CN106282818B

CN106282818B - 抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢及其制造方法

Info

Publication number: CN106282818B
Application number: CN201510302169.7A
Authority: CN
Inventors: 陈维晋; 丁志龙; 范建冬; 刘云峰
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2019-02-05
Anticipated expiration: 2035-06-05
Also published as: CN106282818A

Abstract

本发明涉及抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢及其制造方法，主要解决现有现有高抗拉强度级的冷轧卷用捆带钢塑性低、生产成本高的技术问题。本发明提供的抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢，其化学成分质量百分比为：C：0.30%～0.38%，Si：0.15%～0.30%，Mn：0.55%～0.75%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr：0.10%～0.20%，Alt：0.01～0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质元素，显微组织为回复铁素体组织+珠光体+渗碳体，抗拉强度Rm为980MPa～1150MPa，断后伸长率A₅₀为8%～12%。本发明捆带钢主要用于冷轧板卷的打捆包装。

Description

抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢及其制造方法

技术领域

本发明涉属于捆带用钢技术领域，涉及一种捆带钢及其制造方法，特别涉及抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢及其制造方法。

背景技术

高强度涂漆捆带是一种“保证安全储运，提升产品档次”，具有高附加值的冷轧深加工产品，广泛用于大卷重冷轧板卷的打捆包装。

现有高强度捆带钢的主要生产工艺有三种：一是采用冷轧强化后进行退火的工艺，充分利用冷轧的加工硬化，目前主要用于生产抗拉强度800～900MPa，延伸率≥4%的捆带，该工艺简单，生产成本低，但是对捆带原材料的质量要求极高；二是采用铅浴等温淬火的贝氏体强化工艺，但其设备复杂，特别是采用铅浴处理，会造成严重的环境污染，一些国家已经限制使用，不具备推广价值；三是采用两相区淬火的马氏体强化工艺，采用水做为淬火介质，强度等级可以达到1100～1500MPa，无环境污染，但操作复杂，能耗大且难以保证良好的板形。

公开号为CN101805870A 的中国专利公开了一种抗拉强度≥1100MPa的高强度捆带钢及其制造方法，其原料钢种采用如下成分设计：C：0.25-0.35%，Mn：1.0-2.0%，Si：≤0.45%，P：≤0.04%，S：≤0.04%。通过两相区淬火加回火工艺生产出抗拉强度为1100-1250MPa，延伸率为10-13% 的高强度捆带，由于采用水作为淬火介质，污染较小。但是，该工艺操作复杂，特别是淬火加回火对温度和时间的控制非常高，生产成本较高。

公开号为CN102978512A 的中国专利公开了一种抗拉强度≥ 950 MPa 的高强度涂漆捆带及其制造方法。其采用如下成分设计：C：0.12～0.20%，Mn：1.2～2.0%，Si ：0.2～0.6%，P：≤0.025%，S：≤0.02%，Nb：0.01～0.05%。通过冷轧强化后退火工艺生产出抗拉强度不低于950 MPa，延伸率不低于9% 的高强度涂漆捆带，虽然工艺简单，产品的耐腐蚀性能较好。但是，捆带热处理过程是在Pb-Bi炉进行的，产品表面很容易附着剧毒元素Pb 和Bi，对环境的污染极大。其次，原料钢种中Si含量较高，导致捆带表面质量不佳，漆膜易发生脱落，稳定性不高。另外，成分中添加了稀土元素Nb，导致原料成本增加。

公开号为CN102719730A的中国专利，公开了一种抗拉强度≥950MPa 的高强度捆带及其制造方法。原料钢种采用如下成分设计：C：0.15～0.25%，Mn：1.5～2.2%，Si：≤0.05%，P：≤0.025%，S：≤0.02%，Als：0.01～0.08%。采用冷轧强化退火工艺生产出抗拉强度≥950MPa，延伸率≥11%的高强度发蓝捆带，虽工艺简单，污染较小，但该钢种中Mn含量比较高，且冷轧采用10道次反复轧制，导致原料的经济性降低，生产能耗较高，对轧机和轧辊的损伤也较大。

