CN114737119B - 一种低成本高质量sphc板坯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种低成本高质量SPHC板坯及其制备方法。其热轧钢板的化学成分以质量百分比计为：C：0.01‑0.1％、Si：0.01‑0.02％、Mn：0.3‑0.5％、Als 0.015‑0.03％、P：≤0.025％、S：≤0.025％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；其制备方法包括如下步骤：称取各组分原料，然后进行冶炼，获得的钢水连铸成铸坯，然后将铸坯进行加热保温，然后再进行粗轧、精轧，空冷至室温；将铸坯置于加热装置中，向加热装置中加入改性竹炭，然后再向加热装置中通入甲烷和空气的混合气体进行保温，再向加热装置中通入氧气和空气的混合气体进行第二次保温，得到所述热轧钢板。本发明提供的制备方法，可优化钢板的抗拉强度，同时还可有效改善产品的断裂伸长率和高温耐磨性能。

Description

一种低成本高质量SPHC板坯及其制备方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种低成本高质量SPHC板坯及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的不断进步以及环保意识的提高，为了满足车辆轻量化、高安全性的要求，人们对热轧钢板的质量要求越来越高，其中SPHC板由于性能良好，其具有优异的抗拉强度，深受市场的认可。随着市场个性化需求的增加，人们对SPHC板提出了更高的要求，不仅需兼顾较高的板坯质量，还要求较低的生产成本以适应市场的需求。因此，研制一种低成本高质量的SPHC板迫在眉睫。
现有热轧钢板，尤其是SPHC板虽然具有较好的力学性能，如较优的抗拉强度，但断裂伸长率较小，加工困难，且产品耐磨性较差，难以满足对耐高温磨损要求较高的工况，因此，研制一种具有较优抗拉强度的同时兼具较好的断裂伸长率以及高温耐磨性能的热轧钢板具有一定的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有热轧钢板，尤其是SPHC板虽然具有较好的抗拉强度，但断裂伸长率较小，产品耐磨性较差的缺陷，进而提供一种低成本高质量SPHC板坯及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种热轧钢板的制备方法，所述热轧钢板的化学成分以质量百分比计为：C：0.01-0.1％、Si：0.01-0.02％、Mn：0.3-0.5％、Als 0.015-0.03％、P：≤0.025％、S：≤0.025％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；所述热轧钢板的制备方法包括如下步骤：
1)按配方比例称取各组分原料，然后进行冶炼，获得的钢水连铸成铸坯，然后将铸坯在1200-1250℃下进行加热保温，然后再进行粗轧、精轧，空冷至室温；
2)将经步骤1)处理后得到的铸坯置于加热装置中，向加热装置中加入改性竹炭，然后再向加热装置中通入甲烷和空气的混合气体，控制混合气体中甲烷和空气的体积比为(0.9-1.1):30，在700-750℃下进行第一次保温24-30h，保温结束后停止向加热装置中通入上述混合气体，将铸坯冷却至480-520℃，然后向加热装置中通入氧气和空气的混合气体，并控制混合气体中氧气和空气的体积比为(1.5-1.7):5，在480-510℃下进行第二次保温1-1.5h，第二次保温结束后，空冷至室温，得到所述热轧钢板。
优选的，步骤2)中，所述改性竹炭的制备方法包括如下步骤：将竹炭置于硫酸锌溶液中进行浸泡，浸泡结束后过滤，滤饼干燥，得到所述改性竹炭。
优选的，所述竹炭和硫酸锌溶液的质量比为(0.8-1.5):10。
优选的，所述硫酸锌溶液的浓度为8-10wt％。
优选的，所述浸泡时间为1-3h；滤饼干燥温度为85-95℃，干燥时间为3-6h。
优选的，所述粗轧开轧温度1070-1090℃，粗轧最后一道次压下量20-22％，粗轧总压下量65-67％。
优选的，所述精轧开轧目标温度890-895℃，终轧目标温度885-890℃。
优选的，所述改性竹炭的加入量占铸坯质量的0.008-0.02％。
优选的，步骤1)中将铸坯在1200-1250℃下保温1-4h。
步骤1)中按配方比例称取各组分原料，所述原料为本领域常规原料，在此不做赘述，例如，石墨、硅铁、锰铁、铝锰铁等，所述冶炼步骤为本领域常规冶炼步骤，在此不再赘述。本发明所述加热装置可为本领域常规加热装置，例如加热炉。
本发明还提供一种低成本高质量SPHC板坯，由上述所述的制备方法制备得到。
本发明的有益效果：
