冷却速率70~200℃/s,中间空冷段冷却时间5~20s,后段冷却速率10~30℃/s。
5.如权利要求2所述的用CSP线生产一种含Ti系列热轧高强钢的方法,其特征在于:卷取温度590~630℃。
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