CN108655354A - 一种高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢铁合金材料技术领域，具体涉及一种高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法。高强塑积中锰钢薄带的成分按质量百分比为：0.15≤C≤0.3％，3.5≤Mn≤4.5％，0.5％≤Si≤1％，1.5％≤Al≤2.5％，V≤0.08％，P≤0.002％，O≤0.002％，N≤0.002％，S≤0.005％，余量为Fe。制备方法如下：(1)熔炼钢水；(2)浇入中间包；(3)浇入布流包；(4)利用双辊薄带连铸设备铸轧；(5)铸带一道次热轧，超快冷后卷曲；(6)连续退火。本发明的高强塑积中锰钢薄带的制备过程采用双辊薄带连铸和连续退火相互配合的方法，缩短生产流程，降低能耗，提高生产效率。

Description

一种高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法
技术领域
本发明属于钢铁合金材料技术领域，具体涉及一种高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法。
背景技术
汽车轻量化和提高汽车碰撞时的安全性是近些年来汽车行业发展的重要需求，汽车材料采用先进高强钢是实现汽车轻量化和提高碰撞安全性的一个重要手段。因此，汽车用先进高强钢是一个重要的研究热点。目前汽车用先进高强钢已经发展至第三代，其中中锰钢是典型的第三代先进高强钢。与第二代先进高强钢中的高锰钢相比，中锰钢的合金含量大大降低，中锰钢中的锰含量通常为3～10wt％。而高锰钢中锰含量通常大于15wt％，导致高锰钢的合金成本较高，并且铸造性能和加工性能均较差，限制其发展及应用。此外，虽然中锰钢中的锰含量相对于高锰钢大幅度降低，但其仍具有较好的强度和塑性匹配(强塑积较高)。因此，中锰钢具有较好的应用前景。
目前，热轧中锰钢的制备方法主要采用的流程为：冶炼钢水→浇铸成铸坯→再加热→粗轧→精轧→逆相变退火。经检索，专利(公开号CN 107779578 A)公开一种中锰钢板的制备方法，其制备流程为熔炼→浇铸成铸锭→锻造成钢坯→钢坯高温加热并长时间保温→热轧→退火。经检索，专利(公开号CN 105648314 A)公开一种中锰钢板的制备方法，其制备流程为冶炼→锻造→钢坯高温加热并长时间保温→两阶段热轧→超快冷至室温→两步两相区热处理。由上述专利所公开内容可知热轧中锰钢的常规制备流程均需进行冶炼铸造获得钢坯，然后钢坯进行高温加热并长时间保温，随后进行热轧及后续退火。因此，常规制备流程存在的主要问题是：钢坯高温加热保温过程能耗较大，工艺流程相对较长，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法，通过短流程、低能耗的方法制备出高强塑积中锰钢薄带，以解决现有热轧中锰钢的常规制备流程长和能耗大等问题。
本发明的技术方案是：
一种高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法，按以下步骤进行：
(1)按设定成分熔炼钢水；
(2)将钢水浇入到中间包内，然后从中间包浇入布流包，最后从布流包浇入双辊薄带连铸设备中，控制熔池上表面的钢水的过热度为10～35℃，经铸轧获得厚度为1.5～2.5mm的铸带；
(3)将铸带冷却至开轧温度后进行一道次热轧，开轧温度为1000～1250℃，热轧总压下量为10％～50％，终轧温度为900～1150℃；
(4)热轧板出热轧机后，以80～130℃/s的速度冷却至350～500℃进行卷曲，获得热轧板卷；
(5)连续退火：将热轧板以10～20℃/s的速度加热至710～800℃保温5～10min，然后以10～20℃/s的速度冷却至室温，得到高强塑积中锰钢薄带。
所述的高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法，高强塑积中锰钢薄带的成分按质量百分比为：0.15≤C≤0.3％，3.5≤Mn≤4.5％，0.5％≤Si≤1％，1.5％≤Al≤2.5％，V≤0.08％，P≤0.002％，O≤0.002％，N≤0.002％，S≤0.005％，余量为Fe。
