CN110366602A - 用于奥氏体晶粒细化的热循环 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了薄金属带材和制造薄金属带材的方法。这样的方法的具体实施方式包括将薄金属带材冷却至等于或小于贝氏体或马氏体开始转变温度BS或MS的温度，从而相应地在所述薄金属带材内形成贝氏体和/或马氏体；将所述薄金属带材再加热至等于或大于转变温度Ac3的再加热温度并且将所述薄金属带材在所述再加热温度下保持至少2秒并且由此在所述薄金属带材内形成奥氏体，其中至少75％的奥氏体晶粒具有等于或小于15μm的晶粒尺寸；和将所述薄金属带材快速再冷却至等于或小于马氏体开始转变温度MS的温度并且由此在所述薄金属带材内由较细原奥氏体提供较细马氏体。

Description

用于奥氏体晶粒细化的热循环
对相关申请的交叉引用
本申请要求2017年2月27日向美国专利局提交的美国临时专利申请no.62/464,355的优先权和权益，将其特此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及具有来自较细原奥氏体(在先奥氏体，prior austenite)的较细马氏体的金属组合物，和在具体实施方式中，其中这些金属组合物包括通过用双辊铸造机连续铸造而制造的铸造钢带材。
背景技术
在双辊铸造机中，熔融金属被引入到一对反向旋转的铸造辊之间，所述铸造辊被冷却，使得金属壳凝固在移动的辊表面上并且在它们之间的夹区处被组合在一起。术语“夹区”在本文中用于指代这样的一般区域：在该区域处，所述辊最靠近在一起。可将熔融金属从盛钢桶输送到较小容器或一系列较小容器中，其从所述容器流经位于所述所述夹区上方的金属输送喷嘴，从而形成熔融金属的铸造池，所述铸造池担载于所述辊的在所述夹区正上方的铸造表面上并且沿着所述夹区的长度延伸。随着金属壳被接合并且穿过所述铸造辊之间的夹区，从所述夹区向下铸造出薄金属带材。
虽然双辊铸造应用于在冷却时快速凝固的有色金属已经取得一些成功，但是传统上在将该技术应用于黑色金属(铁类金属)的铸造方面一直存在问题。例如，虽然多种进展目前允许钢带材被连续铸造而没有破裂和较多的结构缺陷，但是由于钢带材以典型地超过1200℃的高温离开铸造机，因此其被制造成具有非常粗晶粒的奥氏体结构，所述奥氏体结构在进一步冷却而没有细化时可导致具有较有限延展性的带材，所述带材可易于氢脆。在轧制之前，这样制造的带材铸造金属带材由大多数晶粒测得为100-300微米的奥氏体构成。如果然后将所述带材淬火以形成马氏体，则源自该较粗奥氏体的马氏体可易于氢脆并且可具有在一些情况下不太合意的材料性质。
通过本发明，在通过连续带材铸造机制造所述薄金属带材时，可改进其金相组织，以产生包括具有低的对氢脆的敏感性并且具有其它合意的材料性质的马氏体钢的最终带材产品。
本公开内容的具体实施方式包括制造具有来自较细原奥氏体的较细马氏体的薄金属带材的方法，其包括：
提供一对能反向旋转的铸造辊，所述铸造辊将铸造表面横向安置成在所述铸造辊之间的夹区处形成通过其能够铸造具有小于5mm厚度的薄金属带材的间隙，
提供适合于将熔融金属输送到所述夹区上方以形成铸造池的金属输送系统，所述铸造池担载于该对能反向旋转的铸造辊的铸造表面上并且在所述铸造辊的末端处被限制，
将用于产生包括以下组成的薄金属带材的熔融金属输送至所述金属输送系统：以重量计，0.20％-0.35％碳，小于1.0％铬，小于1.0％镍，0.7％-2.0％锰，0.10％-0.50％硅，0.1％-1.0％铜，小于0.08％铌，小于0.08％钒，小于0.5％钼，硅镇静的且铝小于0.01％；
将所述熔融金属从金属输送系统输送至所述夹区上方以形成所述铸造池；
使该对能反向旋转的铸造辊反向旋转以在所述铸造辊的铸造表面上形成金属壳，其在所述夹区处被组合在一起以向下输送(交付)薄金属带材，所述薄金属带材具有小于5mm的厚度，
将所述薄金属带材冷却至等于或小于贝氏体或马氏体开始转变温度BS或MS的温度，从而相应地在所述薄金属带材内形成贝氏体和/或马氏体，
