CN105385947A

CN105385947A - 钒微合金化600MPa级高强度打包带用钢及生产方法

Info

Publication number: CN105385947A
Application number: CN201510832674.2A
Authority: CN
Inventors: 蒋建军; 徐立山; 程玉君; 包阔; 魏跃军; 罗波
Original assignee: Hebei Iron and Steel Group Co Ltd Chengde Branch
Current assignee: Hebei Iron and Steel Co Ltd; Hebei Iron and Steel Group Co Ltd Chengde Branch
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2016-03-09

Abstract

本发明公开了钒微合金化600MPa级高强度打包带用钢及生产方法，用钢化学成分及质量百分比为：C:0.16～0.20%、Si:0.12～0.30%、Mn:0.70～1.0%、P:≤0.025%、S:≤0.020%、V:0.030-0.060%、ALs:≥0.015%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。生产方法包括以下步骤：铁水脱硫预处理、120吨转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸保护浇注、钢坯加热炉加热、高压水除鳞、控轧控冷、卷取、包装、检斤、入库。本发明热轧中宽带钢的化学成分通过添加微合金钒代替进口的铌元素，并配合控轧控冷工艺和低温大压下技术来控制各相的比例，提高了板坯质量，降低了生产难度及生产成本。

Description

钒微合金化600MPa级高强度打包带用钢及生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及钒微合金化600MPa级打包带用钢及生产方法。

背景技术

中高强度打包带用钢多以热轧宽带钢为原料进行冷轧加工，由于热轧宽带钢市场价格高于中宽带钢，且部分用户因冷轧机组较小，需要将宽带钢分条后轧制，进一步增加了中宽带钢的生产成本。用户希望采用价格较低的中宽带钢代替宽带钢原料来生产打包带，以降低其生产成本。根据市场调查中宽带钢打包带用钢有较大的市场开发潜力。

目前国内钢铁企业生产高强度热轧钢带，普遍采用添加铌、或铌加钛微合金复合强化体系，但中国是铌资源贫乏国家，其主要产地为巴西、澳大利亚、加拿大等国家，尤其是巴西冶金及矿业有限公司控制了世界85%的铌生产，势必导致铌的价格垄断，进而造成丧失以铌为原料产品价格的话语权，在一定程度上受制于人，生产成本也相对较高。同时，根据当前许多专家、学者的大量研究，发现铌对钢的高温延展性的影响最大，认为铌加深了低塑性温度曲线，使低塑性温度区更大、温度更低，从而造成含铌板坯最易产生质量缺陷，横裂纹的存在，不但增加板坯降级和报废量，更严重的是会导致钢板边部组织异常，致密性差，冲击韧性和强度降低，因此为防止含铌钢表面横裂纹需制定非常严苛的生产措施，势必加大板坯的生产难度及成本的上升。甚至有些钢铁企业采用切除角部的办法来解决含铌板坯角部裂纹问题，造成大量经济损失的同时，极大的延误了生产时间，同时所带来的交货期延长、占用库存、人力资源等间接损失更是难以估量。同时，含Nb微合金钢中部分钢种热送热装生产过程中轧件表面易产生质量缺陷，成品钢卷中部出现线状和疤状缺陷，严重时难以修复、甚至报废，从而造成巨大的经济损失。

我国钒资源非常丰富，无论是资源储备，还是钒产量均位于世界第一位，原料资源的保证，这就在一定程度上保证了含钒产品的价格拥有充分的自主权。鉴于此，采用钒微合金化生产中宽带钢打包带用钢有较大的市场开发潜力。

发明内容

本发明目的是提供一种钒微合金化600MPa级高强度打包带用钢的生产方法，通过添加微合金钒代替进口的铌元素，并配合控轧控冷工艺和低温大压下技术来控制各相的比例，不仅使得在原料使用及价格方面拥有充分自主权，提高了板坯质量，降低了生产难度及生产成本。同时，含钒钢高温溶解温度比含铌钢低，加上采用热送热装技术，大大降低了加热炉煤气消耗，节约了能源，提高了生产率，并且实现了600MPa级高强度打包带所要求的力学性能、微观组织及其它综合性能。

本发明所采取的技术方案是：钒微合金化600MPa级高强度打包带用钢，所述用钢化学成分及质量百分比为：C:0.16～0.20%、Si:0.12～0.30%、Mn:0.70～1.0%、P:≤0.025%、S:≤0.020%、V:0.030-0.060%、ALs:≥0.015%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。

本发明还提供一种上述的钒微合金化600MPa级高强度打包带用钢的生产方法，包括以下步骤：铁水脱硫预处理、120吨转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸保护浇注、钢坯加热炉加热、高压水除鳞、控轧控冷、卷取、包装、检斤、入库。

