CN111349754B

CN111349754B - 一种通过熔体处理控制双相钢带状组织的处理剂和方法

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Publication number: CN111349754B
Application number: CN202010167125.9A
Authority: CN
Inventors: 闫志杰; 李大赵; 王睿; 康燕
Original assignee: North University of China
Current assignee: North University of China
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2021-07-23
Anticipated expiration: 2040-03-11
Also published as: CN111349754A

Abstract

本发明公开了一种用于控制双相钢带状组织的熔体处理剂和一种通过熔体处理改善铸坯的铸态组织，从而控制轧态双相钢带状组织的方法，熔体处理剂主要由稀土、硅铁、硅钙合金、铝钙合金和其它微量合金元素组成，所述控制方法包括如下步骤：感应炉(或转炉、电炉)→LF精炼(选择性)→RH精炼(选择性)→喂线加入适量熔体处理剂→铸坯→热轧→冷轧→退火；在选择性的LF精炼后或RH精炼后通过喂线加入适量的熔体处理剂；铸坯、热轧、冷轧和退火等步骤根据钢种采用正常的生产工艺参数。利用本发明能有效改善双相钢的铸坯组织，实现冷轧退火态带状组织≤1.0级，折弯和扩孔率显著改善，并且生产效率大幅提高。

Description

一种通过熔体处理控制双相钢带状组织的处理剂和方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体地，涉及到双相钢生产过程中的带状组织控制技术，通过熔体处理改善铸坯的铸态组织，达到控制轧态双相钢带状组织的目的。

背景技术

钢铁材料是汽车工业应用最为广泛的结构材料。随着汽车向节能、环保、安全、舒适方向发展，对钢材的性能提出了更高的要求。铁素体马氏体双相钢是汽车用先进高强钢的代表，由铁素体和马氏体(～20％)两相所构成，铁素体提供了钢的延性，马氏体提供了高强度。因此，双相钢具有屈强点低、初始加工硬化速率高以及强度和延性匹配好等特点，成为汽车用高强钢的首选材料之一。然而，双相钢在轧制生产过程中形成明显的带状组织，随着钢材强度的提高，带状组织级别呈现显著上升的趋势。带状组织的出现对双相钢的成形能力影响很大，特别是翻边、折弯等变形时，带状组织级别越高，局部开裂风险越大，很大程度上制约了双相钢的应用。为此，控制双相钢的带状组织成为双相钢生产需要解决的关键共性问题。

到目前为止，文献报道的控制和改善双相钢带状组织的方法主要是优化热处理工艺。为了均匀化轧制态组织，提高退火温度的同时大幅延长保温时间，降低生产效率的同时大幅增加了生产成本，但带状组织的最终控制效果也不理想。从目前国内公开的多项发明专利来看，很少涉及双相钢带状组织的控制，多是针对齿轮钢、模具钢等合金钢带状组织提出的控制方法(如最近公开的发明专利：CN110306009A、CN110453053A、CN110093474A、CN106755866A等)。研究表明，双相钢的铸态、热轧态、冷轧态的组织具有很强的遗传性。热轧态的带状组织来源于成分分布不均匀的铸坯，而热轧态的带状组织又遗传于冷轧态组织。并且，铸坯从边部到中心，成分的不均匀性呈上升趋势。因此，要从根本上控制双相钢的带状组织，须改善铸坯的铸态组织。

针对改善铸坯铸态组织的方法，国内有相关专利提出了采用塑性变形控制铸态组织的方法，这种依靠外来机械力破碎大块状碳化物以均匀化合金成分的方法有一定效果，但只能是对局部有效，大块碳化物和成分不均匀性在局部仍然严重。如，公开号CN108823385A的专利公布了一种利用塑性变形控制连铸坯组织的方法，通过检测铸坯中心区域的密度来判断铸坯中心固相率是否达到0.6。达到0.6的位置如果存在压下辊，增加压下辊的压下量；如果不存在压下辊，在铸坯中心固相率达到0.6的位置增加压下辊。这种方法能够改善铸坯的铸态组织，但对于均匀化铸坯的合金成分有很大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于，解决双相钢带状组织控制的关键共性技术问题，提供一种通过熔体处理控制钢液的凝固行为来调控铸坯铸态组织，以达到控制轧态双相钢带状组织的方法。本发明通过在双相钢冶炼生产过程中通过喂线方法添加一种自己设计和配制的熔体处理剂，在熔体处理剂的作用下，控制钢熔体凝固过程中各析出相的形核与长大行为，从而达到细化铸态组织和均匀化成分的目的，实现控制和改善轧态双相钢的带状组织。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明公开了一种通过熔体处理改善铸坯的铸态组织，从而控制轧态双相钢带状组织的方法，所述控制方法包括如下步骤：感应炉(或转炉、电炉)→LF精炼(选择性)→RH精炼(选择性)→喂线加入适量熔体处理剂→铸坯→热轧→冷轧→退火。