将所述薄金属带材再加热至等于或大于转变温度Ac3的再加热温度并且将所述薄金属带材在所述再加热温度下保持至少2秒并且由此在所述薄金属带材内形成奥氏体，其中至少75％的奥氏体晶粒具有等于或小于15μm的晶粒尺寸，和
将所述薄金属带材快速再冷却至等于或小于马氏体开始转变温度MS的温度并且由此在所述薄金属带材内由较细原奥氏体提供较细马氏体，其中至少75％的较细原奥氏体晶粒具有等于或小于15μm的晶粒尺寸。
本公开内容的进一步实施方式包括薄金属带材，其包括：
小于5mm的厚度；
以重量计，0.20％-0.35％碳，小于1.0％铬，小于1.0％镍，0.7％-2.0％锰，0.10％-0.50％硅，0.1％-1.0％铜，小于0.08％铌，小于0.08％钒，小于0.5％钼，硅镇静的且铝小于0.01％；
特征如下的马氏体：有至少75％的原奥氏体晶粒具有等于或小于15μm的晶粒尺寸。
附图说明
图1A为显示对于根据一些示例性实施方式的四(4)种不同的再加热和快速再冷却过程，温度对时间的曲线的图。
图1B为显示对于根据另外的示例性实施方式的三(3)种不同的再加热和快速再冷却过程，温度对时间的曲线的图。
图2为显示当将马氏体钢再加热至特定再加热温度“(再奥氏体化温度”)特定持续时间之时对于原奥氏体所实现的晶粒尺寸的图表。
图3为显示对于在825℃下进行不同持续时间的特定再加热和快速再冷却过程，所实现的特定维氏硬度测试结果的图表。
图4为显示尚未经历任何再加热或再冷却过程的马氏体钢的原奥氏体的晶界尺寸的编辑图像，其中所包括的刻度为100微米。
图5为显示已经经历其中将马氏体钢再加热至825℃两(2)秒的再加热和快速再冷却过程的较细马氏体钢的较细原奥氏体的晶界尺寸的编辑图像，所包括的刻度为50微米和其中辨别出4微米晶粒。
图6为显示尚未经历任何再加热或再冷却过程的马氏体钢的原奥氏体的晶界尺寸的图像，其中该图像是以100x放大倍数显示的。
图7为显示已经经历其中将马氏体钢再加热至825℃两(2)秒的再加热和快速再冷却过程的较细马氏体钢的较细原奥氏体的晶界尺寸的图像，其中该图像是以100x放大倍数显示的。
图8为钢的连续冷却转变(CCT)图。
图9为在具体实施方式中用于形成薄金属带材的双辊铸造机的侧视图。
图10为通过安装在连续双辊铸造机系统中的一对铸造辊的局部剖视图。
具体实施方式
本文中详细描述的是用于制造较细马氏体的薄金属带材的方法并且特征在于具有15微米(“μm”或“微米”)或更小的原奥氏体晶粒尺寸。晶粒尺寸的该量化、以及本文中的任何晶粒尺寸的量化被认为是跨越相应晶粒测得的最大直线尺寸。总之，首先将薄金属带材形成为包括贝氏体和/或马氏体。随后，将贝氏体和/或马氏体薄金属带材再加热以再形成奥氏体(即，其被“再奥氏体化”)。之后，将所述包含再形成的奥氏体的薄金属带材快速冷却或淬火以实现与最初的(原始的，original)马氏体微观结构的晶粒相比具有细化的(即，减小的)晶粒尺寸的较细马氏体薄金属带材。
在具体实施方式中，所述用于制造薄马氏体钢带材的方法包括：
(1)形成具有小于5mm的厚度的钢的薄金属带材；
(2)将所述薄金属带材冷却至等于或小于贝氏体开始转变温度BS和/或马氏体开始转变温度MS的温度，从而相应地在所述薄金属带材内形成贝氏体和/或马氏体(导致冷却的薄金属带材)；
(3)将所述薄金属带材(即，包含贝氏体和/或马氏体的冷却的薄金属带材)再加热至等于或大于转变温度Ac3的再加热温度以在所述薄金属带材内形成奥氏体，其中对于所述奥氏体，其晶粒的至少75％(即，等于或大于75％)具有等于或小于15μm的晶粒尺寸；和
(4)将所述薄金属带材快速再冷却至等于或小于马氏体开始转变温度MS的温度并且由此在所述薄金属带材内由其晶粒的至少75％具有等于或小于15μm的晶粒尺寸的较细原奥氏体提供较细马氏体，其中作为快速再冷却的结果，所述薄金属带材转变成薄马氏体钢带材。
理解的是，形成所述薄马氏体钢带材的组合物(组成)可形成任意各种各样的钢或钢合金。例如，在具体实施方式中，所述薄金属带材的组成包括以下：以重量计，0.20％-0.35％碳，小于1.0％铬，小于1.0％镍，0.7％-2.0％锰，0.10％-0.50％硅，0.1％-1.0％铜，小于0.08％铌，小于0.08％钒，小于0.5％钼，硅镇静的且铝小于0.01％。剩余部分的含量可包括任何其它材料，如果有的话，包括如下而没有限制：铁和可由熔融产生的其它杂质。
