CN110050085A - 表面质量优异的高碳热轧钢板及其制造方法 - Google Patents

表面质量优异的高碳热轧钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于建筑、工具、汽车部件等的热轧钢板，更具体地，涉及一种表面质量优异的高碳热轧钢板及其制造方法。

Description

表面质量优异的高碳热轧钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种适用于建筑、工具、汽车部件等的热轧钢板，更具体地说，涉及一种表面质量优异的高碳热轧钢板及其制造方法。
背景技术
高碳热轧钢板可用于建筑、工具和汽车部件等各种用途，由二级客户实施酸洗和冷轧后，由最终客户实施热处理及根据用途模塑成部件。
但是，若高碳热轧钢板的表面存在晶界氧化，进行上述加工时可能会发生裂纹(crack)，或者在使用产品的过程中容易发生裂纹。
因此，高碳钢产品需要使晶界氧化最小化。
但是，在热轧状态下，若含有大量氧亲和度高于Fe的Cr、Mn、Al、Si等，就会容易产生晶界氧化。若在这种热轧状态下晶界氧化活跃，二级客户需要额外的工序来去除它，这会成为提高制造成本的主要原因。除此之外，用额外的工序去除所有晶界氧化是有限的。
因此，需要制造能够在热轧状态下使晶界氧化最小化的钢板。
另外，为了赋予高淬火(qhenching)性而必需包含硼(B)的钢种的情况下，能够降低C、Mn、Cr等提高淬透性的元素的含量，从而减少氧亲和度高的元素，获得预防晶界氧化的效果(专利文献1)。但是，仅通过添加B来有效地防止晶界氧化是有限的。
(专利文献1)韩国公开专利公报第2016-0018805号
发明内容
(一)要解决的技术问题
根据本发明的一方面，提供一种通过优化合金组成和制造条件来使高碳热轧钢板的晶界氧化最小化而表面质量优异的高碳热轧钢板及其制造方。
(二)技术方案
本发明一方面提供一种表面质量优异的高碳热轧钢板，以重量％计，所述高碳热轧钢板包含：C:0.3～1.3％、Si:0.01～0.5％、Mn:0.3～2.0％、Al:0.1％以下(0％除外)、Cr:5.0％以下(0％除外)，并且包含选自由Mo:2.0％以下、Sb:0.005～0.1％、V:0.5％以下、Cu:0.5％以下及Ni:2.0％以下构成的组中的一种以上，余量为Fe及不可避免的杂质，并且由以下关系式1表示的HI值为0以上且满足以下关系式2。
[关系式1]
(HI)＝-5.69+(4.43×C)+(3.71×Mn)-(4.5×Si)+(1.77×Ni)+(6.18×Cr)+(12.0×Mo)-(43.6×Cu)+(48.1×V)≥0
[关系式2]
Mo+(10×Sb)-(0.1×Cr)≥0.14
(关系式1和2中各成分的含量按重量计。)
本发明的另一方面提供一种表面质量优异的高碳热轧钢板的制造方法，包括以下步骤：在1100～1300℃的温度范围内，对满足上述的合金组成及关系式1和2的钢坯进行再加热；对再加热的所述钢坯进行粗轧和精轧以制造热轧钢板；以及冷却所述热轧钢板，然后在500～710℃的温度范围收卷。
(三)有益效果
根据本发明，能够提供使晶界氧化最小化的表面质量优异的高碳热轧钢板。
因此，二级客户能够节省额外工序产生的费用，具有大幅提高最终产品的耐久性的效果。
附图说明
图1是示出观察本发明的一个实施例中比较例6(a)和发明例7(b)的剖面的照片。
最佳实施方式
