CN110983193B - 基于薄带铸轧的800MPa级高强钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于薄带铸轧的800MPa级高强钢及其生产方法，钢水成分包括C：0.02～0.05％，Mn：1.2～2.0％，Si：0.3～0.7％，Cr：0.2～0.5％，Nb：0.03～0.08％，V：0.02～0.07％，Al：≤0.003％，P：≤0.02％，S：≤0.005％，余量为Fe及杂质元素。将成分合格的钢水经薄带连铸获得铸带，铸带经一道次压下量为20～50％的热轧后，经气雾冷却系统冷却后卷取获得薄带钢。其中热轧机出口温度830～1000℃，气雾冷却段出口温度400～550℃，卷取温度300～480℃。本发明解决了传统热轧工艺流程长、能耗高、难以生产高强度薄规格产品的问题，同时不含Ti的成分设计也避免了凝固过程中因析出尺寸粗大的TiN颗粒导致连铸过程出现裂纹以及降低材料低温韧性的问题，此外低碳的成分设计也解决了传统高强钢碳含量较高，不利于焊接的问题。

Description

基于薄带铸轧的800MPa级高强钢及其生产方法

技术领域

本发明属于钢铁生产技术领域，特别涉及基于薄带铸轧的800MPa级高强钢及其生产方法。

背景技术

随着工程机械、农用机械等领域向着轻量化、优质化、节能化的方向发展，用于结构件、安全件等的薄规格、高强度/超高强度钢的需求日益增大。如混凝土泵车臂架，汽车起重机伸缩臂、履带式起重机拉板、大型农用机械驾驶室及料仓等，其关键部件已要求采用超高强度薄钢板进行制作，以减少自重、提高设备效率并降低能耗。在汽车领域，超高强度薄钢板已应用于车身骨架结构件和安全件。超高强度薄钢板的应用推动了装备轻量化与节能降耗，提高了其安全性，产生了显著的经济效益及社会效益。

传统的高强度薄钢板，为达到所需要的高强度，一般在热轧后再进行冷轧，或者采用热轧后进行淬火+回火的调质处理。目前常规热轧板的生产工艺流程为：钢水冶炼→厚板坯(或薄板坯)连铸→粗轧→多机架精轧→层流水冷却→卷取，这种工艺流程存在生产流程长、占地广、制造工序多、能耗高、环境负荷大等问题。并且由于以传统热轧和以CSP为代表的薄板坯连铸连轧工艺在生产规格上的局限性，薄规格带钢，特别是厚度1.5mm及以下产品的生产也一直无法满足市场的需求。

薄带铸轧是一种新型的薄带钢生产方法，它是以两个旋转的冷却辊为结晶器，用液态金属直接生产薄带材的技术，是将快速凝固与轧制变形融为一体的短流程、近终型加工工艺，整个产线长度从液态钢水到固态钢卷仅有50m左右，省去了传统热连轧的加热炉、多道次粗轧等工序，多机架精轧也精简为只有一个机架，同时冷却段也大大缩短。双辊薄带连铸技术以其生产流程短、工序少、能耗低以及排放少的特点，在应用到薄规格高强钢生产时具有无可比拟的优越性。特别的是，添加的合金元素，尤其是Nb元素在双辊薄带连铸亚快速凝固条件及快速冷却过程中不发生明显析出，同时可以获得不规则的棒状或粒状贝氏体组织，这些组织特点导致了材料可以在很低的碳含量下(C含量可低至0.02％)获得相对较高的强度。因此，利用双辊薄带连铸技术生产的薄规格高强钢，可以大幅改善传统工艺生产的高强钢(C含量一般为0.1％以上，同时添加了较多的合金元素起强化效果)焊接性能不利的问题。同时，不含Ti的成分设计也可避免凝固过程中因析出尺寸粗大的TiN颗粒导致连铸过程出现裂纹，从而导致降低材料低温韧性的问题。

为了实现节能环保及降低生产成本，并大幅提高高强钢的焊接性能，本发明提出了一种基于薄带铸轧的800MPa级高强钢的生产方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种基于薄带铸轧的800MPa级高强钢的生产方法，以解决常规工艺生产薄规格高强钢流程长、工序多、能耗高以及添加较多的Ti易导致凝固裂纹的问题，并提高了焊接性能。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