本发明所述控轧控冷工序包括：粗轧轧制、热卷箱、精轧机组轧制、层流冷却。

本发明所述精轧机组轧制工序中，精轧终轧温度为850～890℃。

本发明所述控轧控冷工序中，热轧总压下率＞90%，后三道次总压下量≥30%。

本发明所述控轧控冷工序中，层流冷却的冷却速度为20～29℃/s。

本发明所述钢坯加热炉加热工序中，加热炉中钢坯的出炉温度为1180～1220℃。

本发明所述卷曲工序中，卷曲温度为610～660℃。

本发明的成分设计：高强度打包带用钢的化学成分就是在常规强化元素C、Mn的基础上增加微合金元素钒，添加钒的作用是通过形成V(C，N)影响钢的组织和性能，主要在奥氏体晶界的铁素体中沉淀析出，在轧制过程中能抑制奥氏体的再结晶并阻止晶粒长大，从而起到细化铁素体晶粒、提高钢的强度和韧性。

轧制工艺：采用控轧控冷和低温大压下技术，控制加热时间保证铸坯加热时钒均匀分布，钢坯出炉温度按1180～1220℃范围控制，精轧出口温度按850～890℃范围控制、且热轧总压下率大于90%，后三道次总压下量≥30%，层流冷却的冷却速度范围为：20～29℃/s，卷取温度按610～660℃范围控制，保证晶界析出细小可控的碳化物、氮化物和碳氮化物，起到钉扎作用阻止晶粒长大，最终实现细晶强化、固溶强化和沉淀析出强化作用从而得到理想的微观组织和优异的力学性能。

本发明根据钒强化机理和轧制强化机理：

（1）钒强化机理：

钒是位于元素周期表第四周期第VB族的过度族金属元素，是强的碳化物和氮化物形成元素，具有低等的细晶强化和高等的沉淀析出强化作用，钒在钢中主要以氮化钒、碳化钒和碳氮化钒和固溶钒形式存在。钒微合金化钢的强韧化机理主要是靠晶粒细化、沉淀析出强化和固溶强化实现的。

（2）轧制强化机理：

轧制工艺引起强度的变化主要体现在晶粒度的变化和相体积百分比的变化。晶粒细化既可提高强度也可提高韧性，可获得强韧性优异的性能，一般每提高晶粒度1级可提高强度15～35MPa。珠光体是强度较高的组织，铁素体是塑韧性较好的组织，在铁素体和珠光体的复相组织中，每提高1%的珠光体体积百分含量可提高强度5MPa。采用控制轧制和控制冷却技术来限定开轧温度和精轧温度是为了获得所需要的复相组织，采用低温大压下技术保证精轧后三道次压下量≥30%可促使铁素体形变诱导相变，增加位错密度和细化晶粒来提高强度。故通过控轧控冷和低温大压下技术可有效实现对晶粒度和相比例的控制，从而实现对强度的控制。

本发明的特点是在常规强化元素碳、锰的基础上仅添加微合金钒元素，并配合控轧控冷工艺和低温大压下技术改变碳化物、氮化物或碳氮化物析出量、尺寸等来控制各相的比例、形态、大小及分布，增加固溶和沉淀析出强化以及细晶强化作用，从而实现600MPa级高强度打包带所要求的力学性能、微观组织、及其它各项综合性能。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过添加微合金钒代替进口的铌元素，并配合控轧控冷工艺和低温大压下技术来控制各相的比例，不仅使得在原料使用及价格方面拥有充分自主权，提高了板坯质量，降低了生产难度及生产成本；2、含钒钢高温溶解温度比含铌钢低，加上采用热送热装技术，生产实践表明，在热装温度为600℃、热装比50%时，热轧加热炉的生产率可提高约30%、节约能耗约20%，大大降低了加热炉煤气消耗，节约了能源，提高了生产率，并且实现了600MPa级高强度打包带所要求的力学性能、微观组织及其它综合性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

以下通过实施例对本发明做进一步说明。

各实施例的钢坯成分见下表1：

表1：钢坯化学成分（质量分数，%）

序号	C/%	Si/%	Mn/%	P/%	S/%	V/%	Als/%
								1	0.16	0.30	1.00	0.020	0.009	0.060	0.020
2	0.18	0.20	0.90	0.012	0.013	0.050	0.015
								3	0.20	0.12	0.80	0.009	0.013	0.030	0.025
4	0.19	0.22	0.70	0.015	0.010	0.040	0.030
								5	0.17	0.15	0.88	0.025	0.020	0.053	0.022

注：其余为Fe和其它不可避免的杂质。

实施例1：

将序号1钢坯经铁水脱硫预处理→120转炉冶炼→LF精炼→板坯连铸保护浇注→钢坯加热炉加热→高压水除鳞→控轧控冷（粗轧轧制→热卷箱→精轧机组轧制→层流冷却）→卷取→包装→检斤→入库过程生产。轧制时加热炉中钢坯的出炉温度为1180℃，精轧终轧温度为890℃，热轧总压下率98.2%，后三道次总压下量为35%，层流冷却的冷却速度为：20℃/s，卷曲温度为660℃。得到该批次钢带综合性能结果见下表2。