本发明的发明人在提供高碳热轧钢板时，深入研究了使晶界氧化最小化的方案。其结果，通过精确地控制上述热轧钢板的合金组成的同时优化制造条件中的收卷条件来使热轧钢板表面的晶界氧化最小化，从而完成了本发明。
下面，详细描述本发明。
优选地，本发明的一方面的表面质量优异的高碳热轧钢板包含：C:0.3～1.3％，Si:0.01～0.5％，Mn:0.3～2.0％，Al:0.1％以下，Cr:5.0％以下(0除外)。
C:0.3～1.3％
碳(C)是确保强度的最有效元素。本发明中为了获得优异的硬度，优选添加0.3％以上，若其含量超过1.3％，会因热轧时太硬而有可能造成工艺上的缺陷。
因此，优选地，本发明中将所述C的含量可以控制在0.3～1.3％。进一步优选地，可以控制在0.35～1.25％。
Si:0.01～0.5％
硅(Si)是有助于脱氧效果的元素，因此，优选包含0.01％以上。但是，若其含量超过0.5％，热轧钢板表面诱发晶界氧化的可能性会变高，因此不优选。
因此，优选地，本发明中将所述Si的含量可以控制在0.01～0.5％。进一步优选地，可以控制在0.1～0.4％。
Mn:0.3～2.0％
锰(Mn)是与所述C一起确保强度的有效元素。若这种Mn的含量少于0.3％，将形成FeS而在高温下可能引起晶界脆性，另一方面，若超过2.0％，引起中心偏析、形成夹杂物的同时，会引起晶界氧化，可能导致热轧钢板的质量低劣。
因此，优选地，本发明中将所述Mn的含量可以控制在0.3～2.0％。进一步优选地，可以控制在0.4～1.5％。
Al:0.1％以下(0％除外)
铝(Al)是除了脱氧效果之外，还为了固溶强化效果而添加的元素。若这种Al的含量过多而超过0.1％，连铸时不仅会引起板坯(slab)裂纹，最终产品中还有可能引起晶界氧化。
因此，优选地，本发明中将所述Al的含量可以控制在0.1％以下，0％除外。
Cr:5.0％以下(0％除外)
铬(Cr)是为了提高钢的淬透性而添加的元素，在大气中形成钝态薄膜而具有抑制铁生锈的效果。但是，若所述Cr的含量超过5.0％，冷却过程中有可能引起热轧板的边缘(edge)裂纹，因此不优选。
因此，优选地，本发明中将所述Cr的含量可以控制在5.0％以下，0％除外。进一步优选地，可以控制在3.5％以下。
本发明的热轧钢板除了上述的合金组成之外，出于提高物理性质的目的，还可以包含以下成分。
具体地，优选包含Mo、Sb、V、Cu及Ni中的一种以上。
Mo:2.0％以下
钼(Mo)是提高钢的淬透性的有效元素，还为了析出强化元素的热稳定性而添加。但是，所述Mo属于高价元素，若其含量超过2.0％，有可能大幅增加制造成本。
因此，优选地，本发明中在添加所述Mo时，将其含量控制在2.0％以下。
Sb:0.005～0.1％
锑(Sb)是在高温下富集在晶界而抑制晶界氧化的有用的元素。尤其，锑(Sb)是当大量含有Cr，Mn，Al，Si等氧亲和度高于Fe的元素时，能够有效抑制晶界氧化的元素。
为了充分获得上述效果，优选添加0.005％以上的Sb，但若其含量超过0.1％，反而会成为晶界脆化的原因，因此不优选。
因此，优选地，本发明中在添加所述Sb时，将其含量控制在0.005～0.1％。
V:0.5％以下
钒(V)是为了提高强度而添加的元素。但是，所述V属于高价元素，若其含量超过0.5％，有可能大幅增加制造成本。
因此，优选地，本发明中在添加所述V时，将其含量控制在0.5％以下。
Cu:0.5％以下
铜(Cu)是为了增加强度和提高耐蚀性而添加的元素。但是，若这种Cu的含量超过0.5％，可能在高温下引起晶界脆化，因此不优选。