本发明基于薄带铸轧生产800MPa级高强钢，其化学成分按质量百分比包括：C：0.02～0.05％，Mn：1.2～2.0％，Si：0.3～0.7％，Cr：0.2～0.5％，Nb：0.03～0.08％，V：0.02～0.07％，Al：≤0.003％，P：≤0.02％且大于0，S：≤0.005％且大于0，余量为Fe及杂质元素。

相应地，本发明还公开了一种基于薄带铸轧的800MPa级高强钢的生产方法，包括步骤：

(1)按照上述化学成分及比例配料，冶炼获得钢水；

(2)将步骤(1)获得的钢水进行薄带连铸，获得铸带；

(3)对步骤(2)中的铸带进行热轧，随后经过冷却后卷取获得钢卷。

优选地，在上述的800MPa级高强钢薄带的生产方法中，步骤(1)中，采用EAF电炉炼钢，VD真空脱碳脱氧，LF精炼，得到成分合格钢水。

优选地，在上述的800MPa级高强钢薄带的生产方法中，步骤(2)中，将钢水采用双辊薄带铸轧设备进行铸轧，钢水的开浇温度为1560～1680℃，铸轧速度为40～110m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸。

优选地，在上述的800MPa级高强钢薄带的生产方法中，所述铸带的厚度为1.2～2.5mm。

优选地，在上述的800MPa级高强钢薄带的生产方法中，步骤(3)中，所述铸带经过压下量为20％～50％的一道次热轧制成薄带，热轧出口温度为830～1000℃。

优选地，在上述的800MPa级高强钢薄带的生产方法中，所述薄带的厚度为0.7～2.0mm。

优选地，在上述的800MPa级高强钢薄带的生产方法中，所述热轧后的薄带经气雾冷却系统冷却至400～550℃，再经卷取后得到热轧卷，然后吊放至垛位空冷至室温。

优选地，在上述的800MPa级高强钢薄带的生产方法中，所述卷取后的薄带钢在后续使用前可以经过酸洗或不酸洗。

另一方面，本发明还提出一种基于薄带铸轧的800MPa级高强钢，其使用根据本发明的生产方法生产。

优选地，所述800MPa级高强钢的碳当量Ceq值小于0.48，冷裂纹敏感指数Pcm值小于0.24。

优选地，所述800MPa级高强钢的金相组织为不规则的棒状或粒状贝氏体。

优选地，所述800MPa级高强钢的化学成分中的C含量(不高于0.05％)，所得热轧薄带钢的屈服强度在800MPa以上，抗拉强度在860MPa以上。

优选地，所述800MPa级高强钢的化学成分中，不添加Ti元素。

优选地，所述800MPa级高强钢在后续使用前，经酸洗或者不酸洗。

有益技术效果

与现有技术相比较，本发明的特点和有益效果至少包括：

本发明的800MPa级高强钢采用薄带铸轧的短流程生产工艺，生产工序少，生产成本及人力成本大幅降低。

本发明的薄带铸轧800MPa级高强钢，其金相组织为不规则的棒状或粒状贝氏体。

本发明的薄带铸轧800MPa级高强钢，其成分中不含Ti元素，可避免凝固过程中因析出尺寸粗大的TiN颗粒导致连铸过程出现裂纹，从而导致降低材料低温韧性的问题。

本发明的薄带铸轧800MPa级高强钢成型性能更好。在连铸阶段，由于铸带厚度较薄并且凝固速度较快，在薄带钢中无明显的中心P偏析带和长条状的MnS夹杂带，表现出较高的韧性和成型性能，在后续进行冷变形加工时可避免出现开裂。

本发明的薄带铸轧800MPa级高强钢，在不同批次间的性能波动更小，有利于产品使用性能的稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为实施例1中生产的薄带铸轧800MPa级高强钢的金相组织。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本发明所使用的技术术语或科学术语应当为本发明所属领域具有一般技能的人士所理解的通常意义。

实施例1

1)冶炼：采用EAF电炉炼钢，VD真空脱碳脱氧，LF精炼，得到成分合格钢水。按重量百分比为：C：0.032、Mn：1.77、Si：0.43、Cr：0.32、Nb：0.058、V：0.041、P：0.012、S：0.002、Al：0.002，余量为Fe及杂质元素。

2)薄带连铸：将成分合格的钢水采用双辊薄带铸轧设备进行铸轧，钢水开浇的中包温度为1640℃，铸轧速度为79m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸。获得厚度为1.68mm的铸带。

