CN114309086A - 一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法，包括加热、粗轧、精轧、层流冷却与卷取。本发明采用U型冷却方法，对带钢头尾部的卷取温度进行调整，使带钢头尾部的卷取温度较正常部位的设定温度高，降低长度方向上的性能波动，本发明通过对粗轧第一道次轧制力和粗轧结束温度的规定，可检测铸坯在加热炉中的加热效果，针对轧制力以及粗轧结束温度的波动情况对加热炉中的温度进行调整，确保加热过程的均匀性；本发明还采用边部遮挡，可减少带钢在宽度方向上的性能波动，特别是带钢边部的性能波动，并通过边部遮挡量与带钢厚度相关，提高了带钢宽度方向上的性能均匀性。
Description
技术领域
本发明属于热轧钢板技术领域，具体的，涉及一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法。
背景技术
随着我国钢铁工业以及制造业的发展，材料升级换代和结构优化设计工作的不断进展，冷成型用钢的强度也从500MPa级向700MPa级延伸。目前冷成型用高强钢的产品主要通过细晶强化、析出强化、组织强化等方式来实现。而细晶强化和析出强化主要通过添加微合金元素Nb、V、Ti、Mo等元素，Ti元素具有最高的性价比，经测算，提高相同的强度，Ti元素的成本仅为Nb、V元素的二分之一，为Mo元素的五分之一。因此在冷成型用钢的生产中，技术人员普遍添加大量的Ti元素来实现高强度。然而Ti化学性质活泼，易与钢中的O、N、S等元素反应，造成有效Ti含量的波动，同时纳米级TiC对析出温度和析出时间均有严格要求，这就使钢卷在长度和宽度方向造成剧烈的性能波动，甚至超过了其抗拉强度的20％，如700MPa级高强钢的整卷性能波动可达140MPa以上。强度波动，同样造成了材料成形性能的波动，降低了Ti强化高强钢的产品竞争力。为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法，其目的在于解决现有技术中纳米级TiC对析出温度和析出时间有严格要求导致成型的高强钢整卷的性能波动较大的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法，包括如下步骤：
第一步，加热，第二加热段和均热段的保温时间之和t均热满足：
t均热＝-(3090～3100)+5.14T均热-0.00208T均热 2；
T均热为第二加热段和均热段的平均加热温度；
第二步，粗轧，粗轧第一道次轧制力≤2000KN，粗轧结束温度波动≤25℃；
第三步，精轧，精轧结束温度波动≤30℃；
第四步，层流冷却与卷取，卷取温度满足T头＝T尾＝卷取设定温度+86×([％Ti]-3[％S]-3.4[％N]-0.0022)1/2+960/(d×w)1/2；
其中T头为带钢的头部温度，T尾为带钢的尾部温度；
在进行U型冷却时：
带钢头部长度L头＝(35～45)-8.88×d+0.371×d2；
带钢尾部长度L尾＝(65～75)-7.67×d-0.37×d2；
式中d为带钢的厚度，w为带钢的宽度，单位均为mm。
作为本发明的进一步方案，第二加热段和均热段的平均加热温度T均热的范围为1250～1320℃。
作为本发明的进一步方案，第一步的加热过程中，板坯上下表面温差≤35℃，全长温差≤30℃。
作为本发明的进一步方案，第四步中的层流冷却采用U型冷却。
作为本发明的进一步方案，在层流冷却过程中采用边部遮挡，单侧边部遮挡量W遮挡＝(185～195)+29.88d-19.86d2+1.849d3；
式中d为带钢的厚度，单位为mm。
作为本发明的进一步方案，本方法适用于厚度规格≤6mm，Ti含量为0.04％～0.15％，抗拉强度450～850MPa级冷成型用高强钢。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用加热温度和加热时间匹配的加热工艺，确保Ti元素充分固溶，从而为纳米级TiC的析出创造条件；
(2)本发明采用U型冷却方法，对带钢头尾部的卷取温度进行调整，使带钢头尾部的卷取温度较正常部位的设定温度高，弥补了带钢头部与卷取机接触造成的急冷以及头尾部在后续缓冷过程中的冷却较快造成的析出不够，导致长度方向上的性能波动的问题；
