CN112517638B - 一种冷弯成型用热轧高强钢带状组织的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷弯成型用热轧高强钢带状组织的控制方法,依次包括以下步骤:S1铁水KR脱硫;S2转炉冶炼;S3LF精炼,控制LF精炼结束时钢水中Ti+Nb质量百分比0.07‑0.13%;S4板坯连铸;S5加热炉加热;S6一次除鳞;S7粗轧,粗轧出口中间坯温度为1040‑1060℃,厚度为40‑45mm;S8二次除鳞;S9精轧,精轧入口穿带速度为8‑10m/s,终轧温度为870℃‑890℃;S10层流冷却,采用两段式冷却,前段冷却结束带钢温度为600‑620℃,终冷温度为550‑570℃;S11卷取。本发明的优点在于不改造现有设备,不改变生产流程,利用现有设备和优化工艺使高Mn热轧高强钢带状组织≤1级。

Description

一种冷弯成型用热轧高强钢带状组织的控制方法
技术领域
本发明属于材料加工工程技术领域,特别涉及一种冷弯成型用热轧高强钢带状组织的控制方法。
背景技术
冷弯成型是通过顺序配置的多道次成型轧辊将金属板带进行横向弯曲制成特定断面型材的冷加工工艺。冷弯成型产品作为重要的结构件因表面质量好、尺寸精度高、品种规格多等优势广泛应用在建筑、工程机械、汽车制造等方面。
冷弯成型用热轧高强钢,为保证强度一般含有较高的Mn含量,而Mn含量偏高极容易造成枝晶偏析和芯部偏析,即使在板坯连铸过程采用电磁搅拌和轻压下等措施,也难以杜绝偏析存在,当板坯内部存在偏析,且后续热轧工艺不合理时会形成较为严重的带状组织。
对于冷弯成型用高强钢来说,带状组织危害较大,带状组织级别超过3级同时冷弯变形量较大时易导致变形不均匀、应力集中等问题,甚至发生冷弯开裂,因此一般大变形冷弯加工件对热卷板的带状组织级别有较高要求。
影响高强热轧带钢带状组织的因素众多,板坯成分、连铸工艺、热轧加热、轧制工艺及冷却条件等均会对带状组织有较大的影响。
专利公开号CN 102943206B公布了一种降锰改善带状组织的高强度热轧钢制造方法,通过适当降低钢中的Mn含量减轻钢中的带状组织,同时通过向钢中加入微合金元素Ti来弥补因Mn含量降低而带来的强度损失,结合加热温度、轧制工艺和冷却速度等控制使得带状组织≤2级。Mn含量的降低以及添加Ti会导致固溶强化效果减弱,带钢屈强比偏高。屈服500MPa以上高强钢Mn含量通常≥1.3%,针对Mn含量较高的冷弯成型高强钢如何控制带状组织≤1级,该专利未给出具体的措施或解决的思路。
专利公开号CN 102943206B公布了一种能降低中高碳结构钢板带状组织的生产方法。通过控制连铸过程钢水过热度和拉速、板坯加热温度控制在1200-1240℃、终轧温度880-940℃、层流冷却采用后段式快速冷却方式,精轧结束后以15~30℃/s速度冷至780~820℃,随后再以≥40℃/s的冷速冷至卷取温度550-630℃。该专利针对中高碳钢,其钢水过热度、加热温度、冷却工艺均是基于中高碳钢相变方式得出的。针对冷弯成型用高强钢,碳质量分数百分比一般小于0.12%,主要依靠固溶强化和析出强化,因此针对低碳冷弯成型用钢带状组织控制问题,该专利并没有给出对应的解决方案。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术存在的不足,提供一种冷弯成型用热轧高强钢带状组织的控制方法,基于微合金析出结合相变原理,从控制钢坯成分、加热炉烧钢、精轧及层流冷却等工序入手,在不改造现有设备,不改变生产流程的情况下,利用现有设备和优化工艺有效解决了热轧高强钢由于Mn含量偏高导致的带状组织级别高的问题,提高了合格率。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
本发明公开了一种冷弯成型用热轧高强钢带状组织的控制方法,依次包括以下步骤:
S1铁水脱硫;
S2转炉冶炼;
S3 LF精炼,脱氧良好后依次加入Ti铁、Nb铁,控制LF精炼结束时钢水中微合金元素Ti+Nb质量百分比为0.07-0.13%。
S4板坯连铸;
S5加热炉加热,将连铸板坯置于加热炉中加热,所述加热炉依次包括预热段、第一加热段、第二加热段和均热段。预热段加热温度为1010-1050℃,第一加热段加热温度为1180-1220℃,第二加热段加热温度为1250-1290℃,均热段加热温度为1240-1260℃,第二加热段和均热段总在炉时间为80-120min;
S6一次除鳞;
S7粗轧,粗轧出口中间坯温度为1040-1060℃,厚度为40-45mm;
S8二次除鳞;
S9精轧,精轧入口穿带速度为8-10m/s,终轧温度为870℃-890℃;