本发明提供的热轧钢板的制备方法，通过控制C、Si、Mn、Als、P、S等组分含量，同时对铸坯进行后处理，以改性竹炭作为催化剂，改性竹炭表面负载有硫酸锌，在硫酸锌的催化作用下，首先利用甲烷作为碳源，通过控制第一次保温处理中甲烷和空气的体积比，对铸坯基体进行渗碳，加速碳元素的固溶，防止炭化物析出，然后再在氧气和空气的氛围下进行第二次保温处理可减弱碳元素聚集，通过上述两次保温处理有利于进一步优化钢板的抗拉强度，同时还可有效改善产品的断裂伸长率和高温耐磨性能，可更好满足对耐高温磨损要求较高的工况，同时本发明提供的热轧钢板的制备方法，生产成本低、加工容易，可大大提高加工效率。
本发明提供的热轧钢板的制备方法，进一步的，通过将竹炭置于硫酸锌溶液中进行浸泡，使硫酸锌充分负载于竹炭上，将改性的竹炭作为催化剂相对于单独使用硫化锌，获得的钢板在具有较优抗拉强度的同时兼具较好的断裂伸长率以及高温耐磨性能。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供一种热轧钢板的制备方法，所述热轧钢板的化学成分以质量百分比计为：C：0.08％、Si：0.012％、Mn：0.32％、Als 0.025％、P：0.02％、S：0.022％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；所述热轧钢板的制备方法包括如下步骤：
1)按配方比例称取各组分原料，然后进行冶炼，获得的钢水连铸成50mm厚的铸坯，然后将铸坯在1230℃下保温3h，然后再进行粗轧、精轧，粗轧开轧温度1080℃，粗轧最后一道次压下量22％，粗轧总压下量66％；精轧开轧目标温度890℃，终轧目标温度885℃；最后将铸坯空冷至室温；
2)将经步骤1)处理后得到的铸坯置于加热炉中，向加热炉中加入改性竹炭(改性竹炭的加入量占铸坯质量的0.012％)，然后再向加热炉中通入甲烷和空气的混合气体(甲烷和空气的体积比为1.1:30)，在720℃下进行第一次保温28h，保温结束后停止向加热炉中通入混合气体，将铸坯冷却至510℃，然后向加热炉中通入氧气和空气的混合气体(氧气和空气的体积比为1.6:5)，在510℃下进行第二次保温1h，第二次保温结束后，空冷至室温即得。
所述改性竹炭的制备方法包括如下步骤：将竹炭置于硫酸锌溶液中进行浸泡3h，硫酸锌溶液的浓度为9wt％，竹炭和硫酸锌溶液的质量比为1.2:10，浸泡结束后过滤，滤饼在90℃下真空干燥5h，得到所述改性竹炭。
实施例2
本实施例提供一种热轧钢板的制备方法，所述热轧钢板的化学成分以质量百分比计为：C：0.08％、Si：0.012％、Mn：0.32％、Als 0.025％、P：0.02％、S：0.022％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；所述热轧钢板的制备方法包括如下步骤：
1)按配方比例称取各组分原料，然后进行冶炼，获得的钢水连铸成50mm厚的铸坯，然后将铸坯在1230℃下保温3h，然后再进行粗轧、精轧，粗轧开轧温度1080℃，粗轧最后一道次压下量22％，粗轧总压下量66％；精轧开轧目标温度890℃，终轧目标温度885℃；最后将铸坯空冷至室温；
2)将经步骤1)处理后得到的铸坯置于加热炉中，向加热炉中加入改性竹炭(改性竹炭的加入量占铸坯质量的0.015％)，然后再向加热炉中通入甲烷和空气的混合气体(甲烷和空气的体积比为1.1:30)，在720℃下进行第一次保温28h，保温结束后停止向加热炉中通入混合气体，将铸坯冷却至510℃，然后向加热炉中通入氧气和空气的混合气体(氧气和空气的体积比为1.6:5)，在510℃下进行第二次保温1h，第二次保温结束后，空冷至室温即得。
所述改性竹炭的制备方法包括如下步骤：将竹炭置于硫酸锌溶液中进行浸泡3h，硫酸锌溶液的浓度为9wt％，竹炭和硫酸锌溶液的质量比为1.2:10，浸泡结束后过滤，滤饼在90℃下真空干燥5h，得到所述改性竹炭。
实施例3
本实施例提供一种热轧钢板的制备方法，所述热轧钢板的化学成分以质量百分比计为：C：0.08％、Si：0.012％、Mn：0.32％、Als 0.025％、P：0.02％、S：0.022％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；所述热轧钢板的制备方法包括如下步骤：
1)按配方比例称取各组分原料，然后进行冶炼，获得的钢水连铸成50mm厚的铸坯，然后将铸坯在1230℃下保温3h，然后再进行粗轧、精轧，粗轧开轧温度1080℃，粗轧最后一道次压下量22％，粗轧总压下量66％；精轧开轧目标温度890℃，终轧目标温度885℃；最后将铸坯空冷至室温；