(3)本发明将U形冷却的长度、温度与材料的成分、规格等参数相关，提高了本发明的适用性；
(4)本发明通过对粗轧第一道次轧制力和粗轧结束温度的规定，可检测铸坯在加热炉中的加热效果，针对轧制力以及粗轧结束温度的波动情况对加热炉中的温度进行调整，确保加热过程的均匀性；
(5)本发明采用边部遮挡，可减少带钢在宽度方向上的性能波动，特别是带钢边部的性能波动，并通过边部遮挡量与带钢厚度相关，提高了带钢宽度方向上的性能均匀性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例2中的卷取工艺曲线；
图2为本发明对比例1中的卷取工艺曲线。
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清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法，包括如下步骤：
第一步，加热，加热温度均匀，板坯上下表面温差≤35℃，全长温差≤30℃，且第二段和均热段的平均加热温度与平均加热时间满足如下关系式：
第二加热段和均热段的平均加热温度T均热：1250～1320℃；
第二加热段和均热段的保温时间之和t均热满足：
t均热＝-(3090～3100)+5.14T均热-0.00208T均热 2；
第二步，粗轧，粗轧第一道次轧制力≤2000KN，粗轧结束温度波动≤25℃；
由于铸坯在加热炉中长时间高温加热，表面会生成较厚的氧化铁皮，这些氧化铁皮对温度测量有不良影响。同时铸坯中心部位也无法测量，只能通过软件模拟和经验公式来计算，存在一定误差。本发明通过对粗轧第一道次轧制力和粗轧结束温度的规定，可检测铸坯在加热炉中的加热效果，针对轧制力以及粗轧结束温度的波动情况对加热炉中的温度进行调整，确保加热过程的均匀性；
第三步，精轧，精轧结束温度波动≤30℃；
第四步，层流冷却与卷取，层流冷却采取U型冷却，且卷取温度满足T头＝T尾＝卷取设定温度+86×([％Ti]-3[％S]-3.4[％N]-0.0022)1/2+960/(d×w)1/2；
其中T头为带钢的头部温度，T尾为带钢的尾部温度；
U型冷却时，带钢头部与尾部的长度分别为：
头部长度L头＝(35～45)-8.88×d+0.371×d2；
尾部长度L尾＝(65～75)-7.67×d-0.37×d2；
式中d为带钢的厚度，w为带钢的宽度，单位均为mm；
在层流冷却过程中采用边部遮挡，单侧边部遮挡量W遮挡＝(185～195)+29.88d-19.86d2+1.849d3；
式中d为带钢的厚度，单位为mm；
采用U型冷却方法，带钢头尾部的卷取温度较正常部位的设定温度高，弥补了带钢头部与卷取机接触造成的急冷以及头尾部在后续缓冷过程中的冷却较快造成的析出不够，导致长度方向上的性能波动。同时U冷却的长度和温度与材料的成分、规格等参数相关，提高了本发明的适用性；
本发明采用边部遮挡，可减少带钢在宽度方向上的性能波动，特别是带钢边部的性能波动，边部遮挡量与带钢厚度相关，提高了带钢宽度方向上的性能均匀性。
本方法适用于厚度规格≤6mm，Ti含量为0.04％～0.15％，抗拉强度450～850MPa级冷成型用高强钢，处理后的高强钢长度方向整卷性能波动≤60MPa，宽度方向性能波动≤30MPa。
本发明采用加热温度和加热时间匹配的加热工艺，确保Ti元素充分固溶，从而为纳米级TiC的析出创造条件。
因此，本发明制得的Ti析出强化钢板具有如下显著进步和特点：
提高了厚度规格≤6mm，Ti含量0.04～0.15％，抗拉强度450～850MPa级高强钢的性能均匀性，适用范围广；
使Ti析出强化高强钢长度方向性能波动≤60MPa，宽度方向性能波动≤30MPa。
一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法。各实施例的化学成分及其质量百分含量如表1所示。
板坯轧制工艺如下：(铸坯)—加热—粗轧—精轧—层流冷却—卷取。
本具体实施方式的各实施例的制备方法的主要工艺技术参数见表2。