关于将所述薄金属带材冷却至等于或小于贝氏体和/或马氏体开始转变温度的温度，从而相应地形成贝氏体和/或马氏体(其被称作最初的冷却结构)，在一些变形中，所述薄金属带材被冷却至的温度等于或小于600℃。理解，该冷却成贝氏体和/或马氏体可以任何期望的方式实现。在具体情况下，例如，该最初的冷却结构是通过在初始(initially)由熔融钢形成所述薄金属带材之后将所述薄金属带材淬火而形成的。理解，该冷却在所述钢处于奥氏体相(阶段)时引发。然而，强调的是，将所述薄金属带材冷却以包括与其它低温相例如铁素体或珠光体相对的贝氏体和/或马氏体是重要的，因为所述再加热必须在所述薄金属带材为贝氏体和/或马氏体时(即，在其相应地包括贝氏体和/或马氏体时)引发。这是因为，据信，在贝氏体和/或马氏体微观结构内碳的越高、和越均匀的分布起到如下的成核位点的作用：当将所述薄金属带材再奥氏体化时，其在频率和分布方面促进期望的晶粒形成。
关于所述薄金属带材的再加热，将所述薄金属带材再加热至等于或大于转变温度Ac3的再加热温度并且在所述再加热温度下保持至少2秒，并且由此在所述薄金属带材内形成奥氏体，其中至少75％的奥氏体晶粒具有等于或小于15μm的晶粒尺寸。理解，任何从初始的(在先)冷却步骤保留的奥氏体应当被最小化至小于1％。该再加热也被称作再奥氏体化。通过控制该再加热，实现了较细奥氏体晶粒结构，这导致新形成的奥氏体具有15μm或更小的晶粒尺寸。在一些示例性实施方式中，再加热在等于或大于750℃的再加热温度下进行至少2秒的持续时间。在其它变形中，再加热温度可达到900℃和/或可将任何再加热温度保持最高达20秒的持续时间。也可采用温度和持续时间的其它组合以产生作为将所述薄金属带材再加热的结果的奥氏体。
现在关于将所述薄金属带材快速再冷却至等于或小于马氏体开始转变温度MS的温度，在所述薄金属带材内从具有≤15μm的晶粒尺寸的较细原奥氏体实现了较细马氏体。理解，该快速再冷却可包括导致将所述奥氏体薄金属带材转变成包括至少75％马氏体的马氏体钢结构的任何期望的速率。例如，在一些情况下，快速再冷却包括以700℃/秒(℃/s)的淬火速率淬火。在其它情况下，淬火速率等于或大于100℃/s。进一步地，理解，再冷却温度可为小于200℃、小于100℃、或者在一些情况下0℃-100℃。还理解，可实现等于或小于10μm或者等于或小于5μm的原奥氏体晶粒。
举例说明，参照图1A和1B，描述根据具体实施方式的具体再加热和快速再冷却方法。图1A和1B中描述的、如应用于具有测得为小于5mm的厚度并且包括包含0.20C、1.0Mn、0.15Si、0.1Ni、0.49Cr、0.20Mo和0.19Nb的钢组成的钢薄金属带材的一些再加热和快速再冷却方法的结果汇总于图2中。在其中描述的一些实施方式中，薄金属带材的再加热是通过如下实现的：保持825℃的再加热温度2秒，已经发现这在淬火之后产生4μm的原奥氏体晶粒(参见图5)。在其中描述的另外的实施方式中，薄金属带材的再加热是通过如下实现的：保持800℃或825℃的再加热温度10秒，已经发现这在各情况下在淬火之后产生6μm的原奥氏体晶粒。在其中描述的还另外的实施方式中，薄金属带材的再加热是通过如下实现的：保持800℃或825℃的再加热温度20秒，已经发现这在各情况下在淬火之后产生分别为8μm和9μm的原奥氏体晶粒。对于以上描述的各实施方式，将再加热的薄金属带材通过以700℃/秒(℃/s)的速率淬火至0℃-100℃的温度而再冷却。为了对比目的，参照图4，没有再加热和再冷却的薄金属带材的马氏体微观结构包括测得为100-300μm的原奥氏体晶粒。参照图6和7，尚未经历任何再加热(再奥氏体化)和再冷却的原奥氏体和其晶粒示于图6中，而如下之后的较细原奥氏体晶粒示于图7中：已经通过再加热至925℃并且保持10秒而再奥氏体化(在再加热步骤中从贝氏体或马氏体结构再奥氏体化，其中所述贝氏体和/或马氏体结构是在进行如本文中所考虑的冷却步骤之后由奥氏体结构形成的)，之后水淬火以将再奥氏体化的薄金属带材再冷却至低于100C的温度。
