CN112522571A - 一种双辊薄带连铸生产马氏体钢带的方法 - Google Patents
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Abstract
一种双辊薄带连铸生产马氏体钢带的方法,采用废钢作为原料,充分利用废钢中残余的Sn、Cu等元素进行钢水的冶炼,并在钢中有选择地添加Nb/Mo等微合金元素;冶炼过程中通过控制渣的碱度、钢中夹杂物类型及熔点、钢水中的游离氧含量、酸溶铝Als含量;然后进行双辊薄带连铸浇铸出1.5‑3mm厚的带钢,在带钢出结晶辊后,直接进入到一个有非氧化性气氛的下密闭室中,并在密闭情况下进入到在线轧机进行热轧;轧后采用气雾化快速冷却将带钢冷却到300℃以下,最后卷取获得钢卷;还可以进行等温回火处理,或进入连退生产线进行时效处理。
Description
技术领域
本发明属于连铸工艺,具体涉及一种双辊薄带连铸生产马氏体钢带的 方法。
背景技术
传统的薄带钢大都是由厚达70-200mm的铸坯经过多道次连续轧制生 产出来的,传统热轧工艺流程是:连铸+铸坯再加热保温+粗轧+精轧+ 冷却+卷取,即首先通过连铸得到厚度为200mm左右的铸坯,对铸坯进 行再加热并保温后,再进行粗轧和精轧,得到厚度一般大于2mm的钢带, 最后对钢带进行层流冷却和卷取,完成整个热轧生产过程。如果要生产厚 度小于1.5mm(含)的钢带,则难度相对较大,通常要对热轧钢带进行后 续冷轧以及退火来完成。且工艺流程长、能耗高、机组设备多、基建成本 高,导致生产成本较高。
薄板坯连铸连轧工艺流程是:连铸+铸坯保温均热+热连轧+冷却+ 卷取。该工艺与传统工艺的主要区别是:薄板坯工艺的铸坯厚度大大减薄, 为50-90mm,由于铸坯薄,铸坯只要经过1~2道次粗轧(铸坯厚度为 70-90mm时)或者不需要经过粗轧(铸坯厚度为50mm时),而传统工艺 的连铸坯要经过反复多道次轧制,才能减薄到精轧前所需规格;而且薄板坯工艺的铸坯不经冷却,直接进入均热炉进行均热保温,或者少量补温, 因此薄板坯工艺大大缩短了工艺流程,降低了能耗,减少了投资,从而降 低了生产成本。但薄板坯连铸连轧由于较快的冷速会导致钢材强度提高, 屈强比提高,从而增加轧制载荷,使得可经济地生产热轧产品的厚度规格 也不可能太薄,一般为≥1.5mm,见中国专利CN200610123458.1,CN200610035800.2以及CN200710031548.2。
近年来兴起的一种全无头薄板坯连铸连轧工艺(简称:ESP),是在 上述半无头薄板坯连铸连轧工艺的基础上发展起来的一种改进工艺,ESP 实现了板坯连铸的无头轧制,取消了板坯火焰切割和起保温均热、板坯过 渡作用的加热炉,整条产线长度大大缩短到190米左右。连铸机连铸出来 的板坯厚度在90-110mm,宽度在1100-1600mm,连铸出来的板坯通过一 段感应加热辊道对板坯起到保温均热的作用,然后再依次进入粗轧、精轧、 层冷、卷取工序得到热轧板。这种工艺由于实现了无头轧制,可以得到最 薄0.8mm厚度的热轧板,拓展了热轧板的规格范围,再加上其单条产线产 量可达220万t/年规模。目前该工艺得到了快速发展和推广,目前世界上 已有多条ESP产线在运营生产。
比薄板坯连铸连轧更短的工艺流程是薄带连铸连轧工艺,薄带连铸技 术是冶金及材料研究领域内的一项前沿技术,它的出现为钢铁工业带来一 场革命,它改变了传统治金工业中钢带的生产过程,将连续铸造、轧制、 甚至热处理等整合为一体,使生产的薄带坯经过一道次在线热轧就一次性 形成薄钢带,大大简化了生产工序,缩短了生产周期,其工艺线长度仅50m 左右;设备投资也相应减少,产品成本显著降低,是一种低碳环保的热轧薄带生产工艺。双辊薄带连铸工艺是薄带连铸工艺的一种主要形式,也是 世界上唯一实现产业化的一种薄带连铸工艺。
