CN109023135A

CN109023135A - 一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法

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Publication number: CN109023135A
Application number: CN201811004011.1A
Authority: CN
Inventors: 季长恩; 赵锐; 刘敏; 张若英; 张建胜; 闫磊; 赵寿云; 安宝林; 周扬收; 陈良; 梁宗仁
Original assignee: Rizhao Steel Holding Group Co Ltd
Current assignee: Rizhao Steel Holding Group Co Ltd
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明涉及薄板坯连铸连轧生产工艺，具体涉及一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法。原材料按质量百分比包括：0.03%‑0.05%的C、0.30%‑0.60%的Mn、0.10%‑0.30%的Si、≤0.025%的P、≤0.020%的S、0.015%‑0.040%的Al，其余为铁元素；原材料依次进行转炉冶炼、RH炉及LF炉冶炼；原材料热轧工艺可通过CSP或ESP生产线完成。本发明通过改变原材料的组分配比，优化相应热轧工艺，使普通铁素体珠光体钢的屈服强度达到400MPa，抗拉强度达到450MPa，相对普通轧制工艺屈服强度提高约70MPa，抗拉强度提高约50MPa。

Description

一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法

技术领域

本发明涉及薄板坯连铸连轧生产工艺，具体涉及一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法。

背景技术

铁素体+珠光体组织类型钢是我国目前广泛使用的工程结构材料主体，在薄板坯连铸连轧产品中，这类产品占比很大，屈服强度水平为200-345MPa，但随着国民经济的发展，制造屈服强度为400MPa级别的铁素体+珠光体组织类型钢显得尤为重要。文献《Super-SS400钢的工业化轧制试验》介绍了在宝钢普通热轧线上采用SS400钢（成分为C：0.17%，Mn：0.36%，Si：0.09%，P：0.013%，S：0.013%，Ceq=0.23），其通过控制精轧区域开轧温度900℃，终轧温度800℃，卷曲温度510-590℃，总变形量在85%以上。可使SS400钢的屈服强度由235MPa提高至接近400MPa，伸长率大于30%，金相组织为铁素体、珠光体和少量贝氏体，晶粒尺寸可以细化到3-5μm。《CSP流程生产低碳高强钢汽车板组织性能的研究》研究了CSP生产工艺下低碳钢ZJ330热轧工艺对组织性能的影响，其成分为C：0.044-0.052，Mn：0.25-0.27%，Si：0.04-0.06%，P：0.011-0.013%，S：0.008-0.010%，Al：0.022-0.030，Ceq=0.09-0.10，研究表明在卷取温度550℃固定的情况下，随着终轧温度的降低，钢板的屈服强度明显提高，但是抗拉强度几乎没有变化，屈服强度最高能达到367MPa，抗拉强度能达到为409MPa，伸长率30%。金相组织为铁素体+珠光体，平均晶粒尺寸为8.5μm。目前在低碳（C≤0.06）、碳当量Ceq≤0.15、不添加微合金元素的前提下普通铁素体珠光体钢的屈服强度达到400MPa的成分设计及工艺仍未攻克。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的问题而提供一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，其取得的优点为通过改变原材料的组分配比，优化相应热轧工艺，使普通铁素体珠光体钢的屈服强度达到400MPa，抗拉强度达到450MPa，相对普通轧制工艺屈服强度提高约70MPa，抗拉强度提高约50MPa。使铁素体珠光体钢的强度显著提高，可应用于各种工程结构材料，降低高强钢的合金消耗。

本发明的技术方案如下：

一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，其特征在于：原材料按质量百分比包括：0.03%-0.05%的C、0.30%-0.60% 的Mn、0.10%-0.30%的Si、≤0.025%的P、≤0.020% 的S、0.015%-0.040%的Al，其余为铁元素；