S10层流冷却,采用两段式冷却,前段冷却结束带钢温度为600-620℃,终冷温度为550-570℃;
S11卷取。
优选地,在上述的冷弯成型用热轧高强钢带状组织的控制方法,步骤S3中控制LF精炼结束时钢水中化学成分质量百分比为:C 0.055-0.095%、Si0.10-0.30%、Mn 1.3-2.0%、P≤0.015%、S≤0.006%,余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地,在上述的冷弯成型用热轧高强钢带状组织的控制方法,步骤S9,所述精轧采用七机架连轧。
更优选地,在上述的冷弯成型用热轧高强钢带状组织的控制方法,热轧高强钢屈服强度≥500MPa,抗拉强度≥610MPa,晶粒度级别≥11级,带状组织级别≤1级。
基于冷弯成型用热轧高强钢带状组织演变规律及其形成机制的分析,从控制成分、铸坯加热、轧制及冷却等工序入手,依次采取措施,在不大幅降低Mn含量的情况下,使其带状组织级别≤1.0。
关于本发明的工艺及参数的选择,其详细解释具体为:
(1)LF精炼过程,脱氧良好后依次加入Ti铁、Nb铁,控制LF精炼结束时钢水中微合金元素Ti+Nb质量百分比为0.05-0.13%。采用Ti-Nb依次复合添加,同时控制Ti+Nb加入量,主要有以下原因:首先,通过凝固及后续轧钢过程使微合金Ti、Nb碳化物复合弥散析出,抑制晶粒长大,增大晶界面积以阻碍C、Mn元素的长程扩散。其次,加入适量的Ti,在轧钢过程通过合理的工艺控制,改善硫化物形态,减少长条状分布的硫化物夹杂,从而减少带状组织形成的核心。
(2)加热炉加热,将连铸板坯置于加热炉中加热,所述加热炉依次包括预热段、第一加热段、第二加热段和均热段。所述预热段加热温度为1010-1050℃,第一加热段加热温度1180-1220℃,第二加热段加热温度为1250-1290℃,均热段加热温度为1240-1260℃,第二加热段和均热段总在炉时间为80-120min。控制各段加热温度和保温时间,基于Ti-Nb微合金化条件,采用较高的加热温度和适当的保温时间以保证C、Mn等元素充分扩散,同时微合金化措施又不至于导致过大的原奥晶粒尺寸影响产品力学性能。
(3)粗轧,粗轧出口中间坯温度为1040-1060℃,厚度为40-45mm。基于本发明采用的Ti-Nb复合微合金化工艺,控制粗轧后适当中间坯出口温度和厚度,一方面可以保证后续精轧温度,避免薄板坯温降过快,另一方面保证后续精轧足够的压下量,使坯料充分变形。
(4)精轧,穿带速度8-10m/s,终轧温度为870℃-890℃。基于本发明采用了Ti-Nb复合微合金化工艺,使本发明可以采用较高的终轧温度同时不至于产生粗晶或混晶组织。同时采用较慢的穿带速度和较高的终轧温度使精轧产生的变形能充分回复,这样在细化晶粒的同时又能减轻变形带形核,从而避免后续带状组织的形成。
(5)所述层流冷却采用两段式冷却,所述采用两段式冷却,前段冷却结束带钢温度为600-620℃,终冷温度为550-570℃。冷却主要集中在前段,减少轧后高温段停留时间,增大前段冷却速度,进一步抑制珠光体在少量未回复的变形带形核长大。
本发明的方法有益效果是:基于冷弯成型用热轧高强钢带状组织演变规律及其形成机制的分析,从控制成分、铸坯加热、轧制及冷却等工序入手,依次采取措施,在不大幅降低Mn含量的情况下,使其带状组织级别≤1.0。同时带钢成品其他性能满足要求,具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1所示为本发明实施例1中热轧高强钢500倍微观组织形貌图;
图2所示为本发明实施例2中热轧高强钢500倍微观组织形貌图;
图3所示为本发明对比例中热轧高强钢500倍微观组织形貌图;
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出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。
实施例1
利用本发明所涉及到的方法及控制措施依次在180吨转炉、1450热连轧机组生产,目标厚度规格为3.0-6.35mm共计9卷,工艺流程如下:
S1铁水KR脱硫;
S2转炉冶炼;
S3 LF精炼,脱氧良好后依次加入Ti铁、Nb铁,控制LF精炼结束时钢水中微合金元素Ti+Nb质量百分比0.07%。
S4板坯连铸;
S5加热炉加热,将连铸板坯置于加热炉中加热,所述加热炉依次包括预热段、第一加热段、第二加热段和均热段。预热段加热温度1010℃,第一加热段加热温度1180℃,第二加热段加热温度1250℃,均热段加热温度1240℃,第二加热段和均热段总在炉时间80min;
S6一次除鳞;
S7粗轧,粗轧出口中间坯温度1040℃,厚度40mm;