双辊薄带连铸典型的工艺流程如图1所示,大包1中的熔融钢水通过 大包长水口2、中间包3、浸入式水口4以及布流器5直接浇注在一个由 两个相对转动并能够快速冷却的结晶辊8a、8b和侧封装置6a、6b围成的 熔池7中,钢水在结晶辊8a、8b旋转的周向表面凝固形成凝固壳并逐渐 生长,进而在两结晶辊辊缝隙最小处(nip点)形成1-5mm厚的铸带11,铸带11经由导板9导向夹送辊12送入轧机13中轧制成0.7-2.5mm的薄带, 随后经过冷却装置14冷却,经飞剪装置16切头后,最后送入卷取机19 卷取成卷。
碳钢中的马氏体是奥氏体通过快速冷却或淬火形成的。奥氏体有特殊 的FCC晶体结构。在自然冷却下,奥氏体会转变成铁素体和渗碳体。然而, 在快速冷却或淬火条件下,FCC晶体结构的奥氏体会转变成为高应变的 BCT晶体结构的铁素体,它是碳的过饱和固溶体。剪切应变导致的大量位 错是该钢种最初的强化机理。马氏体效应是在奥氏体冷却过程中达到马氏 体转变开始温度以及母奥氏体在热力学上变得不稳定时开始的。当试样被 淬火时,奥氏体转变成马氏体的比例不断增加,直到较低地转变温度时才 转变完成。
马氏体钢被越来越多地应用在一些需要高强的领域,比如汽车用钢领 域。其典型的抗拉强度范围一般为1000-1500MPa,主要用于车身碰撞保 护的保险杠等安全部件,近年来,汽车上应用高强钢的比例逐年增加,薄 规格马氏体钢产品的应用给汽车工业在轻量化、降低能耗和提高燃油经济 性上面提供了广阔空间。
采用薄带连铸来生产马氏体钢,由于厚度较薄,对于厚度小于1.5mm (含)的薄规格热轧高强产品,薄带连铸工艺具有较强的制造和成本优势。 马氏体钢带以热轧状态直接供货的产品规格特征厚度为1.0、1.1、1.2、1.25、 1.4mm和1.5mm等,由于产品厚度较薄,传统薄规格的马氏体钢,很多厂 家由于传统热连轧线的能力限制,一般采用先热连轧工艺生产,然后进行 冷轧,再进入到连续退火线上进行加热到奥氏体相区后,最后淬火形成马 氏体钢,这样的生产流程增加了薄规格马氏体高强钢的生产成本。
热轧带钢作为薄规格热轧板或者“以热代冷”产品使用时,对带钢表面 质量要求很高。一般要求带钢表面氧化皮的厚度越薄越好,这就需要在铸 带后续的各个阶段控制氧化铁皮的生成,如在双辊薄带连铸典型工艺中, 在结晶辊直至轧机入口均采用密闭室装置防止铸带氧化,在密闭室装置内 如美国专利US6920912添加氢气以及在美国专利US20060182989中控制 氧气含量小于5%,均可以控制铸带表面的氧化皮厚度。但是在轧机至卷 取这段输送过程如何控制氧化皮的厚度很少有关专利涉及,尤其是在采用 层流冷却或喷淋冷却对带钢进行冷却的过程中,高温的带钢与冷却水接 触,铸带表面的氧化皮厚度增长很快。同时,高温的带钢与冷却水接触还 会带来很多问题:其一,会在带钢表面形成水斑(锈斑),影响表面质量; 其二,层流冷却或喷淋冷却用的冷却水容易造成带钢表面局部冷却不均 匀,造成带钢内部微观组织的不均匀,从而造成带钢性能的不均匀,影响 产品质量;其三,带钢表面局部冷却不均匀,会造成板形的恶化,影响板 形质量。