因此，优选地，本发明中在添加所述Cu时，将其含量控制在0.5％以下。
Ni:2.0％以下
镍(Ni)也是为了增加强度和提高耐蚀性而添加的元素，若与所述Cu一同添加，具有能够防止所述Cu引起的高温晶界脆化的效果。但是，若其含量超过2.0％，会使界面变得不均匀，高温下会降低去氧化皮的除鳞(discaling)性。
因此，优选地，本发明中在添加所述Ni时，将其含量控制在2.0％以下。
本发明的剩余成分是铁(Fe)。但通常在制造过程中，杂质可能会从原料或周围环境无意地混入进去，并且无法排除这些杂质。这些杂质是本领域技术人员周知的，因此，在本说明书中不会具体提及它们，但优选地，如下所述地控制P、S及N。
P:0.03％以下
磷(P)是钢制造过程中不可避免地添加的元素，可能因偏析而导致脆化，因此优选尽可能低地控制其含量。
另外，铁水制造时，可能因废铁等的添加而P含量增加，因此优选将所述P的含量控制在最大0.03％，进一步优选地，控制在0.02％以下。
S:0.02％以下
硫(S)是钢制造过程中不可避免地添加的元素，可能会形成夹杂物或熔点低的FeS硫化物而在热轧中引起晶界脆性。
因此，优选尽可能低地控制所述S的含量，铁水制造时因废铁等的添加而可能会增加所述S的含量，因此优选将其含量控制在最大0.02％。进一步优选地，控制在0.01％以下。
N:0.01％以下(0％除外)
氮(N)具有固溶强化效果，若其含量过多，固溶元素会引起屈服点延伸，可能会降低表面质量，并且，析出氮化物而阻碍加工性。
因此，优选地，本发明中将所述N的含量控制在0.01％以下，0％除外。
另外，优选地，包含上述合金组成的本发明的热轧钢板的成分之间的关系满足以下关系式1和2。
[关系式1]
(HI)＝-5.69+(4.43×C)+(3.71×Mn)-(4.5×Si)+(1.77×Ni)+(6.18×Cr)+(12.0×Mo)-(43.6×Cu)+(48.1×V)≥0
[关系式2]
Mo+(10×Sb)-(0.1×Cr)≥0.14
(关系式1和2中，各成分的含量以重量计。)
即，由关系式1表示的HI值为0以上时，优选地，Mo、Sb及Cr之间的成分关系满足关系式2。
若所述HI值小于0，几乎不发生晶界氧化，但若所述HI值为0以上，则晶界氧化发生较多。因此，本发明中，当所述HI值为0以上时，将合金成分(Mo、Sb、Cr)之间的关系控制为关系式2，从而大大抑制晶界氧化。
如上所述，优选地，满足合金组成和成分关系的本发明的热轧钢板的微细组织为包含铁素体和珠光体复合组织。
更具体地，所述铁素体的面积分数2～70％，余量为珠光体。其中，若所述铁素体分数小于2％，则较少含有确保淬透性的Cr等元素，因此不优选。
另一方面，所述铁素体含量超过70％是属于相变速度较快或过度添加Cr、Mo等淬透性强化元素的情况，因此存在相变速度过慢的问题。
如上所述，满足合金组成、成分关系和微细组织构成的本发明的热轧钢板中，从表面到厚度方向10μm以内存在的氧化物的面积分数为5％以下，具有晶界氧化抑制效果优异的特性。
即，从钢板表面到厚度方向10μm以内存在的氧化物的面积分数越低，表面形成的晶界氧化厚度(深度)越薄，如上所说，本发明中将相应区域的氧化物控制在面积分数5％以下，从而晶界氧化厚度可以控制在2μm以下。
下面，详细描述本发明中提供的表面质量优异的高碳热轧钢板的制造方法。
简要地说，可以通过[钢坯再加热-热轧-冷却及收卷]工序来制造本发明的高碳热轧钢板，下面具体说明各个工序的条件。