其中：LF精炼(选择性)，根据钢种的精炼工艺要求选择性采用LF精炼；RH精炼(选择性)，根据钢种的精炼工艺要求选择性采用RH精炼；

喂线加入适量熔体处理剂，根据钢种的成分通过喂线的方式加入适量的熔体处理剂；

铸坯、热轧、冷轧、退火等根据钢种选择正常生产工艺。

根据本发明所提供的控制方法，所述的LF精炼(选择性)包括：根据钢种精炼工艺要求选择性采用LF精炼，若采用LF精炼，采用碱度为4～9的精炼渣系，及加入适量钙。精炼渣系的各组分重量百分比为：20～50％CaO、10～20％SiO₂、20～50％Al₂O₃、1～5％MgO等组成。LF精炼周期控制在30～60min，其中在精炼20～40min后喂入0.2～1.2kg/吨钢水的钙线。LF精炼结束后，[Als]控制在0.01％～0.045％，[H]≤10ppm，[O]≤40ppm。LF精炼结束后调整氩气流量处于软吹搅拌状态，软吹状态为渣面微动，钢液不裸露，弱搅拌软吹时间控制在5～10min。若不采用LF精炼，直接进入RH精炼或加入熔体处理剂的阶段。

根据本发明所提供的控制方法，所述的RH精炼(选择性)包括：根据钢种精炼要求选择性采用RH精炼，若采用RH精炼，在真空度不低于67Pa下精炼20～60min。RH真空精炼结后，[Als]控制在0.01％～0.035％，[H]≤5ppm，[O]≤20ppm。若不采用RH精炼，直接进入加入熔体处理剂阶段。

根据本发明所提供的控制方法，所述的喂线加入适量熔体处理剂包括：在选择性的LF精炼或RH精炼结束后，根据钢种的成分特点，加入1.0～10kg/吨钢水的熔体处理剂。喂线结束后吹氩搅拌，渣面微动，钢液不裸露，时间控制在10～60min。所述熔体处理剂各组分的重量百分比为：5～40％稀土、5～40％硅铁、5～40％硅钙合金、5～40％铝钙合金和其它微量合金元素M 5～40％，所述微量元素M由下述重量百分比的原料组成：10～60％Zr、10～60％Cu、10～30％Sb、10～30％Bi、5～30％Mn、2～40％Cr、1～20％Nb，及0.005～0.1％B。加入熔体处理剂的目的是控制钢水在凝固过程中各析出相的形核与长大行为，提高各析出相形核率的同时抑制其长大速度，特别是抑制碳化物的团聚，实现细小碳化物较均匀分布于基体的组织。

根据本发明所提供的控制方法，所述的铸坯、热轧、冷轧、退火等根据钢种采用正常的生产工艺参数。

本发明的有益效果是，利用本发明提供的控制带状组织方法，能有效控制双相钢铸坯的成分偏析，从而实现冷轧双相钢的退火态带状组织≤1.0级，并且生产效率大幅提高。在带状组织改善的情况下，材料成形能力大幅提升，折弯和扩孔率显著改善。

附图说明

图1为采用本发明实施例1的铸坯组织；

图2为未采用本发明实施例1的铸坯组织

图3为采用本发明实施例1的热轧组织；

图4为未采用本发明实施例1热轧组织；

图5(a)和5(b)为采用本发明实施例1的冷轧退火态的横向和纵向组织；

具体实施方式

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。

下面以具体实施方式和附图对本发明做进一步的说明。

实施例一

选取QP980铁素体马氏体双相钢(成分：C:0.21％～0.23％,Mn:1.95～2.05％,Si:1.55～1.65％,Al:0.03～0.05％,Ti:0.045～0.055％,Nb:0.05～0.1％)，根据本发明控制带状组织的方法，实施控制QP980双相钢带状组织，主要包括以下步骤：

采用真空中频炉冶炼50kg钢水，考虑到合金元素的烧损，成分控制在许可范围的上线，真空度控制在100Pa；

完全熔化保温5min后，打开炉盖，喂丝加入熔体处理剂，熔体处理剂的成分为：5％稀土、40％硅铁、40％硅钙合金、5％铝钙合金和其它微量合金元素M 10％，所述微量元素M由下述重量百分比的原料组成：Zr 30％、Cu 10％、Mn 13％、Sb 10％、Bi 24.995％、Cr2％、Nb 10％和B 0.005％，熔体处理剂的加入量为0.3kg(6kg/吨钢水)，随后合上炉盖抽真空至100Pa；

