CN112538594A - 一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板，其特征在于：所述热轧卷板的化学成分按质量计为：C：0.14％～0.20％，Si：0～0.25％，Mn：0.35％～0.60％，Ti：0.040％～0.055％，Al：0.025％～0.040％，B：0.0008％～0.0020％，P:≤0.015％，S:≤0.005％，O：≤0.0025％，N：≤0.005％；其余为Fe和不可避免的杂质。本发明采用热连轧轧机轧制，充分利用Ti的析出强化、超快冷细晶强化，可以生产低成本500Mpa级强度热轧卷板。

Description

一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板及其制备方法

技术领域

本申请涉及钢铁冶金技术领域，特别是涉及一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板及其制备方法。

背景技术

Ti微合金强化因为其成本低、国内资源丰富等原因得到了广泛研究与应用。

Ti在钢中主要有细晶强化和析出强化的作用，从而提高钢板的强度和韧性。Ti在钢中高温形成的TiN粒子具有很强的高温稳定性，在铸坯的再加热过程中会抑制奥氏体晶粒的长大，从而细化最终的组织；在焊接的过程中，TiN也有利于热影响区的长大，从而提高热影响区的韧性。TiC主要在低温时生成，一方面通过形变诱导TiC的生成，作为形核核心，在相变过程中抑制铁素体的长大，另一方面则是在相变之后，过饱和的TiC在铁素体基体内过饱和析出，形成细小的TiC粒子，产生强烈的沉淀析出作用。

Ti易与N、S形成化合物，从而降低有效Ti的含量，导致了钢板组织与性能的不稳定。近年来随着冶金水平的进步，钢中的杂质元素能够被稳定的控制在较低的水平，促进了Ti微合金强化的发展。

单质Ti强化现在主要应用在低合金结构钢，在高强度钢中主要通过与 Nb、V复合及添加较高的Mn进行强化，导致成本较高。通过Ti的添加，取代价格昂贵的Nb、V合金，降低Mn元素，有利于降低成本，扩大经济效益。

现有技术中，众多高校和企业针对含Ti钢进行了研究，如 CN102703811B公开了一种钛微合金化400MPa级高强度钢筋及其生产方法，CN102703812B公开了一种钢筋混凝土用500MPa级高强度钢筋及其生产方法，CN110983181A公开了一种700MPa级热轧钢及其制备方法、应用，CN103981439B公开了一种Ti微合金化中厚钢板及其生产方法， CN111321340A公开了一种屈服强度450MPa级热轧钢板及其制造方法。专利CN102703811B、CN102703812B、CN110983181A、CN103981439B 和CN111321340A以上专利均采用了Ti析出的强化方式，但一般仅在强度较低的时候采用单一微合金Ti进行强化，而在生产高强度钢的时候，为了保证其综合性能，通常采用Nb、Ti复合的方式进行强化，但增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板，所述热轧卷板的化学成分按质量计为：C：0.14％～0.20％，Si： 0～0.25％，Mn：0.35％～0.60％，Ti：0.040％～0.055％，Al：0.025％～0.040％， B：0.0008％～0.0020％，P:≤0.015％，S:≤0.005％，O：≤0.0025％，N：≤0.005％；其余为Fe和不可避免的杂质

优选的，所述热轧卷板厚度为2.0～8.0mm.

优选的，所述热轧卷板屈服强度为450MPa～500MPa，抗拉强度为 530～620MPa，延伸率为24％～32％。

为实现本发明的另一目的，本发明提供如下技术方案一种屈服强度 500MPa级低成本热轧卷板的制备方法，包括：

S1、将炼钢原料冶炼成粗钢液，出钢，出钢过程中进行脱氧和合金化；

S2、出钢后的钢液送入精炼炉进行精炼和成分微调，使其达到目标成分，得到轧制卷板用钢坯；

S3、将轧制卷板用钢坯加热至1240℃～1280℃，在进行轧制，到830℃～870℃之间时结束轧制；

S4、轧制结束后快速冷却，冷却至570℃～630℃之间时进行卷取，卷取后得到热轧卷板。

优选的，所述步骤S4中，冷却速度为60～100℃/s。

本发明各元素的作用及配比依据如下：

C：具有明显的固溶强化作用，可显著提升强度；与Ti结合生成TiC，具有细化晶粒和沉淀强化的作用；但对焊接和冲击韧性不利。所以本发明设计C 含量的范围为0.14％～0.20％。