[钢坯再加热]
首先，准备满足上述的合金组成和成分关系(关系式1和2)的本发明的钢坯，然后，优选地，在1100～1300℃的温度范围内对所述钢坯进行再加热处理。
所述再加热工序是用于板坯同质化的工序，若当时的温度小于1100℃，在后续工序即热轧时，轧制负荷可能会急剧增加。另一方面，若其温度超过1300℃，后续热轧的精轧过程中，因表面温度高而高温氧化产生的氧化皮在表面变厚，可能在轧制过程中引起表面缺陷，或造成将收卷的卷板开卷时氧化皮从表面掉落的缺陷。
[热轧]
优选地，对上述再加热的钢坯进行热轧以制造成热轧钢板，所述热轧可以通过粗轧和精轧实现。
其中，优选地，在入口侧温度为900～1100℃，出口侧温度为800～950℃的温度范围内实施所述精轧。
若所述出口侧温度小于800℃，轧制负荷有可能大大增加，尤其，在温度下降较严重的钢板的两个边缘(edge)部会生成先共析铁素体，存在宽度方向的材质不均匀的可能性。另一方面，若出口侧温度超过950℃，可能会使钢板的组织粗大化、氧化皮变厚而降低表面质量。
[冷却及收卷]
优选地，冷却如上制造的热轧钢板之后收卷。
优选地，例如，所述冷却是在输出辊道(Run-Out Table，ROT)中通过水冷以平均30～60℃/s的冷却速度冷却。
优选地，所述收卷在500～710℃的温度范围内进行，所述收卷时，若温度小于500℃，有可能发生形状不良，另一方面，若超过710℃，可能因氧化皮剥离而降低表面质量，因此不优选。
在传统的高碳热轧钢板的情况下，如果在上述的温度范围内收卷，会因相变发热而容易产生晶界氧化。但是，本发明中通过控制高碳热轧钢板中含有的合金组成，当其成分之间的关系满足关系式1的情况下，将Mo、Sb及Cr的含量关系控制为关系式2，因此在所述温度范围内收卷时的相变发热量不大，能够抑制晶界氧化。
下面，通过实施例更具体地描述本发明。但是，以下实施例只是为了通过示例更详细地描述本发明，而不是为了限制本发明的权利范围。本发明的权利范围根据权利要求书中记载的内容以及由此合理类推的内容而确定。
具体实施方式
(实施例)
在1100～1300℃的温度范围内再加热具有表1中的合金组成的钢坯，然后进行热轧以制造热轧钢板。所述热轧时，在出口侧温度800～950℃的温度范围内进行终轧。之后，进行冷却并在表2中的收卷温度下收卷。
观察制造的各热轧钢板的表面到厚度方向10μm以内存在的氧化物的分数(面积分数)，同时测量晶界氧化厚度。
对于所述氧化物的分数和晶界氧化厚度，用扫描电子显微镜(SEM：ScanningElectron Microscopy)测量剖面后，通过分析氧化物的照片和图像来测量氧化物的分数，并测量晶界氧化厚度。
并且，用肉眼观察各热轧钢板的形状，确认是否不均匀等，并确认氧化皮是否剥离来评价是否存在缺陷。
其中，对于钢板的形状，将边缘部波浪(wave)的高低差为10mm以上的情况判断为不良。
[表1]
[表2]
如所述表1和表2所示，可以确认合金组成和成分关系(关系式1和2)都满足本发明提出的发明例1至9的晶界氧化深度都是2μm以内，且形状良好，未发生氧化皮缺陷。
另一方面，以关系式1表示的HI值为0以上，但关系式2的值不满足本发明的比较例1至8的晶界氧化深度都超过2μm，最大21μm。并且，比较例1至8中，可以确认所述晶界氧化深度越大，从表面到10μm以内存在的氧化物的面积率越大。
尤其，关于关系式2的值超出本发明的钢种11的情况下，收卷温度相对较低的比较例8中出现形状不良，收卷温度较高的比较例7中，因氧化皮厚度较厚而收卷后将卷板开卷时发生了氧化皮剥离。
