CN113106353B - 基于精炼双联工艺的铌钛微合金化dc05及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢铁冶金和材料成型技术领域，具体涉及基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05及其制备方法。所述DC05的制备工艺流程为：铁水预处理→顶底复吹转炉→LF精炼→RH精炼→连铸→热轧→酸洗、冷连轧→连续退火→成品检验。其成品成分按质量百分比为：[C]≤0.003％；[Si]≤0.01％；[Mn]：0.1～0.2％；[P]≤0.012％；[S]≤0.01％；[N]≤0.003％；[Als]：0.02～0.08％；[Nb]：0.005～0.02％；[Ti]：0.02～0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过合理的成分设计、工艺参数设定得到一种Nb、Ti微合金化DC05，具有更好的平面各向同性，更有利于冲压成型。

Description

基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05及其制备方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金和材料成型技术领域，涉及一种DC05及其制备方法，具体涉及一种基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05及其制备方法。
背景技术
深冲钢具有无明显屈服、高应变硬化指数(n值)和高塑性应变比(r值)等一列优异性能，广泛应用于汽车、家电等行业。IF钢(又称无间隙原子钢)作为第三代深冲钢，是在超低碳钢中加入强碳、氮化物形成元素，如Ti或Nb，使钢中的碳、氮原子完全以碳、氮化物形式从基体中析出，基体呈无间隙原子状态。依据添加强碳、氮化物形成元素的不同，可将IF钢分为三类：Ti-IF钢、Nb-IF钢、Nb+Ti-IF钢。这三类IF钢在性能上没有显著差异，但Nb+Ti-IF钢的平面各向同性更好，Δr值更低，更有利于冲压成型。
在冶炼工艺上，大型转炉多采用精炼单联工艺(BOF→RH→CC)冶炼IF钢，但中国200t以下中小型转炉众多，如采用精炼单联工艺，温度难以控制，容易出现转炉终点过吹、RH精炼时Al-O升温比例过高、RH脱碳终点氧位过高、顶渣改质剂熔化不充分等问题，进而影响钢液洁净度，降低成品表面质量。
中国专利CN 102978505 B公开了“高强IF钢的冶炼方法”采用精炼单联工艺(BOF→RH→CC)，为保证出钢温度，转炉终点氧含量高达800-1000ppm，RH脱碳结束氧含量仍高达400-750ppm，需加入大量的Al脱氧，脱氧后会产生大量的Al2O3，不利于钢液洁净度，同时增加生产成本。中国专利CN 106544473 A公开了“一种超低碳IF钢复合脱氧方法”中RH采用两步脱氧，先用硅钙钡铁进行预脱氧，再用Al脱氧，并未在源头上控制氧含量，依然存在增加钢液中夹杂物的风险，且增加了硅钙钡铁的称量工序，使RH精炼工序更加繁琐。中国专利CN106086594 A公开了“一种Ti-IF钢的制备方法”中虽采用精炼双联工艺，但其分别在转炉出钢后、LF进站后和RH出站前分别加入顶渣改质剂，操作繁琐，且在RH出站前加入的改质剂熔化不充分，降低了改质效果。