但是,薄带连铸由于其本身的快速凝固工艺特性,生产的钢种普遍存 在组织不均匀、延伸率偏低、屈强比偏高、成型性不好的问题;同时铸带 奥氏体晶粒具有明显不均匀性,会导致奥氏体相变后所获得的最终产品组 织也不均匀,从而导致产品的性能不稳定。因此采用薄带连铸生产线来生 产一些汽车行业、石化行业需要的具有高强的产品,具有一定难度,具有 一定的挑战,因此,采用薄带连铸生产高强马氏体钢时,照搬传统的成分 工艺是无法生产的,需要在成分和工艺上有突破。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双辊薄带连铸生产马氏体钢带的方法,采 用薄带连铸工艺生产热轧薄规格马氏体钢带,可以省去传统马氏体钢带生 产中诸多复杂的中间步骤,通过单道次在线热轧即可达到期望产品厚度, 且不需经过冷轧,直接供给市场使用,达到“以热带冷”目的;采用本发明 所述的方法生产的马氏体钢带可广泛应用于高强汽车用钢领域,给汽车工 业在轻量化、降低能耗和提高燃油经济性上面提供广阔空间。
为达到上述目的,本发明的技术方案是:
本发明在钢中有选择地添加Nb/Mo等微合金元素;冶炼过程中通过控 制渣的碱度、钢中夹杂物类型及熔点、钢水中的游离氧含量、酸溶铝Als 含量;然后进行双辊薄带连铸浇铸出1.5-3mm厚的带钢,在带钢出结晶辊 后,直接进入到一个有非氧化性气氛的下密闭室中,并在密闭情况下进入 到在线轧机进行热轧;轧制后的带钢采用气雾化快速冷却将带钢冷却到 300℃以下,气雾化冷却方式可以有效减小带钢表面氧化皮厚度,改善带 钢温度均匀性,提高带钢表面质量。最后生产的钢卷可以进行等温回火处 理,也可以进入连退生产线进行时效处理。
具体的,本发明所述的一种双辊薄带连铸生产马氏体钢带的方法,包 括如下步骤:
1)冶炼、连铸
所述马氏体钢带的成分重量百分比为:C:0.16-0.26%,Si:0.1-0.5%, Mn:0.4-1.7%,P≤0.02%,S≤0.007%,N:0.004-0.010%,Als<0.001%, 总氧[O]T:0.007-0.020%,余量为Fe和不可避免杂质;且,同时满 足:包含Nb:0.01-0.08%和Mo:0.1-0.4%中的一种或两种; Mn/S>250;按上述成分冶炼,炼钢过程造渣的碱度a=CaO/SiO2控 制a<1.5,优选a<1.2,或a=0.7-1.0;钢水中MnO-SiO2-Al2O3三元 夹杂物中的MnO/SiO2控制在0.5~2,优选为1~1.8;钢水中的自由 氧[O]Free范围为:0.0005-0.005%;
连铸采用双辊薄带连铸,形成1.5-3mm厚的铸带,结晶辊直径在 500-1500mm,优选为800mm,结晶辊内部通水冷却,铸机的浇铸 速度为60-150m/min;连铸布流采用两级钢水分配布流系统,即中 间包+布流器;
2)下密闭室保护
铸带出结晶辊后,铸带温度在1420-1480℃,直接进入到下密闭室 内,下密闭室内通非氧化性气体,下密闭室内的氧浓度控制在<5%, 下密闭室出口铸带的温度在1150-1300℃;
3)在线热轧
铸带在下密闭室内经夹送辊送至轧机,轧制成0.8-2.5mm厚度的钢 带,轧制温度为1100-1250℃,热轧压下率为10-50%,优选地,热 轧压下率为30-50%,热轧后钢带的厚度为0.8-2.5mm,优选地,厚 度为1.0-1.8mm;
4)轧后冷却
对在线热轧后的带钢进行轧后冷却,冷却采用气雾化快速冷却将带 钢冷却到300℃以下,冷却速率为>120℃/s,冷却后钢带的显微组织 为马氏体,或马氏体+贝氏体;
5)带钢卷取
冷却后的热轧带钢经切头剪切除质量较差的头部后,直接进行卷取 成卷。
进一步,还包括步骤6)后续热处理,生产的钢卷进行等温回火处理, 等温回火温度200-350℃,等温回火时间1-4h;或进入连退生产线进行时 效处理,连退时效温度300-650℃,连退时效时间2-12min。