公开号为CN103451524A的中国专利公开了一种厚度为0.5mm的抗拉强度≥1000MPa 涂漆捆带钢及其制造方法。其组分及重量百分比：C：0.22～0.30%，Mn：1.7～2.2%，Si：0.005～0.010%，P：≤0.015%，S：≤0.015%，Als ：0.050～0.070%，Nb：0.052～0.080%；生产步骤：冶炼并将连铸坯进行常规加热；精轧控制其终轧温度为900～950 ℃，精轧后的厚度为2.0 mm；冷轧轧制道次为8 道次，控制总压下率不低于75%；最后进行580～650℃、时间为100～150 s的发蓝热处理。在厚度仅为0.5mm的情况下，产品实现了抗拉强度≥1000MPa，延伸率≥10%，反复弯曲次数不少于10次，无分层脆断现象。但是，该方案为Mn、Nb合金强化、合金成本较高，且2.0mm厚度保证900-950℃的终轧温度实现比较困难，以及总压下率不低于75%、冷轧道次为8道次，也增加了冷轧成本。

公开号为CN101781735A的中国专利公开了一种抗拉强度1000MPa的经济性高强度捆带钢及其制造方法，其组分的重量百分比为C：0.25-0.42%，Mn：1.0-2.0%，Si：≤0.45%，S：≤0.04%，P≤0.04%，Al：≤0.08%；其终轧温度为800-950℃，卷取温度500-750℃，冷轧压下率50-90%，退火温度430-580℃，保温时间≤40min，冷却介质为水。该发明采用了成分和冷轧工艺提高冷轧板强度，并进行退火提高塑性，具有生产流程少、成本不高、性能好的优点，但是该方法给出的工艺范围十分宽广，成分、工艺需要匹配才能达到最终的性能要求，另外退火的保温时间很长，不利于高效率的批量规模生产。

发明内容

本发明的目的是提供抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢及其制造方法，主要解决现有高抗拉强度级的冷轧卷用捆带钢塑性低、生产成本高的技术问题。

本发明的技术思路是以较少的非贵重合金添加实现低成本，配合热轧和冷轧轧制工艺实现高强，再匹配热处理回复工艺实现高塑性。

本发明采用的技术方案是：

抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢，化学成分质量百分比：C：0.30%～0.38%，Si：0.15%～0.30%，Mn：0.55%～0.75%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr：0.10%～0.20%，Alt：0.01%～0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

本发明所述的抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢的化学成分限定在上述范围内的理由如下：

碳：碳是最经济的强化力学性能的元素，材料的抗拉强度和硬度均随碳含量的增加而增大。在本设计中，充分利用碳的强化效果，碳含量控制在0.30～0.38% 之间，高于目前一般捆带钢的碳含量。如果高于0.38%，捆带塑性较差，伸长率偏低也难以满足技术标准要求。如果低于0.30%，在低合金设计下，材料强度将达不到要求。

硅：硅是钢中的有益元素，也是一种经济型强化元素，具有很强的固溶强化作用，能提高捆带的强度和硬度。但含量较高时，将使捆带的塑性和韧性显著下降，同时严重影响产品表面质量。硅含量太低，将削弱强化效果，影响产品强度。因此，在本发明中，Si含量一般控制在0.15～0.30%。

磷：磷是钢中的有害元素，容易引起严重的偏析，降低捆带的韧性，导致发生脆断。此外，过高的P含量将显著降低捆带的焊接性能，一般应予以去除。因此，在本发明设定钢中P≤0.020%。

硫：硫是钢中的有害元素，容易引起热脆，并削弱捆带的焊接性能，一般应予以去除。因此，在本发明设定钢中S≤0.010%。

铝：铝与氮或氧生产成有效的细小弥散物而抑制晶粒长大，能获得更加细小的块状铁素体和珠光体团提高钢的强度和韧性。同时，铝也是优良的脱氧剂。因此，在本发明中，Al的含量一般控制在0.010～0.040%。

锰和铬：锰在捆带钢中属于有益元素，能提高捆带的抗拉强度，适度的提高淬透性，适量的锰既提高韧性又提高冷轧加工性能。另外锰可以同硫结合形成硫化锰，很大程度上降低硫造成的热脆性和冷脆性。Cr能与碳结合形成碳化物，显著提高钢的强度和耐磨性能，特别在热处理回复过程中将形成细小碳化物，对保持强度和提高塑性有较好的作用。采用Mn和Cr搭配，即可提高强度又能避免塑性下降过快。但Mn和Cr含量过高，会导致钢板延伸率迅速下降。本发明中，锰含量控制在0.55～0.75%之间，铬含量控制在0.10～0.20%之间。

上述抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢的制造方法，该方法包括：

钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水成分的质量百分比为：C：0.30%～0.38%，Si：0.15%～0.30%，Mn：0.55%～0.75%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr：0.10%～0.20%，Alt：0.01%～0.04%，余量为铁和不可避免夹杂；