以上专利均在制备工艺上存在不足之处，本发明采用精炼双联工艺(BOF→LF→RH→CC)，利用LF炉的升温功能，有效降低了转炉出钢温度，从而避免过吹所导致的转炉终点氧含量过高，对提高钢液洁净度有益。精炼双联工艺同时也有利于炉机匹配，控制生产节奏。最后通过设定合适的轧制工艺参数，得到一种Nb、Ti微合金化DC05。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种铌钛微合金化DC05的制备方法，所述DC05目标成分按质量百分比为：[C]≤0.003％；[Si]≤0.01％；[Mn]：0.1～0.2％；[P]≤0.012％；[S]≤0.01％；[N]≤0.003％；[Als]：0.02～0.08％；[Nb]：0.005～0.02％；[Ti]：0.02～0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括依次进行的铁水预处理→顶底复吹转炉→LF精炼→RH精炼→连铸→热轧→酸洗、冷连轧→连续退火→成品检验；其中：
1)铁水预处理：出站时控制[S]≤0.002％，铁水裸露面积≥95％。
2)顶底复吹转炉：控制所述转炉终点的目标为[C]：0.03～0.05％，[O]：≤0.08％，[P]≤0.01％，出钢温度≥1620℃。出钢过程严格控制下渣，为防止回磷，出钢30t～40t时加入石灰。
3)LF精炼：根据转炉终点氧含量不同，LF升温结束前3-5min加入200-300kg铝质改质剂，当炉终点氧含量≤500ppm时，加入200kg改质剂；当炉终点氧含量为501～800ppm时，加入300kg改质剂，改质后顶渣w(FeO+MnO)≤7％。
4)RH精炼：采用深脱碳模式，若RH进站氧含量≤500ppm，则根据RH进站氧含量进行补氧，当400≤[O]＜500时，补氧量为20Nm3；当300≤[O]＜400时，补氧量为40Nm3；当200≤[O]＜300时，补氧量为60Nm3。RH处理顺序为预抽真空→脱碳→脱氧→合金化→净循环→破空，合金加入顺序为金属铝→金属锰→铌铁→钛铁。
5)连铸：采用大包长水口及氩封、中间包覆盖剂、浸入式水口进行全保护浇注，控制连铸增氮量△N≤3ppm。中间包温度为1561～1571℃，结晶器液面波动范围控制在±3mm内。
6)热轧：板坯加热→粗轧→精轧→在线检测→层流冷却→卷曲；
温度控制：出钢钢坯温度为1230±5℃。粗轧出口温度为1050±30℃，终轧温度为910±30℃，卷曲温度为710±30℃。
7)冷轧：酸洗+冷连轧→连续退火→平整→成品检验；
酸洗池：自由HCl≥40g/L，Fe2+≤150g/L，温度：60～90℃；
冷轧压下率：75～85％；
连续退火：加热段温度：820～890℃，均热段温度：820～890℃，缓冷段温度：650～710℃，快冷段结束温度：400～430℃，过时效段温度：360～390℃，终冷段温度＜160℃。
进一步的，所述顶底复吹转炉中，转炉出钢大包渣厚≤60mm。
进一步的，所述LF精炼中，铝质改质剂金属Al含量为40～50％。
进一步的，所述连铸过程中，为保证铸坯质量，连铸时采取恒拉速控制。
进一步的，所述连铸过程中，为避免卷渣，连浇换大包时中间包液位不小于最高液位的2/3。
进一步的，所述热轧过程中，板坯加热时加热炉按弱氧化气氛烧钢。
更进一步的，所述冷轧过程中，带钢速度为100～200mpm；平整延伸率控制在0.4～1.0％。
本发明还提供了一种基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05，使用上述的生产方法制备而成。
进一步的，所制备的DC05厚度为0.5～1.0mm。
进一步的，所制备的DC05成品厚度为0.5～1.0mm，屈服强度≤180MPa，抗拉强度≤330MPa，断后伸长率≥38％，n90≥0.20，r90≥2.10，Δr≤0.30。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明采用精炼双联工艺(BOF→LF→RH→CC)，利用LF炉的升温功能，有效降低了转炉出钢温度，从而避免过吹所导致的转炉终点氧含量过高，对提高钢液洁净度有益。精炼双联工艺同时也有利于炉机匹配，控制生产节奏。最后通过设定合适的轧制工艺参数，得到一种Nb、Ti微合金化DC05，所制备的DC05成品厚度为0.5～1.0mm，屈服强度≤180MPa，抗拉强度≤330MPa，断后伸长率≥38％，n90≥0.20，r90≥2.10，Δr≤0.30。