对实施例和对比例在头尾部5m处以及长度中心处各取3块试样，在试样的宽度边部25mm处、1/4处、1/2处取3个拉伸，按照GB/T 228.1-2010中的试验方法要求检测其纵向拉伸性能。
以宽度方向1/4处作为全长性能的波动进行测量，以长度中心处试样25mm处、1/4处、1/2处处的性能作为宽度方向性能的波动情况进行统计。本发明各实施例具体实施方式对应制得的制品的性能检测结果见表3。
表1：各实施例所述热轧双相钢板化学成分的质量百分含量
表2：各实施例的制备方法的主要工艺技术参数
表3：各实施例制得的制品的性能检测结果
说明书附图1为本发明实施例2中的卷取工艺曲线，说明书附图2为本发明对比例1中的卷取工艺曲线；由表1可知，对比例1、2、3分别与某一实施例成分相同，规格相同，仅生产工艺不同。由表2可知，对比例1、3材料较薄，未采取热头工艺，而对比例2厚度较厚，采取了20m的热头设计。由表3可知，实施例全长的性能波动均≤60MPa，且随着强度级别的降低，其性能波动值也减小。其宽度方向的性能波动≤30MPa。而对比例的全长性能波动很大，宽度方向的性能波动同样较大。如对比例3，其长度方向的强度波动达143MPa，比同规格同成分的实施例5强度波动范围大86MPa，宽度方向的强度波动范围也要大30MPa。这说明对于Ti强化冷成型用钢来说，采取本实施方法，性能均匀性得到了极大改善。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，加热，第二加热段和均热段的保温时间之和t均热满足：
t均热＝-(3090～3100)+5.14T均热-0.00208T均热 2；
T均热为第二加热段和均热段的平均加热温度；
第二步，粗轧，粗轧第一道次轧制力≤2000KN，粗轧结束温度波动≤25℃；
第三步，精轧，精轧结束温度波动≤30℃；
第四步，层流冷却与卷取，卷取温度满足T头＝T尾＝卷取设定温度+86×([％Ti]-3[％S]-3.4[％N]-0.0022)1/2+960/(d×w)1/2；
其中T头为带钢的头部温度，T尾为带钢的尾部温度；
在层流冷却过程中采用边部遮挡。
2.根据权利要求1所述的一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法，其特征在于，第二加热段和均热段的平均加热温度T均热的范围为1250～1320℃。
3.根据权利要求1所述的一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法，其特征在于，第一步的加热过程中，板坯上下表面温差≤35℃，全长温差≤30℃。
4.根据权利要求1所述的一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法，其特征在于，第四步中的层流冷却采用U型冷却。
5.根据权利要求4所述的一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法，其特征在于，U型冷却时，带钢头部与尾部的长度分别为：
带钢头部长度L头＝(35～45)-8.88×d+0.371×d2；
带钢尾部长度L尾＝(65～75)-7.67×d-0.37×d2；
式中d为带钢的厚度，w为带钢的宽度，单位均为mm。
6.根据权利要求5所述的一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法，其特征在于，单侧边部遮挡量W遮挡＝(185～195)+29.88d-19.86d2+1.849d3。
7.根据权利要求1至6任一所述的一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法，其特征在于，该制备方法适用于厚度规格≤6mm，Ti含量为0.04％～0.15％，抗拉强度450～850MPa级冷成型用高强钢。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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