理解，在具体实施方式中,所述薄金属带材是利用带材铸造操作形成的，其中所述薄金属带材具有测得为小于5mm的厚度。例如，在一些变形中，带材铸造操作包括：
(1)提供一对能反向旋转的铸造辊，其将铸造表面横向安置成在所述铸造辊之间的夹区处形成通过其能够铸造出具有小于5mm的厚度的薄金属带材的间隙；
(2)提供适合于将熔融金属输送到所述夹区上方以形成铸造池的金属输送系统，所述铸造池担载于该对能反向旋转的铸造辊的铸造表面上并且在所述铸造辊的末端处被限制；
(3)将熔融金属输送至所述金属输送系统；
(4)将所述熔融金属从金属输送系统输送至所述夹区上方以形成所述铸造池；和
(5)使该对能反向旋转的铸造辊反向旋转以在所述铸造辊的铸造表面上形成金属壳，其在所述夹区处被组合在一起以向下输送薄金属带材，所述薄金属带材具有小于5mm的厚度。
如先前提到的，本文中讨论的热循环方法(即，如下过程：将薄金属带材从奥氏体结构冷却至贝氏体和/或马氏体，再加热以将所述薄金属带材再奥氏体化，然后快速再冷却以形成如本文中所考虑的马氏体)意图形成特征在于具有导致降低的对氢脆的敏感性的如本文中所考虑的特定晶粒尺寸的薄马氏体钢带材。另外，所述薄马氏体钢带材还呈现出改善的材料性质。例如，参照其中对于包括0.20C、1.0Mn、0.15Si、0.1Ni、0.49Cr、0.20Mo和0.19Nb的组成的钢采用825℃的再加热温度的先前讨论的实施方式，获得了如图3中提供的维氏硬度测量结果，其中HV5反映使用5千克力(kgf)负荷进行的维氏硬度测试和其中HV10反映使用10kgf负荷进行的维氏硬度测试。注意，约500的维氏硬度指示微观结构主要为马氏体(即，包含至少75％体积马氏体)。另外，在热循环之后，这些薄马氏体钢带材还呈现出在屈服强度、拉伸强度、和伸长率方面的增加。例如，在一些情况下，包括0.20C、1.0Mn、0.15Si、0.1Ni、0.49Cr、0.20Mo和0.19Nb的薄马氏体钢带材观察到屈服强度从1022MPa(兆帕)增加至1199MPa，拉伸强度从1383MPa增加至1595MPa，并且伸长率从3.9％增加至5％。换而言之，由于本文中描述的热循环方法，屈服强度增加至少17％，拉伸强度增加至少15％，并且伸长率增加至少28％。在获得如先前在该段中提到的结果时，所述结果是通过如下获得的：将奥氏体冷却以形成马氏体，和再加热以形成具有等于或小于15微米的晶粒的奥氏体，和快速再冷却以形成具有等于或小于15微米的原奥氏体晶粒的马氏体。
为了进一步说明以上描述的方法的具体实施方式，现在参照附图。
如先前提到的，所述薄金属带材可通过带材铸造操作而形成，并且因此可采用任何带材铸造系统。参照图9和10，示出了示例性带材铸造系统。在该实施方式中，所述带材铸造系统为连续双辊铸造系统。所述双辊铸造机包括主机架10，其从工厂地面竖立并且支持辊盒模块11，辊盒模块1包括安装在其中的一对能反向旋转的铸造辊12。特别参照图10，铸造辊12将铸造表面12A横向安置成在其间形成夹区18。通过如下的常规布置的金属输送系统从盛钢桶13供应熔融金属：其包括可动中间罐14和过渡件或分布器16，在此所述熔融金属流动至位于铸造辊12之间在夹区18上方的至少一个金属输送喷嘴17。从输送喷嘴17排出的熔融金属形成担载于铸造辊12的铸造表面12A上的在夹区18上方的熔融金属的铸造池19。该铸造池19在横向上在铸造辊12的末端处通过一对侧向挡板(side closure)或板侧堰(plate side dam)20(在图10中以虚线示出)而被限制在铸造区域中。
继续参照图10，铸造辊12在内部被水冷却，使得当铸造辊12反向旋转时，随着在铸造辊12每转一圈的情况下铸造辊移动进入和通过铸造池19，壳凝固在铸造表面12A上。所述壳在铸造辊12之间的夹区18处被组合在一起以产生凝固的薄的铸造带材产品21，其被从夹区18向下输送。所述铸造辊之间的间隙是为了在所述夹区处保持凝固的壳之间的分离和通过所述夹区在壳之间的空间中形成半固体金属，并且至少部分地，随后在所述夹区下方在铸造带材内的凝固的壳之间凝固。在一种实施方式中，铸造辊12可配置成在夹区18处提供通过其能够铸造厚度小于5mm的薄铸造带材21的间隙。