表2：实施例1所得钢带的综合性能

成品厚度mm

Rel，MPa

Rm，MPa

A，%

冷弯D=2a

显微组织

晶粒度

3.0

510

645

31.0

合格

P+F，P约占20%

10.0级

注：P指珠光体,F指铁素体，下同。

实施例2：

将序号2钢坯经铁水脱硫预处理→120转炉冶炼→LF精炼→板坯连铸保护浇注→钢坯加热炉加热→高压水除鳞→控轧控冷→卷取→包装→检斤→入库过程生产。轧制时加热炉中钢坯的出炉温度为1200℃，精轧终轧温度为880℃，热轧总压下率98.0%，后三道次总压下量为35%，层流冷却的冷却速度为：23℃/s，卷曲温度为640℃。得到该批次钢带综合性能结果见下表3。

表3：实施例2所得钢带的综合性能

成品厚度mm

Rel，MPa

Rm，MPa

A，%

冷弯D=2a

显微组织

晶粒度

3.25

505

635

30.5

合格

P+F，P约占20%

10.0级

实施例3：

将序号3钢坯经铁水脱硫预处理→120转炉冶炼→LF精炼→板坯连铸保护浇注→钢坯加热炉加热→高压水除鳞→控轧控冷→卷取→包装→检斤→入库过程生产。轧制时加热炉中钢坯的出炉温度为1200℃，精轧终轧温度为850℃，热轧总压下率97.8%，后三道次总压下量为32%，层流冷却的冷却速度为：29℃/s，卷曲温度为610℃。得到该批次钢带综合性能结果见下表4。

表4：实施例3所得钢带的综合性能

成品厚度mm

Rel，MPa

Rm，MPa

A，%

冷弯D=2a

显微组织

晶粒度

3.5

520

640

31.0

合格

P+F，P约占20%

10.5级

实施例4：

将序号4钢坯经铁水脱硫预处理→120转炉冶炼→LF精炼→板坯连铸保护浇注→钢坯加热炉加热→高压水除鳞→控轧控冷→卷取→包装→检斤→入库过程生产。轧制时加热炉中钢坯的出炉温度为1220℃，精轧终轧温度为860℃，热轧总压下率97.5%，后三道次总压下量为32%，层流冷却的冷却速度为：25℃/s，卷曲温度为630℃。得到该批次钢带综合性能结果见下表5。

表5：实施例4所得钢带的综合性能

成品厚度mm

Rel，MPa

Rm，MPa

A，%

冷弯D=2a

显微组织

晶粒度

4.0

510

625

29.0

合格

P+F，P约占20%

10.0级

实施例5：

将序号5钢坯经铁水脱硫预处理→120转炉冶炼→LF精炼→板坯连铸保护浇注→钢坯加热炉加热→高压水除鳞→控轧控冷→卷取→包装→检斤→入库过程生产。轧制时钢坯加热温度为1210℃，精轧终轧温度为875℃，热轧总压下率98.1%，后三道次总压下量为30%，层流冷却的冷却速度为：27℃/s，卷曲温度为655℃。得到该批次钢带综合性能结果见下表6。

表6：实施例5所得钢带的综合性能

成品厚度mm

Rel，MPa

Rm，MPa

A，%

冷弯D=2a

显微组织

晶粒度

3.5

508

630

30.5

合格

P+F，P约占20%

10.5级

Claims

1.钒微合金化600MPa级高强度打包带用钢，其特征在于,所述用钢化学成分及质量百分比为：C:0.16～0.20%、Si:0.12～0.30%、Mn:0.70～1.0%、P:≤0.025%、S:≤0.020%、V:0.030-0.060%、ALs:≥0.015%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。

2.基于权利要求1所述的钒微合金化600MPa级高强度打包带用钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：铁水脱硫预处理、120吨转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸保护浇注、钢坯加热炉加热、高压水除鳞、控轧控冷、卷取、包装、检斤、入库。

3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述控轧控冷工序包括：粗轧轧制、热卷箱、精轧机组轧制、层流冷却。

4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述精轧机组轧制工序中，精轧终轧温度为850～890℃。

5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述控轧控冷工序中，热轧总压下率＞90%，后三道次总压下量≥30%。

6.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述控轧控冷工序中，层流冷却的冷却速度为20～29℃/s。

7.根据权利要求2-6任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述钢坯加热炉加热工序中，加热炉中钢坯的出炉温度为1180～1220℃。

8.根据权利要求2-6任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述卷曲工序中，卷曲温度为610～660℃。