所述原材料依次进行转炉冶炼、RH炉及LF炉冶炼；

所述原材料热轧工艺可通过CSP或ESP生产线完成。

作为优选，所述热轧工艺通过ESP生产线完成。优选为ESP生产线是由于ESP生产线灵活的感应加热炉温度控制、中间坯厚度选择、及强大的轧制刚度，可以实现低温轧制。

作为优选，所述ESP生产线中终轧温度范围为740-780℃；所述末机架和次末机架累计变形量≥30%；所述卷取温度：530-600℃。终轧温度＜740℃，塑性降低明显，轧制温度＞780℃，无法实现强度的提高。

作为优选，所述LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，所述钢水依次经过连铸机、粗轧机、摆剪、推废、感应加热炉、精轧机、层流冷却、高速飞剪以及卷取机；所述粗轧机粗轧出口的温度不低于950℃，所述感应加热炉感应加热出口的温度1050～1150℃。

作为优选，所述碳当量Ceq为0.10%-0.15%。

作为优选，所述原材料中的C为提高所述铁素体/珠光体组织类型钢的屈服强度和抗拉强度的元素，起到固溶强化作用。C元素是保证材料强度、硬度以及耐磨性的最主要元素。碳元素能溶解在钢中形成固溶体，起到了固溶强化作用，是钢中的主要强化元素。碳元素是对钢的强度贡献最大的元素，但随着碳含量的增加，塑性和焊接性能降低。在本发明中C含量控制在0.03%-0.05%。

作为优选，所述原材料中的Si在生产过程中为还原剂和脱氧剂，所述Si用于提高钢的弹性极限，所述Si用于促进铁素体相变。Si元素在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂加入，并且Si能显著提高钢的弹性极限，同时提高材料的屈服强度和抗拉强度。在本发明中Si含量控制在0.10%-0.30%。

作为优选，所述Mn用于细化珠光体组织，所述Mn用来降低奥氏体至铁素体相变点。Mn元素的最大作用是提高钢的淬透性，同时也是重要的固溶强化元素。锰是碳化物形成元素，也能以固溶状态存在，还具有细化珠光体组织的作用，因而能提高铁素体奥氏体的强度和硬度。但 Mn 含量较高时有粗化晶粒和增加回火脆性的倾向，给加工带来困难。在本发明中Mn 含量控制在0.30%-0.60%。

铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击塑性。在本发明中Al含量控制在0.015%-0.040%%。

P、S为铁水中残余的有害元素，为保障钢的使用性能，本发明中P≤0.025%；S≤0.020%。

在ESP产线中，从LF炉冶炼出来的钢水进入连铸机，从连铸机出来的铸坯直接进入3架粗轧机制成中间坯，然后经过摆式剪，将铸坯头部楔形段进行分段和切掉，接着铸坯进入堆垛机（堆垛机的作用是当后面设备出现故障时，可以在此堆垛机处下线）。正常轧制时直接通过，然后进入感应加热区域，除鳞区域，随后进入精轧机组，从精轧机组出来生成热轧带钢，从精轧机组生成的热轧带钢层流冷却至卷取机。

附图说明

图1为本发明实施例1所得到的铁素体珠光体组织照片

本发明的有益效果：

本发明是设计合理，通过改变原材料的组分配比，优化相应热轧工艺，使普通铁素体珠光体钢的屈服强度达到400MPa，抗拉强度达到450MPa，相对普通轧制工艺屈服强度提高约70MPa，抗拉强度提高约50MPa。使铁素体珠光体钢的强度显著提高，可应用于各种工程结构材料，降低高强钢的合金消耗。

通过合理的C含量、碳当量的控制，使Ar3温度落在相对高的温度，通过控制终轧温度在Ar3附近多道次大压下变形，实现应变累积，累积应变增加了相变时的形核位置，加快了成核速率，使晶粒细化。

此外，本发明方法原理可靠，步骤简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

具体实施方式

实施例1

一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，原材料按质量百分比包括：C为0.036%；Si为0.22%；Mn为0.54%；P为0.012% ；S为0.0012%；Alt为0.022%，其余为铁元素；原材料依次进行转炉冶炼、RH炉及LF炉冶炼；原材料热轧工艺通过ESP全无头薄板坯连铸连轧产线完成。钢水依次经过连铸机、粗轧机、摆剪、推废、感应加热炉、精轧机、层流冷却、高速飞剪以及卷取机。其中，连铸以5.0m/min的速度拉速生产，其中粗轧入口温度960℃、感应加热炉出口温度1130℃、精轧出口温度760℃，卷取温度560℃，规格3.0mm，卷取机成卷入库。

