CN109112409B - 一种低屈强比薄规格f+p钢板控轧控冷生产工艺 - Google Patents

一种低屈强比薄规格f+p钢板控轧控冷生产工艺 Download PDF

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Abstract

一种低屈强比薄规格F+P钢板控轧控冷生产工艺，属于轧钢领域。采用添加少量硅、铜、镍、铬的成份设计，对坯料进行两阶段控轧。再结晶区轧制，在较高温度下对奥氏体再结晶区大压下的反复轧制获得较小的奥氏体晶粒；未再结晶区轧制，在未再结晶区的充分变形，有利于提高有效应变累积的百分数，促进铁素体形核、增强相变驱动力，获得均匀细小的“铁素体+珠光体”组织。缓冷冷却采用6～15℃/s的冷却速度，始冷温度控制在Ar1以上15℃～35℃，快冷冷速为15‑25℃/s，返红温度在620℃～670℃范围内。冷却后的轧件尽快下线空冷至室温。最终得到均匀的铁素体和珠光体组织，“铁素体+珠光体”的微区硬度差在14以上，最终产品的屈强比(＜0.73)。

Description

一种低屈强比薄规格F+P钢板控轧控冷生产工艺
技术领域
本发明涉及一种薄规格、低屈强比、以及良好的均匀性的“铁素体+珠光体”钢板的生产工艺。
背景技术
目前，在中厚板产品中，薄规格、高韧性、低屈强比铁道车辆用耐大气腐蚀钢需求已越来越多，生产难度也较大。随着经济的发展，能源、原材料的需求不断增加，铁标钢板在铁路原材料中占相当大的比例。为降低成本、提高运输量、扩大活动范围，大型化、轻量化、低屈强比和高的低温冲击韧性是铁路用钢板的发展趋势。
但是对于高强铁路用钢板的生产普遍存在一个问题，那就是屈强比难以降低。屈强比反映的是材料的加工硬化能力，屈强比越高，钢板形变过程中越容易发生局部应力集中或者局部大变形，钢结构吸收少量能量就会导致材料断裂或者结构失稳，低屈强比钢板吸收能量多，钢板抗震能力好。对于厚度小于20mm钢板要求屈强比低于0.75，但较高的屈强比限制了钢板的应用范围。另外低的屈强比与高强度高韧性在工业化生产中存在矛盾，因此，通过轧制与冷却工艺在薄规格钢板的生产上获得低屈强比钢是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种低屈强比薄规格“铁素体+珠光体”(F+P)钢板中厚板产线控轧控冷工艺，该钢板兼具低屈强比、薄规格、高强度、高韧性以及良好的均匀性的突出特点。基于铁路用钢的成分设计，结合控轧控冷工艺，对控制轧制中两阶段粗轧及精轧轧制压下率的分配提出了具体的工艺指标，根据奥氏体再结晶区轧制压下反复压下再结晶获得细化的奥氏体晶粒，确定中间坯待温温度区间和待温厚度，优化轧后始冷温度及返红温度，实现低屈强比、良好组织均匀性及强韧性匹配。
一种低屈强比薄规格“铁素体+珠光体”钢板控轧控冷生产工艺，其特征在于具体生产工艺步骤如下：
1)冶炼后锻造成铸坯，厚度在60mm，铸坯成份按重量百分比计为0.1％C、0.51％Si、0.5％Mn、＜0.08％P、0.020％Ti、＜0.005％S、0.3％Cu、0.02％Ni、0.42％Cr，余量为Fe及不可避免的夹杂；
2)将碳、铁及合金元素混合加入高温真空感应炉中，真应炉升温并抽真空，使钢水脱氧及合金化，加入的合金元素开化后，停止抽真空并通入保护性惰性气体氮气及氩气，待加入的合金元素全熔后进行大功率的搅拌3～5分钟，随后浇铸保温，使合金元素充分回溶，对冶炼后的钢锭锻造成60mm方坯随后冷却3小时，加热时间及均热时间为180min；
3)对除磷后的坯料立即进行两阶段控制轧制，即再结晶区轧制和未再结晶区轧制；
4)对终轧后12mm厚规格钢板进行弛豫，此过程缓慢冷却，使钢中析出软相铁素体，始冷温度控制在高于Ar1温度15℃～35℃；
5)在始冷温度下的钢板进行水浴快速冷却，返红温度控制在620℃～670℃范围内，随后空冷至室温。
进一步地，步骤3)所述再结晶区轧制中间坯待温温度高于Ar3 20～30℃，中间坯待温厚度2倍于成品厚度，随后进行三道次的未再结晶区轧制，终轧温度控制在低于Ar3 70～80℃范围内。
进一步地，步骤4)所述缓慢冷却，冷却速度范围控制在6-15℃/s。
进一步地，步骤5)所述水浴快速冷却，冷却速度为25-35℃/s。
本发明的优点在于：
1)一种厚度为12mm的F+P钢板。
2)低屈强比。对坯料进行两阶段控轧，即再结晶区轧制和未再结晶区轧制。在再结晶区变形，随变形量的增加，奥氏体再结晶晶粒细化效果明显，粗轧终轧温度在高于Ar3 20～30℃；在未再结晶区进一步压下变形，未再结晶的奥氏体晶粒被压下拉长，使铁素体获得足够的相变形核点，有助于获得细小均匀组织，采用60mm的铸坯可以生产12mm厚的F+P高强钢板。
3)较好的强度与韧性匹配，屈强比＜0.73。
4)铁素体与珠光体的维氏显微硬度差在14以上，软相铁素体与硬相珠光体的良好匹配显著的降低了“铁素体+珠光体”钢的屈强比(＜0.73)。
附图说明
图1为实施例1中板坯的光学金相组织照片；
图2为实施例2中板坯的光学金相组织照片；
图3为本发明生产工艺示意图。
具体实施方式
实施例1
将化学成分按重量百分数计0.1％C、0.51％Si、0.5％Mn、(＜0.08％P)、0.02％Ti、(＜0.005％S)、0.3％Cu、0.02％Ni、0.42％Cr，余量为Fe及不可避免夹杂，连铸厚度为60mm的坯料。
铸坯堆冷3小时，把坯料在奥氏体区均热，温度为1200℃，温度均匀性小于20℃，保温90min后进行两阶段控轧。再结晶区精轧温度为高于Ar3温度200℃，中间坯厚度控制在24mm。未再结晶区轧制开轧温度为高于Ar3温度20～30℃，经3道次轧制后，达到最终产品厚度12mm，终轧温度为低于Ar3温度70℃。终轧后的钢板进行弛豫控制，缓冷冷至始冷温度高于Ar1温度15℃～20℃。随后对冷却至始冷温度的板坯进行快冷处理，冷却速度为25-30℃/s，返红温度为670℃，然后空冷至室温。
表1实施例1显微硬度
Figure BDA0001813817720000031
对控轧控冷后的试样金相组织进行对比可以发现，经过热处理后的组织更加均匀，铁素体与珠光体维氏显微硬度的差异使得钢板获得了良好的强韧性匹配，对成品进行检测：-40℃夏比冲击功为94J；试样测得屈服强度为388.81MPa，抗拉强度为535.15MPa，屈强比为0.73。
从上述实施例可知，本发明一种低屈强比薄规格F+P钢的生产工艺，通过控轧及控冷工艺，有效的降低了铁标钢的屈强比，实现了强韧性的良好匹配。
实施例2
将化学成分按重量百分数计，C 0.1％、Si 0.51％、Mn 0.5％、Ni 0.174％、Cu0.3％、Ti 0.02％、(＜0.08％P)、(＜0.005％S)、Cr 0.42％，余量为Fe及不可避免夹杂，连铸厚度为220mm的坯料。
铸坯堆冷3小时，把坯料在奥氏体区均热，温度为1200℃，温度均匀性小于20℃，保温90min后进行两阶段控轧。再结晶区精轧温度高于Ar3温度200℃，中间坯厚度控制在24mm。未再结晶区轧制开轧温度为高于Ar3 30～35℃，经3道次轧制后，达到最终产品厚度12mm，终轧温度低于Ar3温度80℃。终轧后的钢板进行弛豫控制，缓冷冷至始冷温度高于Ar1温度20℃～25℃。随后对冷却至始冷温度的板坯进行快冷处理，冷却速度为30-35℃/s，返红温度为650℃，然后空冷至室温。
表2实施例2显微硬度
Figure BDA0001813817720000041
对控轧控冷后的试样金相组织进行对比可以发现，经过热处理后的组织更加均匀，铁素体与珠光体维氏显微硬度的差异使得钢板获得了良好的强韧性匹配。对成品进行检测：-40℃夏比冲击功为164.42J；试样测得屈服强度为392.56MPa，抗拉强度为542.62MPa，屈强比为0.72。
从上述实施例可知，本发明一种低屈强比薄规格F+P钢的生产工艺，通过控轧和控冷工艺，有效的降低了F+P钢的屈强比，实现了强韧性的良好匹配。