优选的,步骤2)所述非氧化性气体包括N2、Ar,或干冰升华得到的 CO2气体。
优选的,步骤4)气雾化冷却的气水比为15:1~10:1,气压0.5~0.8MPa, 水压1.0~1.5MPa。
优选的,步骤5)卷取采用双卷取机形式,或采用卡罗塞尔卷取形式。
在本发明马氏体钢带的成分设计中:
C:C是钢中最经济、最基本的强化元素,通过固溶强化和析出强化 来提高钢的强度。C是奥氏体转变过程中析出渗碳体必不可少的元素,因 此C含量的高低在很大程度上决定钢的强度级别,即较高的C含量对应较 高的强度级别。但是,由于C的间隙固溶和析出对钢的塑性和韧性有较大 危害,而且,过高的C含量对焊接性能不利,因此C含量不能过高,钢的 强度通过适当添加合金元素来弥补。同时,对常规板坯连铸来说,在包晶 反应区浇铸易产生铸坯表面裂纹,严重时会发生漏钢事故。对薄带连铸来 说也同样如此,在包晶反应区浇铸铸带坯易发生表面裂纹,严重时会发生 断带。因此,Fe-C合金的薄带连铸同样需要避开包晶反应区。故本发明采 用的C含量范围是0.16-0.26%。
Si:Si在钢中起固溶强化作用,且钢中加Si能提高钢质纯净度和脱氧, 但Si含量过高会导致可焊性和焊接热影响区韧性恶化。故本发明采用的 Si含量范围是0.1-0.5%。
Mn:Mn是价格最便宜的合金元素之一,它能提高钢的淬透性,在钢 中具有相当大的固溶度,通过固溶强化提高钢的强度,同时对钢的塑性和 韧性基本无损害,是提高钢的强度最主要的强化元素,还可以在钢中起到 脱氧的作用。但Mn含量过高会导致可焊性和焊接热影响区韧性恶化。故 本发明采用的Mn含量范围是0.4-1.7%。
P:高含量的P容易在晶界偏析,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏, 降低塑性,使冷弯性能变坏。在薄带连铸工艺中,铸带的凝固和冷却速率 极快,可有效抑制P的偏析,从而可有效避免P的劣势,充分发挥P的优 势。故在本发明中,采用较传统工艺生产时高的P含量,适当放宽P元素 的含量,炼钢工序中取消脱磷工序,在实际操作中,不需要刻意进行脱磷 工序,也不需要额外添加磷,P含量的范围≤0.02%。
S:在通常情况下S是钢中有害元素,使钢产生热脆性,降低钢的延 展性和韧性,在轧制时造成裂纹。S还会降低焊接性能和耐腐蚀性。故在 本发明中,S也作为杂质元素来控制,其含量范围是≤0.007%。且, Mn/S>250。
Als:为控制钢中的夹杂物,本发明要求不能用Al脱氧,耐材的使用 中,也应尽量避免Al的额外引入,严格控制酸溶铝Als的含量:<0.001%。
N:与C元素类似,N元素可通过间隙固溶提高钢的强度,但是,N 的间隙固溶对钢的塑性和韧性有较大危害,自由N的存在会提高钢的屈强 比,因此N含量也不能过高。本发明采用的N含量范围是0.004-0.010%。
Nb:在薄带连铸工艺中,由于其独特的快速凝固和快速冷却特性,可 以使添加的合金元素Nb主要以固溶态存在于钢带中,即使钢带冷却到室 温,也几乎观察不到Nb的析出。固溶于钢中的Nb元素,可以起到固溶 强化的作用;固溶于钢中的Nb,可通过溶质原子拖曳奥氏体晶界,从这 一点上讲,Nb对于促进奥氏体热轧后的马氏体相变是有利的。本发明设 计Nb的含量范围是0.01-0.08%。