2)将经步骤1)处理后得到的铸坯置于加热炉中，向加热炉中加入改性竹炭(改性竹炭的加入量占铸坯质量的0.02％)，然后再向加热炉中通入甲烷和空气的混合气体(甲烷和空气的体积比为1.1:30)，在720℃下进行第一次保温28h，保温结束后停止向加热炉中通入混合气体，将铸坯冷却至510℃，然后向加热炉中通入氧气和空气的混合气体(氧气和空气的体积比为1.6:5)，在510℃下进行第二次保温1h，第二次保温结束后，空冷至室温即得。
所述改性竹炭的制备方法包括如下步骤：将竹炭置于硫酸锌溶液中进行浸泡3h，硫酸锌溶液的浓度为9wt％，竹炭和硫酸锌溶液的质量比为1.2:10，浸泡结束后过滤，滤饼在90℃下真空干燥5h，得到所述改性竹炭。
对比例1
本对比例提供一种热轧钢板的制备方法，其与实施例1的区别在于，步骤2)中将改性竹炭替换为硫酸锌粉末。
对比例2
本对比例提供一种热轧钢板的制备方法，其与实施例1的区别在于，步骤2)中将经步骤1)处理后得到的铸坯置于加热炉中，向加热炉中加入改性竹炭(改性竹炭的加入量占铸坯质量的0.01％)，然后再向加热炉中通入甲烷和空气的混合气体(甲烷和空气的体积比为1.1:30)，在720℃下进行第一次保温28h，保温结束后向加热炉中通入的混合气体中甲烷和空气的体积比变为1.1:100，然后在510℃下进行第二次保温1h，第二次保温结束后停止向加热炉中通入混合气体，空冷至室温即得。
对比例3
本对比例提供一种热轧钢板的制备方法，其与实施例1的区别在于不对步骤2)获得的铸坯进行步骤2)的处理。
测试例1
对上述实施例和对比例制备得到的热轧钢板的抗拉强度和断裂伸长率进行测试，测试结果如表1所示。
表1
钢板厚度/mm 抗拉强度(MPa) 断裂伸长率/％
实施例1 5 386 44.5
实施例2 5 389 44.6
实施例3 5 390 44.1
对比例1 5 371 41.1
对比例2 5 378 38.7
对比例3 5 354 37.2
测试例2
对上述实施例1和对比例制备得到的热轧钢板的高温耐磨性能进行测试，测试实验在820℃、氮气气体的氛围下，以滚-滑形式进行，以本发明实施例1和对比例制备得到的钢板作为试验件，试验件的规格尺寸一致，磨损载荷为85N，磨损周期为30min，计算磨损量，磨损量＝试验前试验件质量-试验后试验件质量，测试结果如表2所示。
表2
磨损量/g
实施例1 0.112
对比例1 0.378
对比例2 0.351
对比例3 0.573
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种热轧钢板的制备方法，其特征在于，所述热轧钢板的化学成分以质量百分比计为：C：0.01-0.1％、Si：0.01-0.02％、Mn：0.3-0.5％、Als 0.015-0.03%、P：≤0.025％、S：≤0.025％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；所述热轧钢板的制备方法包括如下步骤：
1）按配方比例称取各组分原料，然后进行冶炼，获得的钢水连铸成铸坯，然后将铸坯在1200-1250℃下进行加热保温，然后再进行粗轧、精轧，空冷至室温；
2）将经步骤1）处理后得到的铸坯置于加热装置中，向加热装置中加入改性竹炭，然后再向加热装置中通入甲烷和空气的混合气体，控制混合气体中甲烷和空气的体积比为（0.9-1.1）:30，在700-750℃下进行第一次保温24-30h，保温结束后停止向加热装置中通入上述混合气体，将铸坯冷却至480-520℃，然后向加热装置中通入氧气和空气的混合气体，并控制混合气体中氧气和空气的体积比为（1.5-1.7）:5，在480-510℃下进行第二次保温1-1.5h，第二次保温结束后，空冷至室温，得到所述热轧钢板；
步骤2）中，所述改性竹炭的制备方法包括如下步骤：将竹炭置于硫酸锌溶液中进行浸泡，浸泡结束后过滤，滤饼干燥，得到所述改性竹炭；
所述竹炭和硫酸锌溶液的质量比为（0.8-1.5）:10；
所述硫酸锌溶液的浓度为8-10wt%；
浸泡时间为1-3h；滤饼干燥温度为85-95℃，干燥时间为3-6h。
2.根据权利要求1所述的热轧钢板的制备方法，其特征在于，粗轧开轧温度1070-1090℃，粗轧最后一道次压下量20-22%，粗轧总压下量65-67%。
3.根据权利要求1所述的热轧钢板的制备方法，其特征在于，精轧开轧目标温度890-895℃，终轧目标温度885-890℃。
4.根据权利要求1所述的热轧钢板的制备方法，其特征在于，所述改性竹炭的加入量占铸坯质量的0.008-0.02%。
5.根据权利要求1所述的热轧钢板的制备方法，其特征在于，步骤1）中将铸坯在1200-1250℃下保温1-4h。
6.一种低成本高质量SPHC板坯，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到。
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