3)热轧：铸带随后经过压下量为27％的一道次热轧轧制成1.22mm的薄带，轧制出口温度为870℃。

4)冷却及卷取：热轧薄带经气雾冷却系统冷却至460℃，卷取后得到热轧卷，然后空冷至室温。所得薄带的力学性能见表1，金相组织见图1。

表1实施例1中薄带铸轧800MPa级高强钢的力学性能

实施例2

1)冶炼：采用EAF电炉炼钢，VD真空脱碳脱氧，LF精炼，得到成分合格钢水。按重量百分比为：C：0.028、Mn：1.85、Si：0.45、Cr：0.28、Nb：0.055、V：0.039、P：0.014、S：0.003、Al：0.002，余量为Fe及杂质元素。

2)薄带连铸：将成分合格的钢水采用双辊薄带铸轧设备进行铸轧，钢水开浇的中包温度为1632℃，连铸速度为66m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸。获得厚度为1.9mm的铸带。

3)热轧：铸带随后经过压下量为29％的一道次热轧轧制成1.35mm的薄带，轧制出口温度865℃。

4)冷却及卷取：热轧薄带经气雾冷却系统冷却至425℃，卷取后得到热轧卷，然后空冷至室温。所得薄带的力学性能见表2。

表2实施例2中薄带铸轧800MPa级高强钢的力学性能

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，不在脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护的范围。

Claims (11)

1.一种基于薄带铸轧的800MPa级高强钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤：

(1)冶炼获得钢水，其中所述钢水按照如下化学成分及质量分数配料：C：0.02～0.05％，Mn：1.2～2.0％，Si：0.3～0.7％，Cr：0.2～0.5％，Nb：0.03～0.08％，V：0.02～0.07％，Al：≤0.003％，P：≤0.02％且大于0，S：≤0.005％且大于0，余量为Fe及杂质元素，且不添加Ti元素；

(2)将步骤(1)获得的钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸，获得铸带，铸轧速度为40～110m/min，所述铸带的厚度为1.2～1.9mm；

(3)将步骤(2)获得的铸带经过一道次压下量为20％～50％的热轧制成薄带，热轧出口温度为830～1000℃；

(4)将步骤(3)获得的薄带经气雾冷却系统冷却至400～550℃，卷取后获得热轧卷；

(5)将步骤(4)获得的热轧卷吊放至垛位空冷至室温，

其中所述生产方法获得的热轧薄带钢的金相组织为不规则的棒状或粒状贝氏体，屈服强度在800MPa以上，抗拉强度在860MPa以上。

2.根据权利要求1所述的基于薄带铸轧的800MPa级高强钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(1)中，采用EAF电炉炼钢，VD真空脱碳脱氧，LF精炼，得到成分合格钢水。

3.根据权利要求1所述的基于薄带铸轧的800MPa级高强钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中，将钢水采用双辊薄带铸轧设备进行铸轧，钢水的开浇温度为1560～1680℃。

4.根据权利要求1所述的基于薄带铸轧的800MPa级高强钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述铸带的厚度为1.2～1.68mm。

5.根据权利要求1所述的基于薄带铸轧的800MPa级高强钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述薄带的厚度为0.7～2.0mm。

6.根据权利要求1-5中的任意一项所述的基于薄带铸轧的800MPa级高强钢的生产方法，其特征在于：热轧出口温度为865～1000℃。

7.根据权利要求6所述的基于薄带铸轧的800MPa级高强钢的生产方法，其特征在于：热轧出口温度为870～1000℃。

8.根据权利要求1-5中的任意一项所述的基于薄带铸轧的800MPa级高强钢的生产方法，其特征在于：后续使用前可经酸洗或者不酸洗。

9.一种基于薄带铸轧的800MPa级高强钢，其特征在于，所述800MPa级高强钢使用根据权利要求1-7中的任意一项所述的生产方法生产。

10.根据权利要求9所述的基于薄带铸轧的800MPa级高强钢，其特征在于：其中所得的热轧薄带钢的屈服强度在818MPa以上，抗拉强度在870MPa以上。

11.根据权利要求10所述的基于薄带铸轧的800MPa级高强钢，其特征在于：其中所得的热轧薄带钢的屈服强度在832MPa以上，抗拉强度在878MPa以上。

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