图9显示制造经历热循环以总体上将钢的薄铸造带材的晶粒尺寸细化的细铸造钢带材21的双辊铸造机。在所示的一种实施方式中，铸造带材21可穿过导向台30至包括夹送辊31的夹送辊架31。在离开夹送辊架31时，所述薄铸造带材可通过热轧机32，热轧机32包括一对工作辊32A和支承辊32B，其形成能够热轧制从所述铸造辊输送的铸造带材的间隙，在此所述铸造带材被热轧制以将所述带材减小至期望的厚度、改善带材表面、和改善带材平坦性。经热轧制的铸造带材然后传送到输出辊道33上并且进入第一冷却器40(第一冷却区域或室)中，在此所述带材可通过与经由喷水器或其它合适手段供应的冷却剂例如水接触、以及通过对流和辐射而被冷却。在通过第一冷却器40之后，金属带材21进入炉子50(加热区域或室)中，在此，如以下进一步详述的，将带材21在至少部分地将金属带材21再奥氏体化的温度下再加热特定持续时间。在离开炉子50之后，在再冷却器60(第二冷却区域或室)中使金属带材21的温度快速降低，使得金属带材21于是包括来自较细原奥氏体的较细马氏体。经热循环的铸造金属带材21然后可通过具有夹送辊91A的第二夹送辊架91以提供所述铸造带材的拉伸，然后传送至卷取机92。在其它变形中，配置成进行在之前讨论的方法中所叙述的再加热步骤的炉子、或者任何其它加热机构和配置成进行在之前讨论的方法中所叙述的快速再冷却步骤的再冷却器、或者任何其它冷却机构可改为从所述带材铸造系统离线布置以将通过所述带材铸造系统形成的薄金属带材单独地再加热和再冷却。
图9和10中所示并且在以上描述的双辊铸造机的一般配置具有制造具有细化的(减小的)晶粒尺寸的薄铸造金属带材21的优点。离开铸造辊12的热的带材21具有相对粗的奥氏体结构(参见例如图4和6)，其中-在不利用本文中描述的热循环的情况下-奥氏体晶粒尺寸可典型地在100-300微米的范围内。如果将该热的带材21淬火以形成马氏体钢带材，则所述粗的奥氏体晶粒尺寸将导致具有较有限延展性的马氏体钢带材并且可易于氢脆。然而，带材21的热轧制和通过冷却器40、炉子50和再冷却器60使其经历的热循环改变所述带材在其离开所述带材铸造机时的冶金结构以产生特征在于改善的延展性、降低的氢脆风险和其它改善的机械性质的最终带材21产品。在本发明的各种实施方式中，降低的对氢脆额敏感性可归因于具有来自如下的较细原奥氏体的较细马氏体的带材21的产生：其中至少75％的所述奥氏体晶粒具有≤15μm、≤10μm、或者≤5μm的晶粒尺寸。
在各种实施方式，所述制造具有来自较细原奥氏体的较细马氏体的薄金属带材的方法可包括如下步骤：提供一对能反向旋转的铸造辊12，其将铸造表面12A横向安置成在铸造辊12之间的夹区18处形成通过其能够铸造厚度小于5mm的薄带材21的间隙。所述方法还可包括提供如下的金属输送系统的步骤：其适合于将熔融金属输送到夹区18上方以形成担载于铸造辊12的铸造表面12A上并且在所述铸造辊的末端处通过一对侧堰限制的铸造池19。在提供该对铸造辊或者提供所述金属输送系统的任何这样的步骤中，所述步骤可包括将其集合(装配、组合，assemble)。所述方法可进一步需要将熔融金属输送至所述熔融金属输送系统以产生特征为合金或碳钢的铸态薄钢板。在一种具体实施方式中，根据所述方法制造的铸态金属带材可具有包括如下的组成：以重量计，0.20％-0.35％碳，小于1.0％铬，小于1.0％镍，0.7％-2.0％锰，0.10％-0.50％硅，0.1％-1.0％铜，小于0.08％铌，小于0.08％钒，小于0.5％钼，硅镇静的且铝小于0.01％，剩余部分为铁和由熔融产生的杂质。通过如下，所述方法可制造该组成的金属带材：使铸造辊12反向旋转以在铸造辊12的铸造表面12A上形成金属壳，其在夹区18处被组合在一起以向下输送薄带材21用于进一步加工。在一种实施方式中，使铸造辊12反向旋转以在铸造辊12的铸造表面12A上形成金属壳可在大于10MW/m2的热通量下发生。
