CN104603297A - 用于制备碳钢钢带材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制备碳钢钢带材的方法，该方法使用于连续铸造碳钢的薄板坯连铸机例如DSP或DSC，或者与热轧装置热连接的常规板坯连铸机，包括下述步骤：提供包含下述元素的钢液(以重量％计)：0.06-0.17C；至多3.0Mn；0.1-2.0Al(zo)；至多0.01Ca以及任选一种或多种下述元素：至多1.0Cr；至多2.0Si；至多1.0Mo；至多0.1P；至多1.0Cu；至多2.5Ni；至多0.2V；至多0.2Ti；至多0.1Nb；至多0.01B；余量为Fe和不可避免的杂质；将钢液提供给薄板坯连铸机或者具有热连接的常规板坯连铸机的模具；将钢铸造成钢坯；将该钢坯切割为板坯；在板坯经受温度均衡或再加热步骤后将该板坯轧制为带材。本发明还涉及如此制备的热轧和冷轧及退火的钢带材。

Description

用于制备碳钢钢带材的方法
本发明涉及一种用于制备碳钢钢带材的方法，该方法使用在其中连续铸造钢并且在相同的装置中半连续轧制的薄板坯连铸机例如直接片材设备(Direct sheet plant)(DSP)或直接片材连铸机(Direct sheet caster)(DSC)或者与热轧装置热连接的常规板坯连铸机。
已知制备具有0.1wgt％量级的碳含量的包晶钢是困难的。由于伴随着从铁素体相向奥氏体相的转变的体积变化的结果，板坯的表面品质恶化；出现了部分地凝固的外壳的表面开裂或破损，这造成了装置损坏和生产延误。而且，在具有热连接的连铸机例如DSP或CSP上，表面缺陷的矫正一般是不可能的并且铸坯上的表面缺陷导致卷材上的表面缺陷。结果，不能以这种方式制备碳含量高于大约0.075wgt％的钢。相反，在轧制之前可以检查和修复常规连铸机中制造的板坯，所以可以在常规连铸机上铸造包晶钢并且在热轧装置上轧制包晶钢。
此外，已知某些元素影响在包晶钢中的碳含量。这可以由所谓的碳当量的式子确定，其中该式子中的元素给出了假想碳含量。由Kenneth E.Blazek等人在Iron&Steel Technology，2008，第5卷，第7期，第80-85页的文章“Calculation of the Peritectic Range forSteel Alloys”中给出了确定碳当量的这些元素的综述。
本发明的目的是提供一种用于制备碳钢钢带材的方法，该方法使用用于连续铸造碳钢的薄板坯连铸机例如DSP或DSC或者与热轧装置热连接的常规板坯连铸机。
本发明的又一个目的是提供一种具有能够用在薄板坯连铸机上的钢组成的钢带材。
根据本发明通过提供一种用于制备碳钢钢带材的方法实现一个或多个这些目的，该方法使用用于连续铸造碳钢的薄板坯连铸机例如DSP或DSC或者与热轧装置热连接的常规板坯连铸机，包括下述步骤：
提供包含下述元素的钢液(以重量％计)：
0.06-0.17 C
至多3.0 Mn
0.1-2.0 Al
至多0.01 Ca
以及任选一种或多种下述元素：
至多1.0 Cr
至多2.0 Si
至多1.0 Mo
至多0.1 P
至多1.0 Cu
至多2.5 Ni
至多0.2 V
至多0.2 Ti
至多0.1 Nb
至多0.01 B
余量为Fe和不可避免的杂质；
将钢液提供给薄板坯连铸机或者具有热连接的常规板坯连铸机的模具；
将钢铸造成钢坯；
将该钢坯切割为板坯；
在板坯经受温度均衡或再加热步骤后将该板坯轧制为带材。
从现有技术知道的适用于使用薄板坯连铸机或具有热连接的常规连铸机铸造的碳钢类型均具有低于0.1重量％的Al含量。发明人发现铝是增加钢的碳当量的最合适的元素，使得可以将具有碳含量在0.06和0.17重量％之间的钢在包晶的范围外用于薄板坯连铸机或具有热连接的常规连铸机。在许多情况下，向迄今为止的包晶钢添加Al不损害产品的性能。尤其是在先进的高强度钢中，铝的添加通过TRIP效应改进了钢的可成形性。
添加锰作为奥氏体稳定剂并且给钢提供强度。考虑到铸造问题，添加多于3重量％的锰是罕见的。当需要这样以提供特殊的钢品质时，添加上述的任选元素。通过添加这些元素以改变机械性质以及使用这种钢类型的目的。添加钙以改进可铸性并且钙与Al形成铝酸钙。
所述钢包含更有限量的碳是可能的，例如0.07-0.15重量％C，优选0.07-0.12重量％C。在对于碳而言这些更有限的范围中，特别地需要使用Al。
所述的钢包含更有限量的锰也是可能的，例如0.1-3.0重量％Mn，优选0.5-2.5重量％Mn，并且更优选1.0-2.0重量％Mn。在铸造先进的高强度钢中通常使用这种更有限量的锰。
此外，可能更多地限制钢的铝含量，例如当更多地限制碳含量时或者当添加其它元素时。优选地，所述钢包含0.3-1.5重量％Al，更优选0.3-1.0重量％Al，仍然更优选0.5-0.8重量％Al。
根据优选的组成，所述钢包含0.1-1.5重量％Si，优选0.1-1.0重量％Si，更优选0.2-0.5重量％Si。通常将硅在钢中的量保持相对低。
经常向某些钢类型添加铬用于增强所述钢。由于其价格，通常在碳钢中仅仅添加有限的量。根据优选的组成，所述钢包含0.1-1.0重量％Cr，更优选0.3-0.8重量％Cr。
根据优选的方法，所述钢液具有先进高强度钢例如双相钢的组成。
对于目前在600和1200MPa之间的通常强度水平，这种双相钢具有包含下述元素的组成(以重量％计)：
0.06-0.17 C
0.9-3.0 Mn
0.1-2.0 Al
0.01-1.0 Cr
0.01-1.4 Si
至多0.01 Ca
至多0.5 Mo
至多0.05 P
至多0.1 Cu
至多0.1 Ni
至多0.1 Nb
至多0.01 B
余量为Fe和不可避免的杂质。
甚至更多限制如上所示的双相钢中的元素以达到某些强度水平，例如DP600、DP 800、DP 1000或DP 1200。除了铝的量以外，对于不在DSP、CSP或具有热连接的常规板坯连铸机上制备的双相钢已知元素的量。
根据本发明的第二个方面，这里提供了一种用根据本发明的第一个方面的方法制备的碳钢的热轧钢带材。
根据本发明的第三个方面，这里提供了一种通过将根据本发明的第二个方面的热轧钢带材冷轧和退火来制备的冷轧和退火的碳钢钢带材。
将参考下述的实施例说明本发明。
铸造了根据本发明的钢类型，具有下述以重量％计的组成：
余量为Fe和不可避免的杂质。
在模具中使用标准的造型粉在直接片材设备(DSP)中铸造了这种钢类型，铸造速度为大约4.5米/分钟。在隧道炉中温度均衡后，在DSP的七道(seven-stand)轧制设备中将该板坯轧制至3mm的最终厚度。
该铸造板坯的目测显示在板坯的表面中没有横向裂纹。冷板坯的坠落(Dropping)实验显示该板坯在处理的过程中不容易开裂。
作为比较，在DSP上铸造的典型的标准钢类型具有下述以重量％计的组成：
余量为铁和不可避免的杂质。
标准钢类型与根据本发明的钢类型之间的比较表明根据本发明的钢类型在钢中具有所有元素的更高含量。这部分是由于旨在热轧钢带材的冷轧后制备先进高强度钢(在此情况下为双相钢)的事实。
根据本发明的钢类型中0.090重量％的碳含量使得不需要额外措施而在DSP的模具中在钢凝固的过程中会形成包晶钢，在铁-碳相图中从δ-相到γ-相的该转变引起钢体积的变化，从而导致铸钢和模具之间的接触损失。这导致了钢板坯的不规则冷却，进而导致了裂纹。
已经发现较大量铝的添加导致了钢与通常相比在更高碳含量下为包晶。在0.090重量％的碳下钢在模具中不是包晶；因此以与标准类型钢相同的方式冷却板坯，并且没有出现裂纹。在没有裂纹的情况下，可以在DSP中加工根据本发明的钢类型而没有表面开裂和由于破碎引起装置损坏的风险。
根据本发明制备的钢可以是热轧的钢带材或冷轧和退火的钢带材，其中在后一情况下可以为热浸镀锌或者镀锌层退火的。
将清楚的是，除了实施例的钢类型以外的其它钢类型可以用在DSP或另一个与热轧装置热连接的连铸机中，而对于DSP或连铸机的轧辊没有风险。保护范围不是由实施例所限制，而是由权利要求书确定。

