CN104342601B - 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 (1)
1.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：
所述含Ti低锰低硅热轧钢的组分及重量百分比含量为：C：0.080%~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:0.11~0.20%，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%；
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800~850℃；
4）进行层流冷却：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9~20s，后段冷却速率5~30℃/s；
5）进行卷取，卷取温度控制在580℃~640℃；
6）自然冷却至室温。
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| CN104342601A (zh) | 2015-02-11 |
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