真空下保温10min后浇入钢模，获得铸坯；

铸坯的热轧温度控制在1250±20℃，终轧温度控制在850±20℃，热轧最终厚度控制在3mm；

热轧板经酸洗后冷轧，冷轧最终厚度控制在1.5mm；

在惰性气氛保护下，冷轧板在780±10℃保温70s，完成退火。

采用实施例一控制QP980双相钢带状组织的方法，铸坯的铸态组织如图1所示，为了作对比，图2给出了未采用实施例一之喂丝加入变质剂的铸坯铸态组织，可以看出，采用本发明控制方法的铸态组织更为均匀，沿晶界铁素体明显减少。图3和图4分别为采用和未采用实施例一之喂丝加入变质剂控制方法的热轧态组织，可以看出，采用本发明控制方法后，热轧态的带状组织明显改善。图5(a)和5(a)为采用实施例一控制方法的冷轧退火态组织，按照GB/T34474.1－2017标准图5(a)和5(a)的带状组织评级达到≤1.0级。

实施例二

选取2GPa铁素体马氏体双相钢(成分：C:0.32％～0.35％,Mn:1.30～1.40％,Si:0.2～0.3％,Al:0.03～0.05％,Ti:0.040～0.045％,Cr:0.22～0.28％,B:0.0015～0.0020％)，根据本发明控制带状组织的方法，实施控制2GPa双相钢带状组织，主要包括以下步骤：

完全熔化保温5min后，打开炉盖，喂丝加入熔体处理剂，熔体处理剂的成分为：35％稀土、5％硅铁、5％硅钙合金、35％铝钙合金和其它微量合金元素M 20％，所述微量元素M由下述重量百分比的原料组成：Zr10％、Cu 38.95％、Mn5％、Cr 10％、Sb 25％、Nb 1％、B 0.05％和Bi 10％，熔体处理剂的加入量为0.35kg(7kg/吨钢水)，随后合上炉盖抽真空至100Pa；

真空下保温10min后浇入钢模，获得铸坯；

热轧板经酸洗后冷轧，冷轧最终厚度控制在1.5mm；

在惰性气氛保护下，冷轧板在800±10℃保温70s，完成退火。

采用实施例二控制2GPa双相钢带状组织的方法，按照GB/T34474.1－2017标准，冷轧退火态组织评级达到≤1.0级。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种用于控制双相钢带状组织的熔体处理剂，其特征在于，所述的熔体处理剂各组分的重量百分比为：5～40％稀土、5～40％硅铁、5～40％硅钙合金、5～40％铝钙合金和其它微量合金元素M 5～40％；所述微量元素M由下述重量百分比的原料组成：10～60％Zr、10～60％Cu、10～30％Sb、10～30％Bi、5～30％Mn、2～40％Cr、1～20％Nb，及0.005～0.1％B。

2.一种通过调控铸态组织来控制双相钢带状组织的方法，所述控制方法包括如下步骤：感应炉、转炉或电炉→喂线加入适量熔体处理剂；

喂线加入适量熔体处理剂，根据钢种的成分通过喂线的方式加入适量的熔体处理剂，所述的熔体处理剂各组分的重量百分比为：5～40％稀土、5～40％硅铁、5～40％硅钙合金、5～40％铝钙合金和其它微量合金元素M 5～40％；所述微量元素M由下述重量百分比的原料组成：10～60％Zr、10～60％Cu、10～30％Sb、10～30％Bi、5～30％Mn、2～40％Cr、1～20％Nb，及0.005～0.1％B。

3.根据权利要求2所述的控制双相钢带状组织的方法，其特征在于，所述感应炉、转炉或电炉工序和喂线工序之间包括LF精炼和/或RH精炼工序。

4.根据权利要求3所述的控制双相钢带状组织的方法，其特征在于，所述LF精炼控制包括：精炼渣各组分的质量百分比为：20～50％CaO、10～20％SiO₂、20～50％Al₂O₃、1～5％MgO；LF精炼周期控制在30～60min，其中在精炼20～40min后喂入0.2～1.2kg/吨钢水的钙线；LF精炼结束后，[Als]控制在0.01％～0.045％，[H]≤10ppm，[O]≤40ppm。

5.根据权利要求3所述的控制双相钢带状组织的方法，其特征在于，所述RH精炼包括：在真空度不低于67Pa下精炼20～60min；RH真空精炼结后，[Als]控制在0.01％～0.035％，[H]≤5ppm，[O]≤20ppm。

6.根据权利要求2-5任一项所述的控制双相钢带状组织的方法，其特征在于，所述的喂线加入适量熔体处理剂包括：喂入1.0～10kg/吨钢水的熔体处理剂线；喂线结束后吹氩搅拌，渣面微动，钢液不裸露，时间控制在10～60min。