Claims (10)

1.一种用于制备碳钢钢带材的方法，该方法使用用于连续铸造碳钢的薄板坯连铸机例如DSP或DSC，或者与热轧装置热连接的常规板坯连铸机，包括下述步骤：
提供包含下述元素的钢液(以重量％计)：
0.06-0.17C
至多3.0Mn
0.1-2.0Al
至多0.01Ca
以及任选一种或多种下述元素：
至多1.0Cr
至多2.0Si
至多1.0Mo
至多0.1P
至多1.0Cu
至多2.5Ni
至多0.2V
至多0.2Ti
至多0.1Nb
至多0.01B
余量为Fe和不可避免的杂质；
将钢液提供给薄板坯连铸机或者具有热连接的常规板坯连铸机的模具；
将该钢铸造成铸坯；
将该铸坯切割为板坯；
在板坯经受温度均衡或再加热步骤后将该板坯轧制为带材。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该钢液包含0.07-0.15重量％C，优选0.07-0.12重量％C。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中该钢液包含0.1-3.0重量％Mn，优选0.5-2.5重量％Mn，更优选1.0-2.0重量％Mn。
4.根据任何一项上述的权利要求所述的方法，其中该钢液包含0.2-1.5重量％Al，优选0.3-1.0重量％Al，更优选0.5-0.8重量％Al。
5.根据任何一项上述的权利要求所述的方法，其中该钢液包含0.1-1.5重量％Si，优选0.1-1.0重量％Si，更优选0.2-0.5重量％Si。
6.根据任何一项上述的权利要求所述的方法，其中该钢液包含0.1-1.0重量％Cr，优选0.3-0.8重量％Cr。
7.根据任何一项上述的权利要求所述的方法，其中该钢液具有先进高强度钢、例如双相钢的组成。
8.根据任何一项上述的权利要求所述的方法，其中该钢液具有双相钢的组成并且包含下述元素(以重量％计)：
0.06-0.17C
0.9-3.0Mn
0.1-2.0Al
0.01-1.0Cr
0.01-1.4Si
至多0.01Ca
至多0.5Mo
至多0.05P
至多0.1Cu
至多0.1Ni
至多0.1Nb
至多0.01B
余量为Fe和不可避免的杂质。
9.热轧的碳钢钢带材，其根据权利要求1-8中任何一项权利要求制备。
10.冷轧和退火的碳钢钢带材，其通过将根据权利要求9所述的热轧的钢带材冷轧和退火来制备。
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