Claims (3)

1.一种薄规格F+P钢板控轧控冷生产工艺，其特征在于包括如下步骤：
1)冶炼后锻造成铸坯，厚度在60mm，铸坯成分按重量百分比计为0.1％C、0.51％Si、0.5％Mn、＜0.08％P、0.020％Ti、＜0.005％S、0.3％Cu、0.02％Ni、0.42％Cr，余量为Fe及不可避免的夹杂；
2)将碳、铁及合金元素混合加入高温真空感应炉中，真应炉升温并抽真空，使钢水脱氧及合金化，加入的合金元素开化后，停止抽真空并通入保护性惰性气体氮气及氩气，待加入的合金元素全熔后进行大功率的搅拌3～5分钟，随后浇铸保温，使合金元素充分回溶，对冶炼后的钢锭锻造成60mm方坯随后冷却3小时，加热时间及均热时间为180min；
3)对除鳞后的坯料立即进行两阶段控制轧制，即再结晶区轧制和未再结晶区轧制；
4)对终轧后12mm厚规格钢板进行弛豫，此过程缓慢冷却，使钢中析出软相铁素体，始冷温度控制在高于Ar1温度15℃～35℃；
5)在始冷温度下的钢板进行水浴快速冷却，返红温度控制在620℃～670℃范围内，随后空冷至室温，最终得到的薄规格F+P钢板的屈强比＜0.73；
步骤3)所述再结晶区轧制中间坯待温温度高于Ar3 20～30℃，中间坯待温厚度2倍于成品厚度，随后进行三道次的未再结晶区轧制，终轧温度控制在低于Ar3 70～80℃范围内。
2.如权利要求1所述薄规格F+P钢板控轧控冷生产工艺，其特征在于步骤4)所述缓慢冷却冷却速度范围控制在6-15℃/s。
3.如权利要求1所述薄规格F+P钢板控轧控冷生产工艺，其特征在于步骤5)所述水浴快速冷却，冷却速度为25-35℃/s。
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