在一些实施方式中，所述方法可包括如下步骤：使金属带材21穿过导向台30而移动至包括夹送辊31A的夹送辊架31。所述方法可包括使薄带材21直接从铸造辊12、或者直接从夹送辊31A移动，使得其接下来穿过热轧机32以在其与所述铸造机成一直线时减小所述带材的厚度。可使带材21穿过所述热轧机以减小铸态厚度，之后将带材21首次冷却至所述钢中的奥氏体转变为马氏体的温度。可使该热的凝固带材在处于在范围800℃-1100℃内的任何进入度、优选地处于大约1050℃的温度时穿过所述热轧机。使带材21穿过热轧机32使得在最终带材产品中实现了改善的厚度控制以及孔隙率的降低。
在带材21离开热轧机32之后，可将带材21通过冷却至等于或小于≤600℃的温度而首次冷却至所述钢中的奥氏体转变为马氏体的温度。冷却可通过使所述带材在冷却器40中的输出辊道33上经历水喷雾或者气体吹流或者通过轧辊冷却而实现。冷却器40可配置成将带材21的温度以约100℃-200℃/秒的速率从典型地900℃的热轧温度降低至低于600℃的温度。这必须低于贝氏体或马氏体开始转变温度(分别地BS或MS)，其各自取决于具体组成。所述冷却必须足够快以避免开始可感知的铁素体，其也受组成影响。如本文中提到的，否则会被本领域普通技术人员所理解的，可采用任何冷却机构或方法。转变温度和冷却速率之间的相互影响典型地呈现于CCT图中(例如，参见图8中的示例性CCT图)。在图8中的示例性CCT图中，贝氏体开始转变温度BS和马氏体开始转变温度MS各自是与转变温度A1和A3一起显示的。在通过所述冷却器时，带材21中的奥氏体被转变为贝氏体和/或马氏体。特别地，将带材21冷却至低于600℃导致所述粗的奥氏体的如下转化：其中在所述贝氏体和/或马氏体内析出一定分布的细的碳化铁。所述碳化铁是在低于以下进一步描述的在所述冷却或者再加热阶段期间的转变温度Ac3时析出的。
在将所述薄金属带材冷却至低于约600℃的温度之后，所述方法接下来包括将所述薄金属带材再加热用于将所述薄金属带材再奥氏体化的目的。在图9中所示的实施方式中，再加热步骤包括使所述带材穿过形成炉子50例如电阻加热器或感应炉的加热机构，或者在其它变形中，可采用任何其它期望的加热机构。在具体实施方式中，将带材21再加热至高于转变温度Ac3的温度(在所公开的组成中，大于750℃)，然后在该温度下保持规定的时间。取决于再加热温度，带材21可被部分地或完全地再奥氏体化。在一种实施方式中，将带材21再加热至750℃-900℃。在一种实施方式，将薄带材21在750℃-900℃的再加热温度下保持2-20秒。在另外的实施方式中，将薄带材21再加热至825℃-900℃并且在该再加热温度下保持2-20秒。在各种实施方式中，可将带材21再加热至大约825℃，然后在该温度下保持2、5、10或15秒的时期。在还另外的实施方式中，可将带材21再加热至大约825℃、775℃、或800℃的温度并且保持2、10、或20秒的时期。如可参照图2看到的，所述再加热温度和保持时间产生具有变化的原奥氏体晶粒尺寸的铸造带材21。显然，对于根据本发明再加热和处理以热循环的带材，原奥氏体晶粒尺寸—4μm-9μm—明显小于未热循环的奥氏体的100-300μm晶粒尺寸。
在将薄金属带材21再加热至等于或高于转变温度Ac3的再加热温度的过程中，当将所述带材加热至刚好高于开始转变温度Ac1时，新的奥氏体初始地形成于碳化物处。在将金属带材21再加热至高于开始转变温度Ac1的过程中，新的奥氏体晶粒在这些碳化物附近成核(在此共析成分局部地存在)，其中所述新的奥氏体晶粒的数量和分布取决于所述碳化物的分布。在进一步再加热、或者于高于转变温度Ac3的温度下保持时，所述奥氏体晶粒将生长，从而使奥氏体晶粒尺寸增大。在一些实施方式中，可通过将该冷却态马氏体钢回火而产生碳化物分布。
在一些实施方式中，在将带材21再加热并且保持预定时间之后，将带材21在再冷却器60中快速再冷却至小于200℃的温度。在另外的实施方式中，将带材21在再冷却器60中快速再冷却至小于100℃。在一些实施方式中，将金属带材21在再冷却器60中以大约700℃/秒的速率快速淬火。将金属带材21快速再冷却至200℃或100℃使带材21达到显著低于转变温度MS的温度。所述材料通过该快速再冷却而被转变以产生主要为具有等于或小于15微米、和在一些情况下等于或小于10微米或5微米的原奥氏体晶粒尺寸的马氏体(即，至少75％体积马氏体)的细晶粒化的钢，。