S8二次除鳞;
S9精轧,穿带速度8m/s,终轧温度875℃;
S10层流冷却,所述层流冷却采用两段式冷却,前段冷却结束带钢温度600℃,终冷温度550℃;
S11卷取。
检查成品带钢金相组织和力学性能,微观组织如图1所示,且力学性能满足要求,带状组织评级0.5级。
实施例2
利用本发明所涉及到的方法及控制措施依次在180吨转炉、1450热连轧机组生产,目标厚度规格3.0-6.35mm共计10卷,工艺流程如下:
S1铁水KR脱硫;
S2转炉冶炼;
S3 LF精炼,脱氧良好后以此加入Nb铁、Ti铁,控制LF精炼结束时钢水中微合金元素Ti+Nb质量百分比0.13%。
S4板坯连铸;
S5加热炉加热,将连铸板坯置于加热炉中加热,所述加热炉依次包括预热段、第一加热段、第二加热段和均热段。预热段加热温度1050℃,第一加热段加热温度1220℃,第二加热段加热温度1270℃,均热段加热温度1260℃,第二加热段和均热段总在炉时间120min;
S6一次除鳞;
S7粗轧,粗轧出口中间坯温度1030℃,厚度35mm;
S9精轧,穿带速度10m/s,终轧温度890℃;
S8二次除鳞;
S10层流冷却,所述层流冷却采用两段式冷却,前段冷却结束带钢温度620℃,终冷温度570℃;
S11卷取。
检查成品带钢金相组织和力学性能,微观组织如图2所示,且力学性能满足要求,带状组织评级0级。
对比例
利用本发明所涉及到的方法及控制措施依次在180吨转炉、1450热连轧机组生产,目标厚度规格3.0-6.35mm共计20卷,工艺流程如下:
S1铁水KR脱硫;
S2转炉冶炼;
S3 LF精炼,脱氧良好后以此加入Nb铁、Ti铁,控制LF精炼结束时钢水中微合金元素Ti+Nb质量百分比0.05%。
S4板坯连铸;
S5加热炉加热,将连铸板坯置于加热炉中加热处理,所述加热炉依次包括预热段、第一加热段、第二加热段和均热段。所述预热段加热温度1000℃,第一加热段加热温度1200℃,第二加热段加热温度1240℃,均热段加热温度1230℃,第二加热段和均热段总在炉时间70min;
S6一次除鳞;
S7粗轧,粗轧出口中间坯温度1020℃,厚度40-45mm;
S8二次除鳞;
S9精轧,穿带速度11m/s,终轧温度860℃;
S10层流冷却,前段冷却结束带钢温度700℃,终冷温度650℃;
S11卷取。
检查成品带钢金相组织和力学性能,微观组织如图3所示,且力学性能满足要求。带状组织评级2级。
本发明的特点是基于热轧高强钢带状组织演变规律及其形成机制的分析,从控制成分、铸坯加热、轧制及冷却等工序入手,依次采取措施。和对比实施例相比,本发明通过Ti+Nb复合合金化手段,同时依据微合金化合物的溶解和析出特性,依次配合相应的加热、轧制和冷却工艺,使带状组织级别≤1级,同时带钢成品综合性能满足冷弯成型需求,减少因带状组织导致的冷弯开裂现象,具有良好的经济效益和社会效益。
上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种冷弯成型用热轧高强钢带状组织的控制方法,其特征在于,依次包括以下步骤:
S1 铁水脱硫;
S2 转炉冶炼;
S3 LF精炼,脱氧良好后依次加入Ti铁、Nb铁,控制LF精炼结束时钢水中微合金元素Ti+Nb 质量百分比为0.07-0.13%,其他元素的质量百分比依次为C 0.055-0.095%、Si 0.10-0.30%、Mn 1.3-2.0%、P ≤0.015%、S≤0.006%,余量为Fe及不可避免的杂质;
S4 板坯连铸;
S5 加热炉加热,将连铸板坯置于加热炉中加热,所述加热炉依次包括预热段、第一加热段、第二加热段和均热段;预热段加热温度为1010-1050℃,第一加热段加热温度为1180-1220℃,第二加热段加热温度为1250-1290℃,均热段加热温度为1240-1260℃,第二加热段和均热段总在炉时间为80-120min;
S6 一次除鳞;
S7 粗轧,粗轧出口中间坯温度为1040-1060℃,厚度为40-45mm;
S8 二次除鳞;
S9 精轧,精轧入口穿带速度为8-10m/s,终轧温度为870℃-890℃;
S10 层流冷却,采用两段式冷却,前段冷却结束带钢温度为600-620℃,终冷温度为550-570℃;
S11 卷取。
2.根据权利要求1所述的一种冷弯成型用热轧高强钢带状组织的控制方法,其特征在于,所述步骤S9精轧采用七机架连轧。
3.根据权利要求1所述的一种冷弯成型用热轧高强钢带状组织的控制方法,其特征在于,热轧高强钢屈服强度≥500MPa,抗拉强度≥610MPa,晶粒度级别≥11级,带状组织级别≤1级。
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