连铸板坯经加热炉加热至1180℃～1220℃后进行热轧，所述的热轧结束温度为820℃～860℃，热轧后钢板厚度为2.0mm～3.5mm，卷取温度为620℃～660℃卷取得到热轧钢卷；

热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、卷取得到厚度为0.70mm～0.90mm成品，所述冷轧压下率为65%～75%，经过冷轧后的轧硬状态带钢在立式退火炉中的退火温度为590℃～650℃，带钢退火时间为70s～120s。

进一步，带钢在立式退火炉内的退火温度设定为590℃～620℃时，带钢退火时间设定为90s～120s；钢带在立式退火炉内的退火温度设定为620℃～650℃时，带钢退火时间设定为70s～90s。

本发明采取的生产工艺的理由如下：

1、连铸板坯加热温度的设定

如果连铸板坯加热温度过高，钢中的AlN等第二相粒子发生溶解后在热轧卷取过程重新析出更加细小、弥散的析出物，则抑制了在随后的冷轧、退火后晶粒的再结晶长大，使钢板的再结晶温度升高，不能适应低的退火温度。如果加热温度过低，由于热轧过程中的自然温降，无法保证本发明要求的终轧温度。连铸板坯加热温度设定为1180℃～1220℃。

2、热轧结束温度设定

该温度设计与成分相关，由于钢中碳含量较高，相变点温度低，一方面为了获得均匀细小的热轧组织，需采用较低的热轧终轧温度，另一方面，热轧终轧温度过高，原始奥氏体组织粗大还会形成魏氏组织，带来材料塑性下降。因此，综合考虑，本发明热轧终轧温度设定为820℃～860℃。

3、热轧卷取温度设定

热轧卷取温度是影响钢材力学性能的关键因素之一,一方面控制晶粒大小，另一方面控制珠光体聚集长大，提高材料强度并获得良好的塑性，综合考虑，本发明设定热轧卷取温度控制为620℃～660℃。

4、冷轧压下率设定

考虑到热轧原板的屈服强度在450MPa左右，属于较高强度，65～75%的总压下率是考虑了变形后材料的强度及轧制难度的基础上，平衡了性能需求和加工难度，根据申请人的多年研究和实验，在此成分及热轧工艺条件下，一方面，如果冷轧总压下率低于65%，加工硬化程度不够，材料强度达不到要求；另一方面，如果总压下率高于75%，加工硬化程度过大，冷轧道次需增加较多，轧辊磨损加大，将增加加工成本。综合考虑，本发明采用多到次连轧，优选6～7道次冷连轧，冷轧总压下率控制为65%～75%。

5、退火温度设定

为了获得最终高强高塑性的材料，应用再结晶回复原理，对加工硬化的板带需要匹配合适的退火时间和温度，退火组织为回复铁素体组织+珠光体+渗碳体。钢带在立式退火炉内的退火温度设定为590℃～650℃，带钢退火时间设定为70s～120s，生产效率比较高。退火温度高，组织回复再结晶的速度就快，达到目标塑性的所需退火时间就短，进一步，钢带在立式退火炉内的退火温度设定为590℃～620℃时，带钢退火时间设定为90s～120s；钢带在立式退火炉内的退火温度设定为620℃～650℃时，带钢退火时间设定为70s～90s。

本发明得到的抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢的显微组织为回复铁素体组织+珠光体+渗碳体，抗拉强度Rm为980MPa～1150MPa，断后伸长率A₅₀为8%～12%。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：

1、本发明通过轧制强化后退火实现高强、高塑性，生产工序少、工艺易实现，不需采用铅浴退火或两相区淬火等处理方式，加工成本低廉。

2、本发明在合金量累计仅0.7%左右的低成本基础上，充分利用碳、硅元素的强化效果，并添加适量锰、铬形成碳化物强化，获得了所需要的强度和塑性，合金成本更低。

3、本发明的回复退火工艺匹配了成分设计、热轧工艺及冷变形，可根据不同的热处理能力和生产速度来选择退火工艺；另外退火温度属于中温，一般的热处理生产线均可生产，且生产效率高，有较好的应用性。