Mo:Mo作为钢的合金化元素,可以提高钢的强度,特别是高温强度 和韧性,Mo可以提高钢的淬透性、焊接性和耐热性。Mo还是一种良好的 形成碳化物的元素,在炼钢的过程中不氧化,可单独使用也可与其他合金 元素共同使用。在薄带连铸工艺中,Mo主要以固溶态存在于钢带中,可 以起到固溶强化的作用;固溶于钢中的Mo,可通过溶质原子拖曳奥氏体 晶界,有利于热轧后的马氏体相变。本发明采用Mo的含量范围是 0.1-0.4%。
为提高薄带连铸钢水的可浇铸性,炼钢过程造渣的碱度a=CaO/SiO2控制在a<1.5,优选a<1.2,或a=0.7-1.0。
为提高薄带连铸钢水的可浇铸性,需要获得低熔点MnO-SiO2-Al2O3三元夹杂物,如图2的阴影区域,MnO-SiO2-Al2O3三元夹杂物中的 MnO/SiO2控制在0.5~2,优选为1~1.8。
为提高薄带连铸钢水的可浇铸性,钢中的O是形成氧化夹杂物的必要 元素,本发明需要形成低熔点的MnO-SiO2-Al2O3的三元夹杂物,要求钢 水中的自由氧[O]Free范围为:0.0005-0.005%。
为提高薄带连铸钢水的可浇铸性,上述成分中,Mn和S的控制须满 足如下关系式:Mn/S>250。
对在线热轧后的带钢进行轧后冷却,冷却采用气雾化快速冷却将带钢 冷却到300℃以下,气雾化冷却方式可以有效减小带钢表面氧化皮厚度, 改善带钢温度均匀性,提高带钢表面质量。气雾化冷却的气水比为15: 1~10:1,气压0.5~0.8MPa,水压1.0~1.5MPa。气雾化后形成高压水雾喷 射在钢带表面,一方面起到了降低钢带温度的作用,另一方面水雾会形成 致密的气膜包覆在带钢表面,起到带钢防氧化的作用,从而有效控制了热 轧带钢表面氧化皮的生长。该种冷却方式可以避免传统喷淋或者层流冷却 带来的问题,使带钢表面温度均匀下降,提高带钢温度均匀性,从而达到 均匀化内部微观组织的效果;同时冷却均匀,可以提高带钢的板形质量和 性能稳定性;有效减少带钢表面的氧化皮厚度。气雾化快速冷却的冷却速 率范围为>120℃/s,将带钢快速冷却到300℃以下,冷却后钢带的显微组 织为马氏体(M),或马氏体(M)+贝氏体(B)。
冷却后的热轧带钢经切头剪切除质量较差的头部后,直接进行卷取成 卷。卷取采用双卷取机形式,也可以采用卡罗塞尔卷取形式,保证带钢的 连续生产。
本发明与已有技术的区别和改进之处:
现有的薄带连铸生产薄带材产品和工艺的专利有很多,但采用薄带连 铸生产本发明涉及的马氏体钢,还未见直接报导。
国际专利WO2016100839公开了一种马氏体钢及其制造方法。该专利 采用的化学成分重量百分比为:C=0.20%-0.35%,Cr<1.0%,Mn=0.7%-2.0%, Si=0.10%-0.50%,Cu=0.1%-1.0%,Nb<0.05%,Mo<0.5%,Al<0.01%,其 余为Fe及冶炼导致的不可避免杂质。该专利权利要求钢水在高于 10.0MW/m2的热流下凝固,形成<2.0mm厚的钢带,以及在线热轧压下率 15~50%,轧后快速冷却使带钢具有体积分数至少75%的马氏体或马氏体+ 贝氏体微观组织。这里仅提及了轧后快速冷却,并未提到实现快速冷却的 方式。
中国专利CN108359909公开了一种通过薄带铸轧和时效工艺制备高 强韧马氏体钢的方法。该专利采用的化学成分重量百分比为: C=0.1%-0.3%,Mn=0.7%-2.5%,Si=0.05%-0.8%,Mo=0.05-0.8%, V=0.01-0.3%,Nb=0.01-0.09%,Cr=0.1-0.8%,P<0.02%,S≤0.02%,余量 为Fe及不可避免杂质。专利中一个重要特征是钢带必须经过时效处理, 来提高钢的性能。