具体实施方式
下面将结合依照本发明的实施例1～3，来进一步说明本发明，以180t的顶底复吹转炉冶炼DC05为例，其对应的中间包容量为70t。
实施例1：
1)铁水预处理：出站时控制[S]为0.002％，铁水裸露面积≥95％。
2)顶底复吹转炉：转炉终点成分及温度为：[C]＝0.048％；[P]＝0.010％；[O]＝0.044％；出钢温度为1622℃，转炉出钢大包渣厚为58mm。
3)LF精炼：LF升温结束前5min加入200kg铝质改质剂，铝质改质剂金属Al含量为45％，改质前顶渣w(FeO+MnO)＝21.47％。
4)RH精炼：采用深脱碳模式，进站氧含量为413ppm，补氧量为20Nm3，改质后顶渣w(FeO+MnO)＝5.65％。RH处理顺序为预抽真空→脱碳→脱氧→合金化→净循环→破空，合金加入顺序为金属铝→金属锰→铌铁→钛铁。
5)连铸：采用大包长水口及氩封、中间包覆盖剂、浸入式水口进行全保护浇注，增氮量△N＝2ppm。中间包温度为1561℃，结晶器液面波动范围控制在±3mm内；为保证铸坯质量，连铸时采取恒拉速控制，拉速为1.20m/min。为避免卷渣，连浇换大包时中间包剩余钢水量为47.3t。
6)热轧：板坯加热时加热炉按弱氧化气氛烧钢，出钢钢坯温度为1235℃。粗轧出口温度为1078℃，终轧温度为940℃，卷曲温度为739℃。
7)冷轧：酸洗池：1#槽自由HCl＝40g/L，Fe2+＝141g/L，温度：71℃，2#槽自由HCl＝86g/L，Fe2+＝89g/L，温度：80℃，3#槽自由HCl＝146g/L，Fe2+＝37g/L，温度：62℃；冷轧压下率：75％；连续退火：加热段温度：823℃，均热段温度：855℃，缓冷段温度：708℃，快冷段结束温度：429℃，过时效段温度：361℃，终冷段温度：147℃。带钢速度为152mpm；平整延伸率：0.6％。
采用上述的生产方法制备而成的DC05的成分按质量百分比为：[C]＝0.0025％；[Si]＝0.010％；[Mn]＝0.104％；[P]＝0.009％；[S]＝0.006％；[N]＝0.0030％；[Als]＝0.021％；[Nb]＝0.015％；[Ti]＝0.023％，其余为Fe和不可避免的杂质。所制备的DC05成品厚度为1.0mm，屈服强度为155MPa，抗拉强度为293MPa，断后伸长率为41.9％，n90为0.23，r0为2.1，r45为1.9，r90为2.3，Δr＝0.3。
实施例2：
1)铁水预处理：出站时控制[S]为0.016％，铁水裸露面积≥95％。
2)顶底复吹转炉：转炉终点成分及温度为：[C]＝0.035％；[P]＝0.009％；[O]＝0.067％；出钢温度为1643℃，转炉出钢大包渣厚为50mm。
3)LF精炼：LF升温结束前5min加入300kg铝质改质剂，铝质改质剂金属Al含量为45％，改质前顶渣w(FeO+MnO)＝18.95％。
4)RH精炼：采用深脱碳模式，未进行补氧，改质后顶渣w(FeO+MnO)＝3.52％。RH处理顺序为预抽真空→脱碳→脱氧→合金化→净循环→破空，合金加入顺序为金属铝→金属锰→铌铁→钛铁。
5)连铸：采用大包长水口及氩封、中间包覆盖剂、浸入式水口进行全保护浇注，增氮量△N＝3ppm。中间包温度为1568℃，结晶器液面波动范围控制在±3mm内；为保证铸坯质量，连铸时采取恒拉速控制，拉速为1.10m/min。为避免卷渣，连浇换大包时中间包剩余钢水量为46.9t。
6)热轧：板坯加热时加热炉按弱氧化气氛烧钢，出钢钢坯温度为1225℃。粗轧出口温度为1022℃，终轧温度为911℃，卷曲温度为709℃。
7)冷轧：酸洗池：1#槽自由HCl＝45g/L，Fe2+＝150g/L，温度：90℃，2#槽自由HCl＝78g/L，Fe2+＝79g/L，温度：85℃，3#槽自由HCl＝149g/L，Fe2+＝36g/L，温度：65℃；冷轧压下率：85％；连续退火：加热段温度：889℃，均热段温度：821℃，缓冷段温度：651℃，快冷段结束温度：403℃，过时效段温度：390℃，终冷段温度：146℃。带钢速度为111mpm；平整延伸率：0.4％。