Si：具有固溶强化作用，但对除磷、焊接、镀锌均有不利影响。综上所述，采用Si的范围为0～0.25％。

Mn：重要的固溶元素，可以提高奥氏体的稳定性、提高淬透性，但有中心偏析的倾向，对焊接具有不利影响。所以本发明中Mn的设计范围为 0.35％～0.60％。

Ti：Ti在本发明中主要起到细晶强化和沉淀强化两个方面的作用，高温生成的TiN在再加热奥氏体化的过程中抑制奥氏体晶粒的长大，低温生成的 TiC颗粒一方面在铁素体相变的过程中起到钉扎作用，抑制铁素体晶粒的长大；另一方面在后续冷却的过程中，在铁素体过饱和的TiC沉淀析出，起到很强的沉淀强化效果。为了保证有效Ti的数量，本发明Ti的设计范围为 0.040％～0.055％。

Al：重要的脱氧元素，并可以起到细化晶粒的作用。

B：可以提高淬透性，但B含量过高会导致对热加工性能和韧性不利的B 析出相，因此B设计范围为0.0008％～0.0020％。

P、S、O、N作为残余元素，对钢材没有强化作用，应该严格予以限制，但过低元素会导致冶炼成本的增加，为了平衡成本与性能，本发明设计范围为：P:≤0.015％，S:≤0.005％，O：≤0.0025％，N：≤0.005％

本发明涉及到的制造工艺如下：

(1)加热：加热温度为1240℃～1280℃，根据厚度充分奥氏体化后进行轧制，加热过程既要保证Ti化物的溶解，也要避免奥氏体晶粒的长大。

(2)粗轧：粗轧阶段保证压下率不小于50％，奥氏体晶粒充分破碎，终轧温度在1000～1050℃之间进行。

(3)精轧：保证中间坯厚度高于最终厚度的3.5倍，精轧阶段终轧温度830℃～870℃，保证未再结晶区的充分变形。较低的温度有利于形变诱导TiC的析出，细化铁素体晶粒。

(4)轧后采用超快冷装置快速冷却，冷却速度60-100℃/s，可以有效防止铁素体晶粒的长大。

(5)卷取温度570℃～630℃，保证铁素体相变后得到细化的组织，同时有利于TiC的沉淀析出。

与现有技术相比，本发明的一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板及其制备方法目的在于充分利用TiN的特性和轧后超快冷手段，细化晶粒；通过控制冷却速度、终冷温度及形变诱导作用，充分发挥Ti的析出强化作用。通过上述措施，在Mn含量不高于0.6wt％的情况下，屈服强度可以达到500MPa，延伸率达到22％以上，使产品具有良好的折弯性能，可满足折弯、卷管等工程用结构钢的要求，且成本低廉。克服了单一Ti微合金化仅用于420MPa以下钢种的弊端，并解决了成本增加的问题。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例1的一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板的金相组织图；

图2为本发明具体实施例1的一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板的 SEM图片。

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。

本发明具体实施例中采用脱硫、转炉冶炼、炉外精炼，连铸成220mm连铸板坯；经加热、粗轧、精轧、超快冷、卷取，轧制得厚度2～8mm的板卷。

本发明具体实施例1-4的化学成分按质量百分比计见表1，相应的轧制工艺参数及规格见表2，性能情况见表3。

表1本发明Ti微合金化板卷的成分(wt.％)

表2本发明实施例1～4的主要生产工艺参数

表3本发明实施例1-4的性能参数

实施例	抗拉强度RM(MPa)	断后伸长率A(MPa)	上屈服强度REH(MPa)	屈强比YR
					1	611	29	535	0.87
2	606	27	523	0.86
					3	621	25	563	0.91
4	610	24	521	0.86

根据图1-2所示，实施例1中的一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板的金相组织图和SEM图。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板，其特征在于：所述热轧卷板的化学成分按质量计为：C：0.14％～0.20％，Si：0～0.25％，Mn：0.35％～0.60％，Ti：0.040％～0.055％，Al：0.025％～0.040％，B：0.0008％～0.0020％，P:≤0.015％，S:≤0.005％，O：≤0.0025％，N：≤0.005％；其余为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板，其特征在于：所述热轧卷板厚度为2.0～8.0mm。

3.根据权利要求1所述的一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板，其特征在于：所述热轧卷板屈服强度为450MPa～500MPa，抗拉强度为530～620MPa，延伸率为24％～32％。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板的制备方法，其特征在于：包括：

S1、将炼钢原料冶炼成粗钢液，出钢，出钢过程中进行脱氧和合金化；

S2、出钢后的钢液送入精炼炉进行精炼和成分微调，使其达到目标成分，得到轧制卷板用钢坯；

S3、将轧制卷板用钢坯加热至1240℃～1280℃，在进行轧制，到830℃～870℃之间时结束轧制；

S4、轧制结束后快速冷却，冷却至570℃～630℃之间时进行卷取，卷取后得到热轧卷板。

5.根据权利要求4所述的一种屈服强度500MPa级低成本热轧卷板的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，冷却速度为60～100℃/s。

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