鉴于以上，以下列表标识了本文中描述和/或示出的主题的一些具体实施方式，其可视需要扩展或收窄：
1.制造具有来自较细原奥氏体的较细马氏体的薄金属带材的方法，其包括：
提供一对能反向旋转的铸造辊，其将铸造表面横向安置成在所述铸造辊之间的夹区处形成通过其能够铸造具有小于5mm厚度的薄金属带材的间隙，
提供适合于将熔融金属输送到所述夹区上方以形成铸造池的金属输送系统，所述铸造池担载于该对能反向旋转的铸造辊的铸造表面上并且在所述铸造辊的末端处被限制，
将用于产生包括以下组成的薄金属带材的熔融金属输送至所述金属输送系统：以重量计，0.20％-0.35％碳，小于1.0％铬，小于1.0％镍，0.7％-2.0％锰，0.10％-0.50％硅，0.1％-1.0％铜，小于0.08％铌，小于0.08％钒，小于0.5％钼，硅镇静的且铝小于0.01％；
将所述熔融金属从金属输送系统输送至所述夹区上方以形成所述铸造池；
使该对能反向旋转的铸造辊反向旋转以在所述铸造辊的铸造表面上形成金属壳，其在所述夹区处被组合在一起以向下输送薄金属带材，所述薄金属带材具有小于5mm的厚度，
将所述薄金属带材冷却至等于或小于贝氏体或马氏体开始转变温度BS或MS的温度，从而相应地在所述薄金属带材内形成贝氏体和/或马氏体，
将所述薄金属带材再加热至等于或大于转变温度Ac3的再加热温度并且将所述薄金属带材在所述再加热温度下保持至少2秒并且由此在所述薄金属带材内形成奥氏体，其中至少75％的奥氏体晶粒具有等于或小于15μm的晶粒尺寸，和
将所述薄金属带材快速再冷却至等于或小于马氏体开始转变温度MS的温度并且由此在所述薄金属带材内由较细原奥氏体提供较细马氏体，其中至少75％的较细原奥氏体晶粒具有等于或小于15μm的晶粒尺寸。
2.如1.所述的方法，其中使所述铸造辊反向旋转以在所述铸造辊的铸造表面上形成金属壳是以大于10MW/m2的热通量进行的。
3.如1.-2.任一项所述的方法，其中在再加热步骤中，所述再加热温度等于或大于750℃。
4.如1.-3.任一项所述的方法，其中在再加热步骤中，所述再加热温度为750℃-900℃。
5.如1.-4.任一项所述的方法，其中在再加热步骤中，所述再加热温度为825℃-900℃。
6.如1.-5.任一项所述的方法，其中在将所述薄金属带材再加热时，将所述再加热温度保持最高达20秒。
7.如1.-6.任一项所述的方法，在快速再冷却步骤中，将所述薄带材快速再冷却至小于100℃的温度。
8.如1.-7.任一项所述的方法，其中在再加热步骤中形成的奥氏体的晶粒的至少75％具有等于或小于10μm的晶粒尺寸。
9.如1.-8.任一项所述的方法，其中所述较细原奥氏体的晶粒的至少75％具有等于或小于10μm的晶粒尺寸。
10.如1.-9.任一项所述的方法，其中在冷却步骤中，所述薄金属带材被冷却至的温度等于或小于600℃。
11.如1.-10.任一项所述的方法，其中在冷却步骤中，将所述薄金属带材冷却至等于或小于马氏体开始转变温度的温度以在所述薄金属带材内形成马氏体。
12.如1.-11.任一项所述的方法，其中在快速再冷却步骤中，将所述薄金属带材再冷却至等于或小于马氏体开始转变温度的温度以在所述薄金属带材内形成较细马氏体。
13.如1.-12.任一项所述的方法，其中在快速再冷却步骤中，温度等于或小于200℃。
14.薄金属带材，其包括：
小于5mm的厚度；
以重量计，0.20％-0.35％碳，小于1.0％铬，小于1.0％镍，0.7％-2.0％锰，0.10％-0.50％硅，0.1％-1.0％铜，小于0.08％铌，小于0.08％钒，小于0.5％钼，硅镇静的且铝小于0.01％；
特征如下的马氏体：有至少75％的原奥氏体晶粒具有等于或小于15μm的晶粒尺寸。