采用上述的生产方法制备而成的DC05的成分按质量百分比为：[C]＝0.0030％；[Si]＝0.008％；[Mn]＝0.200％；[P]＝0.010％；[S]＝0.005％；[N]＝0.0025％；[Als]＝0.060％；[Nb]＝0.006％；[Ti]＝0.030％。所制备的DC05成品厚度为0.5mm，屈服强度为153MPa，抗拉强度为290MPa，断后伸长率为38.2％，n90为0.23，r0为2.0，r45为1.9，r90为2.1，Δr＝0.2。
实施例3：
1)铁水预处理：出站时控制[S]为0.012％，铁水裸露面积≥95％。
2)顶底复吹转炉：转炉终点成分及温度为：[C]＝0.031％；[P]＝0.008％；[O]＝0.080％；出钢温度为1671℃，转炉出钢大包渣厚为60mm。
3)LF精炼：LF升温结束前5min加入300kg铝质改质剂，铝质改质剂金属Al含量为45％，改质前顶渣w(FeO+MnO)＝25.36％。
4)RH精炼：采用深脱碳模式，未进行补氧，改质后顶渣w(FeO+MnO)＝4.27％。RH处理顺序为预抽真空→脱碳→脱氧→合金化→净循环→破空，合金加入顺序为金属铝→金属锰→铌铁→钛铁。
5)连铸：采用大包长水口及氩封、中间包覆盖剂、浸入式水口进行全保护浇注，增氮量△N＝1ppm。中间包温度为1571℃，结晶器液面波动范围控制在±3mm内；为保证铸坯质量，连铸时采取恒拉速控制，拉速为1.15m/min。为避免卷渣，连浇换大包时中间包剩余钢水量为50.3t。
6)热轧：板坯加热时加热炉按弱氧化气氛烧钢，出钢钢坯温度为1229℃。粗轧出口温度为1077℃，终轧温度为884℃，卷曲温度为681℃。
7)冷轧：酸洗池：1#槽自由HCl＝42g/L，Fe2+＝131g/L，温度：85℃，2#槽自由HCl＝82g/L，Fe2+＝88g/L，温度：79℃，3#槽自由HCl＝136g/L，Fe2+＝40g/L，温度：66℃；冷轧压下率：80％；连续退火：加热段温度：870℃，均热段温度：866℃，缓冷段温度：693℃，快冷段结束温度：421℃，过时效段温度：377℃，终冷段温度：155℃。带钢速度为190mpm；平整延伸率：1.0％。
采用上述的生产方法制备而成的DC05的成分按质量百分比为：[C]＝0.0021％；[Si]＝0.007％；[Mn]＝0.121％；[P]＝0.012％；[S]＝0.010％；[N]＝0.0023％；[Als]＝0.080％；[Nb]＝0.020％；[Ti]＝0.080％。所制备的DC05成品厚度为0.6mm，屈服强度为177MPa，抗拉强度为324MPa，断后伸长率为41.0％，n90为0.23，r0为2.0，r45为2.1，r90为2.4，Δr＝0.25。
综上，本发明采用精炼双联工艺(BOF→LF→RH→CC)，利用LF炉的升温功能，有效降低了转炉出钢温度，从而避免过吹所导致的转炉终点氧含量过高，对提高钢液洁净度有益。精炼双联工艺同时也有利于炉机匹配，控制生产节奏。最后通过设定合适的轧制工艺参数，得到一种基于精炼双联工艺的Nb、Ti微合金化DC05。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围之内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05的制备方法，其特征在于，所述DC05目标成分按质量百分比为：[C]≤0.003%；[Si]≤0.01%；[Mn]：0.1~0.2%；[P]≤0.012%；[S]≤0.01%；[N]≤0.003%；[Als]：0.02~0.08%；[Nb]：0.005~0.02%；[Ti]：0.02~0.08%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述DC05的屈服强度≤180MPa，抗拉强度≤330MPa，断后伸长率≥38%，n90≥0.20，r90≥2.10，Δr≤0.30；所述制备方法包括依次进行的铁水预处理→顶底复吹转炉→LF精炼→RH精炼→连铸→热轧→酸洗、冷连轧→连续退火→成品检验；其中：