另外，由关系式1表示的HI值小于0的情况下，对照例中晶界氧化发生得不大。
图1是观察比较例6(a)和发明例7(b)的剖面的照片。
可以确认比较例6中晶界及母材内部形成了Cr、Mn、Si、Al等氧化物，但发明例7中晶界或母材几乎未生成氧化物。

Claims (8)

1.一种表面质量优异的高碳热轧钢板，
以重量％计，所述高碳热轧钢板包含：C:0.3～1.3％、Si:0.01～0.5％、Mn:0.3～2.0％、Al:0.1％以下(0％除外)、Cr:5.0％以下(0％除外)，并且包含选自由Mo:2.0％以下、Sb:0.005～0.1％、V:0.5％以下、Cu:0.5％以下及Ni:2.0％以下构成的组中的一种以上，余量为Fe及不可避免的杂质，
并且由以下关系式1表示的HI值为0以上且满足以下关系式2，[关系式1]
(HI)＝-5.69+(4.43×C)+(3.71×Mn)-(4.5×Si)+(1.77×Ni)+(6.18×Cr)+(12.0×Mo)-(43.6×Cu)+(48.1×V)≥0
[关系式2]
Mo+(10×Sb)-(0.1×Cr)≥0.14
关系式1和2中各成分的含量按重量计。
2.根据权利要求1所述的表面质量优异的高碳热轧钢板，其中，
所述热轧钢板以重量％计，包含：P:0.03％以下、S:0.02％以下及N:0.01％以下。
3.根据权利要求1所述的表面质量优异的高碳热轧钢板，其中，
所述热轧钢板的微细组织包含铁素体和珠光体复合组织。
4.根据权利要求1所述的表面质量优异的高碳热轧钢板，其中，
所述热轧钢板从表面到厚度方向10μm以内存在的氧化物的面积分数为5％以下。
5.一种表面质量优异的高碳热轧钢板的制造方法，包括以下步骤：
在1100～1300℃的温度范围内，对钢坯进行再加热，所述钢坯以重量％计，包含：C:0.3～1.3％、Si:0.01～0.5％、Mn:0.3～2.0％、Al:0.1％以下(0％除外)、Cr:5.0％以下(0％除外)，并且包含选自由Mo:2.0％以下、Sb:0.005～0.1％、V:0.5％以下、Cu:0.5％以下及Ni:2.0％以下构成的组中的一种以上，余量为Fe及不可避免的杂质，并且由以下关系式1表示的HI值为0以上且满足以下关系式2；
对再加热的所述钢坯进行粗轧和精轧以制造热轧钢板；以及
冷却所述热轧钢板，然后在500～710℃的温度范围内收卷，
[关系式1]
(HI)＝-5.69+(4.43×C)+(3.71×Mn)-(4.5×Si)+(1.77×Ni)+(6.18×Cr)+(12.0×Mo)-(43.6×Cu)+(48.1×V)≥0
[关系式2]
Mo+(10×Sb)-(0.1×Cr)≥0.14
关系式1和2中各成分的含量按重量计。
6.根据权利要求5所述的表面质量优异的高碳热轧钢板的制造方法，其中，
所述钢坯以重量％计，包含：P:0.03％以下、S:0.02％以下及N:0.01％以下。
7.根据权利要求5所述的表面质量优异的高碳热轧钢板的制造方法，其中，
在入口侧温度900～1100℃，出口侧温度800～950℃的温度范围内实施所述精轧。
8.根据权利要求5所述的表面质量优异的高碳热轧钢板的制造方法，其中，
所述收卷后，所述热轧钢板从表面到厚度方向10μm以内存在的氧化物的面积分数为5％以下。
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