国际专利WO2008137898、WO2008137899、WO2008137900,以及中 国专利CN200880023157.9、CN200880023167.2、CN200880023586.6公开 了利用薄带连铸连轧工艺生产厚度在0.3-3mm的微合金钢薄带的方法。该 方法采用的化学成分为C:≤0.25%,Mn:0.20~2.0%,Si:0.05~0.50%, Al:≤0.01%,此外,还包含Nb:0.01~0.20%,V:0.01~0.20%,Mo: 0.05~0.50%中至少一种。在热轧压下率为20-40%,卷取温度≤700℃工艺条件下,热轧带的显微组织为贝氏体+针状铁素体。专利认为,铸带中主要 以固熔态存在的合金元素抑制了热轧后奥氏体的再结晶,即使压下率达到 40%,奥氏体的再结晶也非常有限。由于20-40%的热轧压下率均没有使奥 氏体发生再结晶,使得粗大奥氏体的淬透性在热轧后得以保持,从而获得 贝氏体+针状铁素体的室温组织。在专利中没有给出热轧所采用的温度范 围,但在与这些专利相关的文章中(C.R.Killmore,etc.Development ofUltra-Thin Cast Strip Products by the Process.AIS Tech,Indianapolis,Indiana,USA,May 7-10,2007),报导了所采用的热轧温度为 950℃。利用这种方法生产的薄带连铸低碳微合金钢产品,在以上成分体 系范围内,屈服强度可达到650MPa,抗拉强度可达到750MPa,延伸率≤6% 或者≤10%。薄带连铸工艺后一般只跟1-2机架轧机,其热轧压下率通常很 难超过50%,通过形变细化晶粒的效果非常小,如果不通过再结晶细化奥 氏体晶粒,不均匀的奥氏体组织很难在热轧后得到有效改善,由尺寸不均匀的奥氏体相变后产生的贝氏体+针状铁素体组织也很不均匀,因此延伸 率不高。
中国专利02825466.X提出了另外一种利用薄带连铸连轧工艺生产厚 度在1-6mm的微合金钢薄带的方法。该方法所采用的微合金钢成分体系为 C:0.02~0.20%,Mn:0.1~1.6%,Si:0.02~2.0%,Al:≤0.05%,S:≤0.03%, P:≤0.1%,Cr:0.01~1.5%,Ni:0.01~0.5%,Mo:≤0.5%,N:0.003~0.012%, 余量为Fe和不可避免的杂质。铸带的热轧在1150-(Ar1-100)℃范围内, 对应奥氏体区、奥氏体铁素体两相区、或者铁素体区进行热轧,热轧压下 率为15-80%。该方法在薄带连铸连轧机组后,设计了在线加热系统,加 热温度范围是670-1150℃,目的是使得铸带在不同相区热轧后,保温一段 时间后发生完全再结晶,从而使钢带获得较好的强塑性匹配。利用这种方 法进行生产,需要在产线设计时增加在线加热系统,而且由于加热时间的 长短,取决于带速和加热炉长度,加热炉必须有足够长度,才能保证加热 均匀性。这不仅增加了投资成本,也会显著增加薄带连铸连轧产线的占地 面积,降低了该产线的优势。
本发明区别于现有薄带连铸技术最明显的一个特征就是结晶辊的辊 径及其相对应的布流方式。EUROSTRIP技术特征就是Φ1500mm大辊径 结晶辊,结晶辊大、熔池钢水容量大,布流容易,结晶辊制造及运维成本 高。CASTRIP技术特征就是Φ500mm小辊径结晶辊,结晶辊小、熔池钢 水容量小,布流非常困难,但铸机设备制造与运维成本低。CASTRIP为解 决小熔池的均匀布流问题,采用三级钢水分配布流系统(中间包+过渡包+ 布流器)。由于采用了三级布流系统,会直接导致耐材成本增加;更为主 要的是,三级布流系统使钢水流动的路径变长,钢水的温降也较大,为了 满足熔池钢液的温度,出钢温度需要大大提高。出钢温度的提高,会导致 炼钢成本增加、能耗增加以及耐材寿命缩短等问题。