附图说明

附图1为本发明实施例1冷轧退火后成品钢板的金相组织照片。

具体实施方式

下面结合实施例1-5对本发明作进一步说明，如表1～表4所示。

表1 本发明化学成分（质量百分比%），余量为Fe及不可避免杂质。

元素	C	Si	Mn	P	S	Cr	Alt
								本发明	0.30～0.38	0.15～0.30	0.55～0.75	≤0.020	≤0.010	0.10～0.20	0.01～0.04
实施例1	0.331	0.2082	0.6382	0.0122	0.0031	0.1531	0.0253
								实施例2	0.312	0.2264	0.6474	0.0145	0.0052	0.1355	0.0287
实施例3	0.346	0.1952	0.6864	0.0167	0.0072	0.1665	0.0198
								实施例4	0.352	0.2326	0.6636	0.0129	0.0063	0.1452	0.0324
实施例5	0.336	0.1828	0.5956	0.0175	0.0059	0.1614	0.0276

通过转炉熔炼得到符合要求化学成分钢水，钢水经全程吹Ar保护连续浇铸得到连铸板坯，厚度为210～230mm，宽度为800～1300mm，长度为5000～10000mm。

炼钢生产的定尺板坯送至加热炉再加热，出炉除磷后送至连续热连轧轧机上轧制，通过粗轧轧机和精轧连轧机组采用控轧控冷技术轧制，然后进行卷取，产出热轧钢卷。热轧工艺控制见表2。

表2本发明热轧工艺控制参数

热轧参数	板坯加热温度/℃	热轧结束温度/℃	卷取温度/℃	热轧板厚度/mm
					本发明	1180-1220	820-860	620～660	2.0-3.5
实施例1	1192	837	635	2.8
					实施例2	1210	841	643	2.8
实施例3	1202	836	642	2.8
					实施例4	1198	832	631	2.8
实施例5	1208	845	638	2.8

将上述热轧钢卷重新开卷经过酸洗后，在单机架可逆轧机上进行冷轧，往复轧制6道次，冷轧的压下率为65%～75%，经过冷轧后的轧硬状态的钢带经过退火炉退火、卷取得到厚度0.70mm～0.90mm的成品抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢带。退火工艺为：钢带在立式退火炉的退火温度范围为590℃～650℃，退火时间为70s～120s。工艺控制参数见表3。

表3 本发明冷轧、退火控制参数

冷轧、退火参数	冷轧压下率/%	退火温度/℃	退火时间/s	冷轧板厚度/mm
					本发明	65～75	590～650	70～120	0.70-0.90
实施例1	70	590	120	0.84
					实施例2	70	630	90	0.84
实施例3	71.4	610	100	0.80
					实施例4	73	630	90	0.76
实施例5	68.5	650	70	0.88

将本发明得到的冷轧钢板按照《GB/T228.1-2010 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验。

利用上述方法得到的抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢。参照附图抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢的显微组织为回复铁素体组织+珠光体+渗碳体，抗拉强度Rm为980MPa～1150MPa，断后伸长率A₅₀为8%～12%。

利用上述方法得到抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢的力学性能见表4。

表4 本发明抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢的力学性能

性能指标	抗拉强度/MPa	断后伸长率A<sub>50</sub>/%
			本发明	980～1150	8～12
实施例1	1015	10.47
			实施例2	1096	8.82
实施例3	1123	8.37
			实施例4	1068	9.46
实施例5	1032	9.79

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢，其特征是化学成分质量百分比为：C：0.30％～0.38％，Si：0.15％～0.30％，Mn：0.55％～0.75％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr：0.10％～0.20％，Alt：0.01～0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；其组织为回复铁素体组织+珠光体+渗碳体；其0.70mm～0.90mm厚冷轧卷用捆带钢的抗拉强度Rm为980MPa～1150MPa，断后伸长率A₅₀为8％～12％。

2.如权利要求1所述的抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢的制造方法，包括：

钢水经连铸得到连铸板坯；

连铸板坯经加热炉加热至1180℃～1220℃后进行热轧，所述的热轧结束温度为820℃～860℃，卷取温度为620℃～660℃卷取得到热轧钢卷；

热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、退火、卷取得到厚度为0.70mm～0.90mm成品，所述冷轧冷轧压下率为65％～75％，经过冷轧后的轧硬状态带钢在立式退火炉的退火温度为590℃～650℃，带钢的退火时间为70s～120s。

3.如权利要求2所述的抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢的制造方法，其特征是热轧后钢板厚度为2.0mm～3.5mm。

4.如权利要求2所述的抗拉强度980MPa级的冷轧卷用捆带钢的制造方法，其特征是带钢在立式退火炉内的退火温度为590℃～620℃时，带钢退火时间为90s～120s；钢带在立式退火炉内的退火温度为620℃～650℃时，带钢退火时间为70s～90s。