所述的高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法，高强塑积中锰钢薄带的厚度为0.75～1.8mm，组织是由板条状铁素体和板条状奥氏体结构组成，其抗拉强度为900～1200MPa，断后延伸率为30～50％，强塑积为36～50GPa％。
本发明的设计思想如下：
本发明高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法，需要严格控制成分中的锰元素和铝元素含量。锰元素在中锰钢中可以起到稳定奥氏体的作用，但是锰元素在临界区退火过程扩散速度较慢，因此成分设计中不宜添加较高的锰元素含量。添加铝元素可以有效提高材料的Ae1和Ae3的温度，从而提高高强塑积中锰钢薄带的逆相变退火温度，进而缩短逆相变退火时间。
本发明经过大量实验验证，当高强塑积中锰钢薄带的成分按质量百分比为：0.15≤C≤0.3％，3.5≤Mn≤4.5％，0.5％≤Si≤1％，1.5％≤Al≤2.5％，V≤0.08％，P≤0.002％，O≤0.002％，N≤0.002％，S≤0.005％，余量为Fe；在5～10min内足够的锰元素和碳元素可以扩散至临界区奥氏体内，从而稳定临界区奥氏体至室温，获得铁素体和奥氏体组成的组织。因此，本发明可以采用连续退火。
本发明的优点及有益效果为：
1、本发明的高强塑积中锰钢薄带的制备过程中，采用双辊薄带连铸和连续退火相互配合的方法。采用双辊薄带连铸技术，一个浇次可以生产一整条高强塑积中锰钢薄带，生产流程仅需一道次热轧，省去常规流程的铸锭锻造成钢坯、钢坯高温加热并长时间保温、多道次粗轧和精轧等过程。因此，可以节能、减低能耗、缩短生产流程，显著降低钢水转化为热轧板卷的成本。
2、本发明采用连续退火处理，缩短传统罩式退火的时间，提高生产效率。此外，采用连续退火可控制炉内张力，从而改善高强塑积中锰钢薄带板形，高强塑积中锰钢薄带平直度好。
具体实施方式
在具体实施过程中，高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法如下：(1)熔炼钢水；(2)浇入中间包；(3)浇入布流包；(4)利用双辊薄带连铸设备铸轧；(5)铸带一道次热轧，超快冷后卷曲；(6)连续退火。本发明的钢水从中间包浇入双辊薄带连铸设备中，是将中间包中的钢水浇入旋转方向相反的两个铸辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，钢液经铸辊的辊缝凝固并导出。
本发明实施例中，抗拉强度和断后延伸率的测试采用的标准为GB/T228.1-2010，拉伸样的标距为25mm，室温下测试，拉伸速率为2mm/min。
下面，通过实施例对本发明进一步详细阐述。
实施例1
本实施例中，按设定成分熔炼钢水，熔炼工艺流程为：铁水预脱硫、转炉冶炼、氩站、RH真空炉精炼，其成分按质量百分比为：C 0.3％，Mn 4％，Si 0.5％，Al 2％，V 0.08％，P 0.001％，O 0.001％，N 0.001％，S 0.005％，余量为Fe；
将钢水浇入到中间包内，然后从中间包浇入布流包，最后从布流包浇入双辊薄带连铸设备中，控制熔池上表面的钢水的过热度为35℃，经铸轧获得厚度为2.5mm的铸带；
将铸带冷却至开轧温度后进行一道次热轧，开轧温度为1250℃，热轧总压下量为50％，终轧温度为1150℃；
热轧板出热轧机后，利用超快冷系统以130℃/s的速度冷却至500℃进行卷曲，获得热轧板卷；
连续退火：将热轧板以20℃/s的速度加热至710℃保温10min，然后以20℃/s的速度冷却至室温，得到高强塑积中锰钢薄带。
本实施例中，高强塑积中锰钢薄带的厚度为1.25mm；其组织是由板条状铁素体和板条状奥氏体结构组成；其抗拉强度为1000MPa，断后延伸率为50％，强塑积为50GPa％。
实施例2
本实施例中，按设定成分熔炼钢水，熔炼工艺流程为：铁水预脱硫、转炉冶炼、氩站、RH真空炉精炼，其成分按质量百分比为：C 0.18％，Mn 4.5％，Si 1％，Al 1.5％，V0.05％，P 0.002％，O 0.002％，N 0.001％，S 0.003％，余量为Fe；
将钢水浇入到中间包内，然后从中间包浇入布流包，最后从布流包浇入双辊薄带连铸设备中，控制熔池上表面的钢水的过热度为25℃，经铸轧获得厚度为2mm的铸带；
将铸带冷却至开轧温度后进行一道次热轧，开轧温度为1000℃，热轧总压下量为30％，终轧温度为900℃；
热轧板出热轧机后，利用超快冷系统以100℃/s的速度冷却至400℃进行卷曲，获得热轧板卷；