本发明优选Φ800mm辊径的结晶辊,采用两级钢水分配布流系统(中 间包+布流器)。从布流器流出的钢水,沿辊面和两个端面形成不同的布 流模式,且分两路流动,互不干扰。由于采用了两级布流系统,相比三级 布流系统,耐材成本大幅度降低;钢水流动路径的缩短,使钢水温降减小, 可以降低出钢温度,相比三级布流系统,出钢温度可降低30-50℃。出钢 温度的降低,可有效降低炼钢成本、节约能耗以及延长耐材寿命。本发明 配合优选Φ800mm辊径的结晶辊,采用两级钢水分配布流系统,既实现了 钢水稳定布流的要求,又实现了结构简单、操作方便、加工成本低的目标。
本发明的主要优点:
1.本发明省去了板坯加热、多道次反复热轧等复杂过程,通过双辊薄带 连铸+一道次在线热轧工序,生产流程更短、效率更高,产线投资成本 和生产成本大幅降低。
2.本发明省去了传统马氏体钢带生产中诸多复杂的中间步骤,与传统冷 轧马氏体钢带相比,生产的能耗和CO2排放大幅度降低,是一种绿色 环保的产品。
3.本发明采用薄带连铸工艺生产热轧薄规格马氏体钢,铸带厚度本身较 薄,通过在线热轧至期望产品厚度,薄规格产品的生产不需要经过冷 轧,直接供给市场使用,达到薄规格热轧板供货的目的以及“以热带冷” 目的,可以显著提高板带材的性价比。
4.本发明采用轧后带钢气雾化快速冷却,可以避免传统喷淋或者层流冷 却带来的问题,使带钢表面温度均匀下降,提高带钢温度均匀性,从 而达到均匀化内部微观组织的效果;同时冷却均匀,可以提高带钢的 板形质量和性能稳定性;有效减少带钢表面的氧化皮厚度。
5.传统工艺板坯冷却过程中发生合金元素析出,板坯再加热时往往会由 于合金元素回溶不充分而降低合金元素利用率。本发明薄带连铸工艺 中,高温铸带直接热轧,所添加的合金元素主要以固溶态存在,可提 高合金利用率。
6.本发明选用热轧钢带卡罗塞尔卷取机,有效缩短产线长度;同时同位 卷取可以大大提高卷取温度的控制精度,提高产品性能的稳定性。
附图说明
图1为双辊薄带连铸工艺的工艺布置示意图;
图2为MnO-SiO2-Al2O3三元相图(阴影区域:低熔点区)。
具体实施方式
下面用实施例对本发明作进一步阐述,但这些实施例绝非对本发明有 任何限制。本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实施中所作的任 何变动都将落在本发明权利要求保护范围内。
参见图1,将符合本发明化学成分设计的钢水经大包1,通过大包长 水口2、中间包3、浸入式水口4以及布流器5直接浇注在一个由两个相 对转动并能够快速冷却的结晶辊8a、8b和侧封板装置6a、6b围成的熔池 7中,钢水在结晶辊8a、8b旋转的周向表面凝固,进而形成凝固壳并逐渐 生长随后在两结晶辊辊缝隙最小处(nip点)形成1.5-3mm厚的铸带11,铸带11出结晶辊8a、8b后,铸带温度在1420-1480℃,直接进入到下密 闭室10内,下密闭室10通惰性气体保护带钢,实现对带钢的防氧化保护, 防氧化保护的气氛可以是N2,也可以是Ar,也可以是其他非氧化性气体, 比如干冰升华得到的CO2气体等,下密闭室10内的氧浓度控制在<5%。 下密闭室10对铸带11的防氧化保护到轧机13入口。下密闭室10出口铸 带的温度在1150-1300℃。然后通过摆动导板9、夹送辊12将铸带送至热 轧机13,热轧后形成0.8-2.5mm的热轧带,轧后冷却采用气雾化快速冷却 将带钢冷却到300℃以下,改善带钢温度均匀性。经飞剪装置16切头之后, 切头沿着飞剪导板17掉入飞剪坑18中,切头后的热轧带进入卷取机19 进行卷取。将钢卷从卷取机上取下后,自然冷却至室温。最后生产的钢卷可以进行等温回火处理,也可以进入连退生产线进行时效处理。