虽然已经参照一些实施方式对其进行了描述，但是本领域技术人员将理解，在不背离范围的情况下，可进行各种变化和可代入等同物。此外，在不背离其范围的情况下，可进行许多变形以使具体情形或材料与所述教导相适应。因此，意图是，其不限于所公开的具体实施方式，而是其将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (15)

1.制造具有来自较细原奥氏体的较细马氏体的薄金属带材的方法，其包括：
提供一对能反向旋转的铸造辊，其将铸造表面横向安置成在所述铸造辊之间的夹区处形成通过其能够铸造具有小于5mm厚度的薄金属带材的间隙，
提供适合于将熔融金属输送到所述夹区上方以形成铸造池的金属输送系统，所述铸造池担载于该对能反向旋转的铸造辊的铸造表面上并且在所述铸造辊的末端处被限制，
将用于产生包括以下组成的薄金属带材的熔融金属输送至所述金属输送系统：以重量计，0.20％-0.35％碳，小于1.0％铬，小于1.0％镍，0.7％-2.0％锰，0.10％-0.50％硅，0.1％-1.0％铜，小于0.08％铌，小于0.08％钒，小于0.5％钼，硅镇静的且铝小于0.01％；
将所述熔融金属从金属输送系统输送至夹区上方以形成所述铸造池；
使该对能反向旋转的铸造辊反向旋转以在所述铸造辊的铸造表面上形成金属壳，其在所述夹区处被组合在一起以向下输送薄金属带材，所述薄金属带材具有小于5mm的厚度，
将所述薄金属带材冷却至等于或小于贝氏体或马氏体开始转变温度BS或MS的温度，从而相应地在所述薄金属带材内形成贝氏体和/或马氏体，
将所述薄金属带材再加热至等于或大于转变温度Ac3的再加热温度并且将所述薄金属带材在所述再加热温度下保持至少2秒并且由此在所述薄金属带材内形成奥氏体，其中至少75％的奥氏体晶粒具有等于或小于15μm的晶粒尺寸，和
将所述薄金属带材快速再冷却至等于或小于马氏体开始转变温度MS的温度并且由此在所述薄金属带材内由较细原奥氏体提供较细马氏体，其中至少75％的较细原奥氏体晶粒具有等于或小于15μm的晶粒尺寸。
2.如权利要求1所述的方法，其中使所述铸造辊反向旋转以在所述铸造辊的铸造表面上形成金属壳是以大于10MW/m2的热通量进行的。
3.如权利要求1所述的方法，其中在再加热步骤中，所述再加热温度等于或大于750℃。
4.如权利要求1所述的方法，其中在再加热步骤中，所述再加热温度为750℃-900℃。
5.如权利要求1所述的方法，其中在再加热步骤中，所述再加热温度为825℃-900℃。
6.如权利要求1所述的方法，其中在将所述薄金属带材再加热时，将所述再加热温度保持最高达20秒。
7.如权利要求1所述的方法，其中在快速再冷却步骤中，将所述薄带材快速再冷却至小于100℃的温度。
8.如权利要求1所述的方法，其中在再加热步骤中形成的奥氏体的晶粒的至少75％具有等于或小于10μm的晶粒尺寸。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述较细原奥氏体的晶粒的至少75％具有等于或小于10μm的晶粒尺寸。
10.如权利要求1所述的方法，其中在冷却步骤中，所述薄金属带材被冷却至的温度等于或小于600℃。
11.如权利要求1所述的方法，其中在冷却步骤中，将所述薄金属带材冷却至等于或小于马氏体开始转变温度的温度以在所述薄金属带材内形成马氏体。
12.如权利要求1所述的方法，其中在快速再冷却步骤中，将所述薄金属带材再冷却至等于或小于马氏体开始转变温度的温度以在所述薄金属带材内形成较细马氏体。
13.如权利要求1所述的方法，其中在快速再冷却步骤中，温度等于或小于200℃。
14.薄金属带材，其包括：
小于5mm的厚度；
以重量计，0.20％-0.35％碳，小于1.0％铬，小于1.0％镍，0.7％-2.0％锰，0.10％-0.50％硅，0.1％-1.0％铜，小于0.08％铌，小于0.08％钒，小于0.5％钼，硅镇静的且铝小于0.01％；
特征如下的马氏体：有至少75％的原奥氏体晶粒具有等于或小于15μm的晶粒尺寸。
15.如权利要求14所述的薄金属带材，其中所述较细原奥氏体的晶粒的至少75％具有等于或小于10μm的晶粒尺寸。
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