CN106834906B - 超低碳钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超低碳钢，其化学成分质量百分比为：C：0.001～0.01％，Si：0～0.03％，N：0～0.005％，Al：0.02～0.05％，Ti：0.02～0.05％，其余为Fe及不可避免杂质。本发明还公开了一种生产上述超低碳钢的方法，将经冶炼获得的化学成分如上述所述的板坯进行加热后，经过半连续式粗轧、精轧获得热轧板，所述精轧时，精轧出口通长的轧制头尾速度差控制在≤1.5m/s，精轧末机架加速度控制在≤0.02m/s2，保证带钢轧制的速度均匀；将所述热轧板经层流冷却后卷取获得成品。本发明提供的一种超低碳钢的生产方法，解决了现有技术中超低碳钢性能不均匀的技术问题，提高了产品性能的均匀性与稳定性。

Description

超低碳钢的生产方法
技术领域
本发明涉及钢材生产技术领域，特别涉及一种超低碳钢的生产方法。
背景技术
目前采用传统的热轧机组进行超低碳钢轧制时，通常采用奥氏体区轧制，加热炉加热到1200℃，在奥氏体区进行轧制，轧制完毕后再冷却到铁素体区。热轧工序的70％的能耗源于板坯加热，引发一系列的成本，环保等问题。同时，常规的轧制工艺由于板坯温度高，轧制过程温度降低速率大，导致板坯的头部和尾部温差差大，尤其是轧制3.0mm以下的薄规格产品，带钢头尾温度差大，导致长度方向性能不均匀。在轧制过程中，由于轧辊和带钢表面存在剪切应力，导致带钢成品的表层和心部存在显著的组织差异，影响厚度方向的性能均匀性。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
采用传统热轧机组进行超低碳钢铁素体轧制时，由于轧制过程板坯头尾温度不均匀，导致带钢成品的头尾组织和性能存在差异，由于轧制速度变化，轧制冷却水和轧制润滑使用不合理，轧辊和带钢表面的剪应力不断变化，导致带钢成品的表层和心部存在显著的组织差异，导致成品头尾性能存在波动，表层和心部的硬度也存在波动。
发明内容
本申请实施例通过提供一种超低碳钢的生产方法，解决了现有技术中超低碳钢性能不均匀的技术问题，提高了产品性能的均匀性与稳定性。
本发明的一个方面，提供了一种超低碳钢，其化学成分质量百分比为：一种超低碳钢，其特征在于，其化学成分质量百分比为：
C：0.001～0.01％，Si：0～0.03％，N：0～0.005％，Al：0.02～0.05％，Ti： 0.02～0.05％，其余为Fe及不可避免杂质。
本发明的另一个方面，提供了一种生产上述超低碳钢的方法，包括：
将经冶炼获得的化学成分如上述所述的板坯进行加热后，经过半连续式粗轧、精轧获得热轧板，所述精轧时，精轧出口通长的轧制头尾速度差控制在≤1.5m/s，精轧末机架加速度控制在≤0.02m/s2，保证带钢轧制的速度均匀；
将所述热轧板经层流冷却后卷取获得成品。
进一步地，将所述板坯进行加热时，将所述板坯头部的温度控制在1110± 20℃，所述板坯尾部的温度控制在1090±20℃，加热时间控制在150～200min。
进一步地，将加热后的板坯经过精轧时，精轧入口温度控制在840±20℃。
进一步地，将加热后的板坯经过精轧时，精轧机组F1-F7通长投入轧制润滑油，各个机架的轧制油用量控制在≥80ml/min。
进一步地，根据温度动态调整轧制过程的精轧机架间的冷却水量。
本发明提出一种超低碳钢的生产方法，通过降低出钢温度，大幅度降低能耗；通过控制精轧入口温度，使得超低碳钢在精轧区域的变形在铁素体区进行；通过控制板坯在加热炉内头尾的温度，保证带钢长度方向的温度均匀性；通过投入轧制润滑、控制轧制过程速度，减少轧辊和带钢表面的剪切应力，使得在低能耗，低成本的基础上，能够生产出高性能的超低碳钢，同时钢卷长度方向和厚度方向的性能均匀，使得热轧成品的头部中部尾部的屈服强度可以达到 213-219Mpa，抗拉强度可以达到303-313Mpa；断后延伸率可以达到38-42％。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种高性能均匀性铁素体区轧制超低碳钢的生产方法，解决了采用传统热轧机组进行超低碳钢铁素体轧制时存在的性能均匀性的问题。
本发明实施例提供的一种超低碳钢，其化学成分按重量百分比为：C：0.001～0.01％，Si：0～0.03％，N：0～0.005％，Al：0.02～0.05％，Ti：0.02～0.05％，其余为Fe及不可避免杂质。本发明中将C元素的含量控制在0.001～0.01％，主要保证钢板优异的成型性。Ti含量保证钢种的N和C能完全析出，Al的控制保证减少AlN夹杂物影响冲压性能。