1）铁水预处理：出站时控制[S]≤0.002%，铁水裸露面积≥95%；
2）顶底复吹转炉：转炉终点的目标为[C]：0.03~0.05%，[O]≤0.08%，[P]≤0.01%，出钢温度≥1620℃；出钢过程严格控制下渣，出钢30~40t时加入石灰；
3）LF精炼：根据转炉终点氧含量不同，LF升温结束前3~5min加入200kg~300kg铝质改质剂，改质后顶渣w（FeO+MnO）≤7%，当转炉终点氧含量≤500ppm时，加入200kg改质剂；当转炉终点氧含量为501~800ppm时，加入300kg改质剂；
4）RH精炼：采用深脱碳模式，当RH进站氧含量≤500ppm，根据RH进站氧含量进行补氧，当400≤[O]＜500时，补氧量为20Nm3；当300≤[O]＜400时，补氧量为40Nm3；当200≤[O]＜300时，补氧量为60Nm3；RH处理顺序依次为预抽真空→脱碳→脱氧→合金化→净循环→破空，合金加入顺序依次为金属铝→金属锰→铌铁→钛铁；
5）连铸：采用大包长水口及氩封、中间包覆盖剂、浸入式水口进行全保护浇注，控制连铸增氮量ΔN≤3ppm，中间包温度为1561~1571℃；
6）热轧：出钢钢坯温度为1230±5℃，粗轧出口温度为1050±30℃，终轧温度为910±30℃，卷取温度为710±30℃；
7）冷轧：酸洗池：自由HCl≥40g/L，Fe2+≤150g/L，温度：60~90℃；冷轧压下率：75~85%；连续退火：加热段温度：820~890℃，均热段温度：820~890℃，缓冷段温度：650~710℃，快冷段结束温度：400~430℃，过时效段温度：360~390℃，终冷段温度＜160℃。
2.根据权利要求1所述的基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，转炉出钢大包渣厚≤60mm。
3.根据权利要求1所述的基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，铝质改质剂金属Al含量为40~50%。
4.根据权利要求1所述的基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05的制备方法，其特征在于，所述步骤5）中，连铸时采取恒拉速控制，结晶器液面波动范围≤±3mm。
5.根据权利要求1所述的基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05的制备方法，其特征在于，所述步骤5）中，连浇换大包时中间包液位不小于最高液位的2/3。
6.根据权利要求1所述的基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05的制备方法，其特征在于，所述步骤6）中，板坯加热时加热炉按弱氧化气氛烧钢。
7.根据权利要求1所述的基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05的制备方法，其特征在于，所述步骤7）中，所述冷轧过程中，带钢速度为100~200mpm；平整延伸率：0.4~1.0%。
8.一种基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05，其特征在于，使用如权利要求1-7中的任意一项所述的生产方法制备而成。
9.根据权利要求8所述的一种基于精炼双联工艺的铌钛微合金化DC05，其特征在于，所述DC05厚度为0.5-1.0mm。
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