连续退火：将热轧板以15℃/s的速度加热至740℃保温8min，然后以15℃/s的速度冷却至室温，得到高强塑积中锰钢薄带。
本实施例中，高强塑积中锰钢薄带的厚度为1.4mm；其组织是由板条状铁素体和板条状奥氏体结构组成；其抗拉强度为1100MPa，断后延伸率为40％，强塑积为44GPa％。
实施例3
本实施例中，按设定成分熔炼钢水，熔炼工艺流程为：铁水预脱硫、转炉冶炼、氩站、LF钢包炉精炼，其成分按质量百分比为：C 0.15％，Mn 3.5％，Si 0.8％，Al 2.5％，V0.08％，P 0.0012％，O 0.0013％，N 0.002％，S 0.001％，余量为Fe；
将钢水浇入到中间包内，然后从中间包浇入布流包，最后从布流包浇入双辊薄带连铸设备中，控制熔池上表面的钢水的过热度为10℃，经铸轧获得厚度为1.5mm的铸带；
将铸带冷却至开轧温度后进行一道次热轧，开轧温度为1100℃，热轧总压下量为50％，终轧温度为1000℃；
热轧板出热轧机后，利用超快冷系统以80℃/s的速度冷却至350℃进行卷曲，获得热轧板卷；
连续退火：将热轧板以10℃/s的速度加热至800℃保温5min，然后以10℃/s的速度冷却至室温，得到高强塑积中锰钢薄带。
本实施例中，高强塑积中锰钢薄带的厚度为0.75mm；其组织是由板条状铁素体和板条状奥氏体结构组成；其抗拉强度为900MPa，断后延伸率为45％，强塑积为40.5GPa％。
实施例4
本实施例中，按设定成分熔炼钢水，熔炼工艺流程为：铁水预脱硫、转炉冶炼、氩站、LF钢包炉精炼，其成分按质量百分比为：C 0.24％，Mn 4.2％，Si 0.6％，Al 1.6％，V0.03％，P 0.001％，O 0.002％，N 0.0015％，S 0.0023％，余量为Fe；
将钢水浇入到中间包内，然后从中间包浇入布流包，最后从布流包浇入双辊薄带连铸设备中，控制熔池上表面的钢水的过热度为25℃，经铸轧获得厚度为2mm的铸带；
将铸带冷却至开轧温度后进行一道次热轧，开轧温度为1200℃，热轧总压下量为10％，终轧温度为1100℃；
热轧板出热轧机后，利用超快冷系统以100℃/s的速度冷却至380℃进行卷曲，获得热轧板卷。
连续退火：将热轧板以14℃/s的速度加热至750℃保温9min，然后以15℃/s的速度冷却至室温，得到高强塑积中锰钢薄带。
本实施例中，高强塑积中锰钢薄带的厚度为1.8mm；其组织是由板条状铁素体和板条状奥氏体结构组成；其抗拉强度为1200MPa，断后延伸率为30％，强塑积为36GPa％。
实施例结果表明，本发明的高强塑积中锰钢薄带的制备过程采用双辊薄带连铸和连续退火相互配合的方法，缩短生产流程，降低能耗，提高生产效率。

Claims (3)

1.一种高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)按设定成分熔炼钢水；
(2)将钢水浇入到中间包内，然后从中间包浇入布流包，最后从布流包浇入双辊薄带连铸设备中，控制熔池上表面的钢水的过热度为10～35℃，经铸轧获得厚度为1.5～2.5mm的铸带；
(3)将铸带冷却至开轧温度后进行一道次热轧，开轧温度为1000～1250℃，热轧总压下量为10％～50％，终轧温度为900～1150℃；
(4)热轧板出热轧机后，以80～130℃/s的速度冷却至350～500℃进行卷曲，获得热轧板卷；
(5)连续退火：将热轧板以10～20℃/s的速度加热至710～800℃保温5～10min，然后以10～20℃/s的速度冷却至室温，得到高强塑积中锰钢薄带。
2.按照权利要求1所述的高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法，其特征在于，高强塑积中锰钢薄带的成分按质量百分比为：0.15≤C≤0.3％，3.5≤Mn≤4.5％，0.5％≤Si≤1％，1.5％≤Al≤2.5％，V≤0.08％，P≤0.002％，O≤0.002％，N≤0.002％，S≤0.005％，余量为Fe。
3.按照权利要求1所述的高强塑积中锰钢薄带的短流程制备方法，其特征在于，高强塑积中锰钢薄带的厚度为0.75～1.8mm，组织是由板条状铁素体和板条状奥氏体结构组成，其抗拉强度为900～1200MPa，断后延伸率为30～50％，强塑积为36～50GPa％。
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