采用本申请实施例的成分配比，可以在保证成本控制的基础上，在低温加热条件下，生产出深冲性能优异且无时效性的产品。
本发明实施例还提供了一种生产上述超低碳钢的方法，包括以下几个步骤：
步骤S1：将经冶炼获得的化学成分如上述所述的板坯进行加热后，经过半连续式粗轧、精轧获得热轧板，所述精轧时，精轧出口通长的轧制头尾速度差 (即轧制过程中最大速度与最小速度的差值)控制在≤1.5m/s，精轧末机架加速度控制在≤0.02m/s2，保证带钢轧制的速度均匀，当轧制速度变化超过1.5m，轧辊和带钢表面的剪切力发生变化，导致带钢头尾的表面组织差异显著，严重影响长度方向力学性能，同时厚度方向性能均匀性也进一步恶化。
步骤S2：将所述热轧板经层流冷却后卷取获得成品。
其中，将所述板坯进行加热时，将所述板坯头部的温度控制在1110±20℃，所述板坯尾部的温度控制在1090±20℃，加热时间控制在150～200min。
其中将出钢温度目标控制在1110℃，是在计算轧制过程温降的基础上，保证精轧区域在铁素体区变形的温度要求。因为在精轧轧制时，尾部在空气中停留时间长，温降大，加热炉内的20℃可以弥补该段的温度差，所以将头部温度控制在1110±20℃，板坯尾部的温度控制在1090±20℃。
如果出钢温度高，一方面增加能耗，另一方面，轧制过程为满足精轧区域的温度，需要在板坯停留在辊道上待温，影响轧制节奏。如果出钢温度低，坑内出现奥氏体化不完全的现象，影响产品性能和轧制过程的稳定性。将加热时间控制在150～200min，是为了保证板坯能充分奥氏体化，且加热均匀，避免板坯局部加热不均导致轧制过程不稳定。
将加热后的板坯经过精轧时，精轧入口温度控制在840±20℃，是为了保证在进入精轧之前充分进入铁素体区，经过反复的动态相变热模拟结果显示，高于860℃进入精轧，将会导致奥氏体和铁素体的两相区轧制，两相区轧制影响产品的性能，表面质量以及轧制的稳定性。如果精轧入口温度低于820℃，将会提高轧制负荷，增加轧辊消耗，提高轧制难度。
将加热后的板坯经过精轧时，精轧机组F1-F7通长投入轧制润滑油，各个机架的轧制油用量控制在≥80ml/min。通过使用轧制润滑油，可以大幅度降低轧辊和带钢表面的剪切应力。从前期的实验结果看，当轧制油量低于80ml/min时，带钢表面容易出现剪切导致的细小再结晶组织，在后道工序无法有效消除，严重影响后期产品的冲压性能。然后根据温度动态调整轧制过程的精轧机架间的冷却水量。
本发明提出一种超低碳钢的生产方法，通过降低出钢温度，大幅度降低能耗；通过控制精轧入口温度，使得超低碳钢在精轧区域的变形在铁素体区进行；通过控制板坯在加热炉内头尾的温度，保证带钢长度方向的温度均匀性；通过投入轧制润滑、控制轧制过程速度，减少轧辊和带钢表面的剪切应力，使得在低能耗，低成本的基础上，能够生产出高性能的超低碳钢，同时钢卷长度方向和厚度方向的性能均匀，使得热轧成品的头部中部尾部的屈服强度可以达到 213-219Mpa，抗拉强度可以达到303-313Mpa；断后延伸率可以达到38-42％。
下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例一：
板坯化学成分：
化学成分 C(％) Si(％) Mn(％) N(％) Al(％) Ti(％)
目标值 0.003 0.01 0.15 0.002 0.03 0.03
控制方法：
板坯头部加热温度1123℃，尾部加热温度1106℃，加热时间197min。精轧入口温度842℃，精轧工序的轧制速度最小值6m/s，最大值7.1m/s，精轧出口通长的轧制头尾速度差控制在1.1m/s，加速度为0.02m/s2，精轧F1-F7通长投入轧制润滑，F1到F7的润滑油用量分别为81.6ml/min、83.1ml/min、82.2ml/min、 85.6ml/min、81.2ml/min、80.5ml/min、81.6ml/min，根据轧制过程的温度动态调整精轧机架间的冷却水量。热轧成品的头部中部尾部的屈服强度分别为： 213Mpa、215Mpa、216Mpa；抗拉强度分别为：304Mpa、306Mpa、303Mpa；断后延伸率分别为38％、41％、42％。
实施例二：
板坯化学成分：
化学成分 C(％) Si(％) Mn(％) N(％) Al(％) Ti(％)
目标值 0.004 0.08 0.13 0.004 0.02 0.036
控制方法：