采用本实施例1方法所得到的产品力学性能为：屈服强度为401MPa、抗拉强度为458MPa、伸长率27.5% 冷弯（1.5a弯芯直径）合格。

实施例2

一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，原材料按质量百分比包括：C为0.041%；Si为0.19%；Mn为0.44%；P为0.017% ；S为0.0003%；Alt为0.025%，其余为铁元素；原材料依次进行转炉冶炼、RH炉及LF炉冶炼；原材料热轧工艺通过ESP全无头薄板坯连铸连轧产线完成。钢水依次经过连铸机、粗轧机、摆剪、推废、感应加热炉、精轧机、层流冷却、高速飞剪以及卷取机。其中，连铸以4.8m/min的速度拉速生产，其中粗轧入口温度950℃、感应加热炉出口温度1120℃、精轧出口温度765℃，卷取温度530℃，规格3.5mm，卷取机成卷入库。

采用本实施例2方法所得到的产品力学性能为：屈服强度为436MPa、抗拉强度为485MPa、伸长率28.5% 冷弯（1.5a弯芯直径）合格。

实施例3

一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，原材料按质量百分比包括：C为0.045%；Si为0.17%；Mn为0.55%；P为0.013% ；S为0.0018%；Alt为0.029%，其余为铁元素；原材料依次进行转炉冶炼、RH炉及LF炉冶炼；原材料热轧工艺通过ESP全无头薄板坯连铸连轧产线完成。钢水依次经过连铸机、粗轧机、摆剪、推废、感应加热炉、精轧机、层流冷却、高速飞剪以及卷取机。其中，连铸以4.9m/min的速度拉速生产，其中粗轧入口温度960℃、感应加热炉出口温度1100℃、精轧出口温度750℃，卷取温度550℃，规格3.5mm，卷取机成卷入库。

采用本实施例3方法所得到的产品力学性能为：屈服强度为408MPa、抗拉强度为470MPa、伸长率30.5% 冷弯（1.5a弯芯直径）合格。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，其特征在于：原材料按质量百分比包括：0.03%-0.05%的C、0.30%-0.60% 的Mn、0.10%-0.30%的Si、≤0.025%的P、≤0.020% 的S、0.015%-0.040%的Al，其余为铁元素；

所述原材料依次进行转炉冶炼、RH炉及LF炉冶炼；

所述原材料热轧工艺可通过CSP或ESP生产线完成。

2.根据权利要求1所述的一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，其特征在于：所述热轧工艺通过ESP生产线完成。

3.根据权利要求2所述的一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，其特征在于：所述ESP生产线中终轧温度范围为740-780℃；所述末机架和次末机架累计变形量≥30%；所述卷取温度：530-600℃。

4.根据权利要求2所述的一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，其特征在于：所述LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，所述钢水依次经过连铸机、粗轧机、摆剪、推废、感应加热炉、精轧机、层流冷却、高速飞剪以及卷取机；所述粗轧机粗轧出口的温度不低于950℃，所述感应加热炉感应加热出口的温度1050～1150℃。

5.根据权利要求1所述的一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，其特征在于：所述碳当量Ceq为0.10%-0.15%。

6.根据权利要求1所述的一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，其特征在于：所述原材料中的C为提高所述铁素体/珠光体组织类型钢的屈服强度和抗拉强度的元素，起到固溶强化作用。

7.根据权利要求1所述的一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，其特征在于：所述原材料中的Si在生产过程中为还原剂和脱氧剂，所述Si用于提高钢的弹性极限，所述Si用于促进铁素体相变。

8.根据权利要求1所述的一种通过热轧工艺生产高强度铁素体珠光体组织类型钢的方法，其特征在于：所述Mn用于细化珠光体组织，所述Mn用来降低奥氏体至铁素体相变点。