本发明实施例化学成分如表1所示,其成分余量Fe和不可避免杂质。 经本发明的制造方法,工艺参数见表2,最终获得热轧带的性能见表3。
综上所述,按本发明提供的钢种成分设计范围和制造方法生产的马氏 体钢,屈服强度达到800-1200MPa,抗拉强度达到1100-1900MPa,延伸 率达到3-12%,冷加工折弯性能合格,可广泛应用于高强汽车用钢领域, 比如车身碰撞保护的保险杠、防撞梁等安全部件,给汽车工业在轻量化、 降低能耗和提高燃油经济性上面提供了广阔空间。
Claims (5)
1.一种双辊薄带连铸生产马氏体钢带的方法,其特征是,包括如下步骤:
1)冶炼、连铸
所述马氏体钢带的成分重量百分比为:C:0.16-0.26%,Si:0.1-0.5%,Mn:0.4-1.7%,P≤0.02%,S≤0.007%,N:0.004-0.010%,Als<0.001%,总氧[O]T:0.007-0.020%,余量为Fe和不可避免杂质;且,同时满足:包含Nb:0.01-0.08%和Mo:0.1-0.4%中的一种或两种;Mn/S>250;按上述成分冶炼,炼钢过程造渣的碱度a=CaO/SiO2控制a<1.5,优选a<1.2,或a=0.7-1.0;钢水中MnO-SiO2-Al2O3三元夹杂物中的MnO/SiO2控制在0.5~2,优选为1~1.8;钢水中的自由氧[O]Free范围为:0.0005-0.005%;
连铸采用双辊薄带连铸,形成1.5-3mm厚的铸带,结晶辊直径在500-1500mm,优选为800mm,结晶辊内部通水冷却,铸机的浇铸速度为60-150m/min;连铸布流采用两级钢水分配布流系统,即中间包+布流器;
2)下密闭室保护
铸带出结晶辊后,铸带温度在1420-1480℃,直接进入到下密闭室内,下密闭室内通非氧化性气体,下密闭室内的氧浓度控制在<5%,下密闭室出口铸带的温度在1150-1300℃;
3)在线热轧
铸带在下密闭室内经夹送辊送至轧机,轧制成0.8-2.5mm厚度的钢带,轧制温度为1100-1250℃,热轧压下率为10-50%,优选地,热轧压下率为30-50%,热轧后钢带的厚度为0.8-2.5mm,优选地,厚度为1.0-1.8mm;
4)轧后冷却
对在线热轧后的带钢进行轧后冷却,冷却采用气雾化快速冷却将带钢冷却到300℃以下,冷却速率为>120℃/s,冷却后钢带的显微组织为马氏体,或马氏体+贝氏体;
5)带钢卷取
冷却后的热轧带钢经切头剪切除质量较差的头部后,直接进行卷取成卷。
2.如权利要求1所述的双辊薄带连铸生产马氏体钢带的方法,其特征是,还包括步骤6)后续热处理,生产的钢卷进行等温回火处理,等温回火温度200-350℃,等温回火时间1-4h;或进入连退生产线进行时效处理,连退时效温度300-650℃,连退时效时间2-12min。
3.如权利要求1所述的双辊薄带连铸生产马氏体钢带的方法,其特征是,步骤2)所述非氧化性气体包括N2、Ar,或干冰升华得到的CO2气体。
4.如权利要求1所述的双辊薄带连铸生产马氏体钢带的方法,其特征是,步骤4)气雾化冷却的气水比为15:1~10:1,气压0.5~0.8MPa,水压1.0~1.5MPa。
5.如权利要求1所述的双辊薄带连铸生产马氏体钢带的方法,其特征是,步骤5)卷取采用双卷取机形式,或采用卡罗塞尔卷取形式。
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