板坯头部加热温度1119℃，尾部加热温度1098℃，加热时间185min。精轧入口温度855℃，精轧工序的轧制速度最小值9m/s，最大值10.2m/s，精轧出口通长的轧制头尾速度差控制在1.2m/s，加速度0.02m/s2，精轧F1-F7通长投入轧制润滑，F1到F7的润滑油用量分别为80.6ml/min、82.1ml/min、81.3ml/min、 84.8ml/min、81.9ml/min、81.5ml/min、80.6ml/min，根据轧制过程的温度动态调整精轧机架间的冷却水量。热轧成品的头部中部尾部的屈服强度分别为： 217Mpa、216Mpa、219Mpa；抗拉强度分别为：315Mpa、313Mpa、314Mpa；断后延伸率分别为39％、40％、40％。
实施例三：
板坯化学成分：
化学成分 C(％) Si(％) Mn(％) N(％) Al(％) Ti(％)
目标值 0.006 0.012 0.14 0.003 0.03 0.045
控制方法：
板坯头部加热温度1103℃，尾部加热温度1089℃，加热时间195min。精轧入口温度839℃，精轧工序的轧制速度最小值6.7m/s，最大值7.3m/s，精轧出口通长的轧制头尾速度差控制在0.6m/s，加速度0.02m/s2，精轧F1-F7通长投入轧制润滑，F1到F7的润滑油用量分别为82.3ml/min、83.3ml/min、82.7ml/min、 83.9ml/min、82.4ml/min、81.8ml/min、81.7ml/min，根据轧制过程的温度动态调整精轧机架间的冷却水量。热轧成品的头部中部尾部的屈服强度分别为： 214Mpa、213Mpa、215Mpa；抗拉强度分别为：306Mpa、304Mpa、307Mpa；断后延伸率分别为39％、40％、38％。
实施例四：
板坯化学成分：
化学成分 C(％) Si(％) Mn(％) N(％) Al(％) Ti(％)
目标值 0.008 0.01 0.13 0.004 0.025 0.042
控制方法：
板坯头部加热温度1128℃，尾部加热温度1110℃，加热时间168min。精轧入口温度857℃，精轧工序的轧制速度最小值5.6m/s，最大值6.4m/s，精轧出口通长的轧制头尾速度差控制在0.8m/s，加速度0.02m/s2，精轧F1-F7通长投入轧制润滑，F1到F7的润滑油用量分别为80.8ml/min、82.9ml/min、81.6ml/min、 82.4ml/min、81.8ml/min、83.2ml/min、82.6ml/min，根据轧制过程的温度动态调整精轧机架间的冷却水量。热轧成品的头部中部尾部的屈服强度分别为： 217Mpa、215Mpa、216Mpa；抗拉强度分别为：304Mpa、306Mpa、303Mpa；断后延伸率分别为39％、41％、42％。
实施例五：
板坯化学成分：
控制方法：
板坯头部加热温度1110℃，尾部加热温度1095℃，加热时间166min。精轧入口温度824℃，精轧工序的轧制速度最小值7.8m/s，最大值8.6m/s，精轧出口通长的轧制头尾速度差控制在0.8m/s，加速度0.02m/s2，精轧F1-F7通长投入轧制润滑，F1到F7的润滑油用量分别为80.8ml/min、82.1ml/min、83.0ml/min、 81.9ml/min、80.7ml/min、81.6ml/min、82.4ml/min，根据轧制过程的温度动态调整精轧机架间的冷却水量。热轧成品的头部中部尾部的屈服强度分别为： 215Mpa、218Mpa、219Mpa；抗拉强度分别为：314Mpa、317Mpa、318Mpa；断后延伸率分别为41％、41％、40％。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种生产超低碳钢的方法，其特征在于，包括：
将经冶炼获得的板坯进行加热后，经过半连续式粗轧、精轧获得热轧板，将加热后的板坯经过精轧时，精轧入口温度控制在840±20℃，精轧机组F1-F7通长投入轧制润滑油，各个机架的轧制油用量控制在≥80ml/min，所述精轧时，精轧出口通长的轧制头尾速度差控制在≤1.5m/s，精轧末机架加速度控制在≤0.02m/s2，保证带钢轧制的速度均匀，所述板坯的化学成分质量百分比为：C：0.001～0.01％，Si：0～0.03％，N：0～0.005％，Al：0.02～0.05％，Ti：0.02～0.036％，其余为Fe及不可避免杂质；
将所述热轧板经层流冷却后卷取获得成品。
2.如权利要求1所述的超低碳钢的生产方法，其特征在于：
将所述板坯进行加热时，将所述板坯头部的温度控制在1110±20℃，所述板坯尾部的温度控制在1090±20℃，加热时间控制在150～200min。
3.如权利要求1所述的超低碳钢的生产方法，其特征在于：
根据温度动态调整轧制过程的精轧机架间的冷却水量。
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