CN1466503A - 生产钢带的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了钢带和生产钢带的方法。生产钢带的方法包括将熔融的钢连续地铸造成钢带，所述熔融钢所包括的2.0重量％或更少的残留物浓度是考虑要使最终的钢带具有达到所希望的屈服强度的显微结构来选择的。该方法还包括在850℃～400℃的温度范围内冷却钢带，将钢带的奥氏体转换为铁素体。利用这种方法可以生产屈服强度得到改善的铸造钢带。

Description

生产钢带的方法
本申请对2000年10月2日提出的澳大利亚临时专利申请PR 0460号有优先权。
技术领域
本发明涉及一种生产钢带的方法和根据该方法生产的铸造钢带。
更具体地说，本发明涉及在连续式钢带铸造机中生产钢带。
背景技术
本说明书中所用的术语“钢带”是指产物的厚度为5mm或更小。
申请人在双辊子式铸造机形式的连续钢带铸造机中铸造钢带的领域进行了广泛的研发工作。
广义地说，在双辊子式铸造机中连续地铸造钢带包括将熔融的钢放入相反方向转动的二个水平铸造辊子之间。该二个辊子是内部水冷的，使金属壳可在运动的辊子表面上凝固，并在辊子之间的辊缝处靠紧在一起，形成凝固的钢带。该钢带从辊子之间的辊缝向下输送。所用的术语“辊缝”是指滚子靠得最近的一般区域。熔融的金属可从钢水包倒入一个较小的容器中，再从该容器通过位于辊缝上面的金属输出喷嘴流入辊子之间的辊缝中，形成一个熔融金属的铸造池。该铸造池支承在位于辊缝上面的铸造辊子表面上，并沿着辊缝长度延伸。虽然，提出过另一种装置-例如电磁挡板，但通常这个铸造池限制在与辊子的端面滑动接合的侧板或栓板之间，以遮断铸造池的两个末路，以防止溢流。在美国专利5184668，5277243和5934359中说明了用这种双辊子式铸造机铸造钢带的问题。
钢成分的残留物的浓度对最终形成的显微结构有很大影响，并可影响铸造钢带的屈服强度性质。具体地说，残留物的浓度较高可以使用较低的冷却速度，使钢带在850℃～400℃的温度范围内，从奥氏体转换为铁素体，使铸造钢带具有屈服强度高的显微结构。转换的温度范围是在850℃～400℃范围内，而不是整个温度范围。精确的转换温度范围随着钢的化学成分和加工特性而变化。
发明内容
本发明提供了一种生产钢带的方法，它包括下列步骤：(a)连续地将熔融的钢铸造成钢带，所述熔融的钢包括钢成分的残留物浓度应考虑最终的钢带具有所要求的屈服强度的显微结构来选择；和(b)在850℃～400℃的温度范围内冷却铸造钢带，将钢带中的奥氏体晶粒转换为铁素体。
连续铸造机可以为双辊子式铸造机。
术语“残留物”包括通常是标准的炼钢过程产生的较小量的一类元素(例如，铜、锡、锌、镍、铬和钼)。作为例子，这些元素可以是使用废钢生产钢的结果。
在一个实施例中，残留物的总量为1.2重量％或更少。当希望屈服强度高达和超过700MPa的较硬的钢带时，这些残留物的总量可达2.0重量％。这个重量％是包括由废钢和炼钢过程得到的残留物在钢带中的总重量％。
在一个实施例中，在步骤(a)中生产的铸造钢带的厚度不大于2mm。
在一个实施例中，在步骤(a)中生产的铸造钢带包括柱状奥氏体晶粒。
钢可为低碳钢。术语“低碳钢”是指具有下列重量％成分的钢：
C：0.02～0.08
Si：0.5或更小
Mn：1.0或更小
残留物：1.2或更少；和
Fe：剩余部分
低碳钢可以为硅/锰镇静钢，其按重量计的成分如下：
碳0.02～0.08％
锰0.30～0.80％
硅0.10～0.40％
硫0.002～0.05％
铝小于0.01％
低碳钢可以为铝镇静钢，按重量％计，铝镇静低碳钢具有下列成分：
碳0.02～0.08％
锰最大0.40％
硅最大0.05％
硫0.002～0.05％
铝最大0.05％
铝镇静钢可用钙处理。
该方法还可包括，在步骤(a)之后和步骤(b)之前，在线热轧铸造钢带的步骤。
步骤(b)包括以选择的至少为0.01℃/秒的冷却速度，冷却铸造钢带，将钢带的奥氏体转换为铁素体，以形成能产生所需要的铸造钢带的屈服强度的显微结构；该显微结构可从下列的组中选择：(i)主要为多边形铁素体；(ii)多边形铁素体和低温转换产物的混合物；和(iii)主要为低温转换产物。
应当理解，本发明的大部分实施例具有(ii)和(iii)形式的显微结构。
术语“低温转换产物”包括Widmanstatten铁素体、针形铁素体、贝氏体和马氏体。
为了更充分地说明本发明，下面将参照附图说明一个例子，其中：
附图说明
图1表示包括在线热轧机和卷取机的钢带铸造装置；
图2表示双辊子式钢带铸造机的详细结构；和
图3表示残留物对铸造钢带的屈服强度的影响。
发明的详细说明
下面的说明是在使用双辊子式铸造机的连续钢带铸造范围内进行的。本发明不是仅限于使用双辊子式铸造机，并可以扩展至其他形式的连续钢带铸造机。
图1表示可根据本发明生产钢带的生产线的顺序部分。图1和图2表示双辊子式铸造机11生产的铸造钢带12，在输送通道10中，在导向台面13上通至包括夹紧滚子14A的夹紧滚子座14。在从夹紧滚子座14出来后，钢带通入热轧机16中。热轧机包括二个压延辊子16A和支承辊子16B，可对钢带进行热轧，减少其厚度。热轧的钢带在输送台面17上通过，由水射流18强迫进行冷却，然后通过包括二个夹紧滚子20A的夹紧滚子座20，通向卷取机19。
如图2所示，双辊子式铸造机11包括一个主要机架21，它支承着二个具有铸造表面22A的平行的铸造辊子22。在铸造工作过程中，熔融金属从钢水包(没有示出)送至浇口盘23，再通过耐火材料的管套24进入分配器25。然后又通过金属输送喷嘴26送入铸造辊子22之间的辊缝27中。输送至辊缝27的熔融金属在辊缝上面形成一个池30，该池在辊子的末端受二块侧向封闭挡板或平板28限制。该平板28由包括与该侧平板座连接的液压缸部件的推力器(没有示出)加在铸造辊子的末端。池30的上表面(一般称为“新月”形平面)可在输送喷嘴的下端上面升高，使输送喷嘴的下端浸入该池内。
铸造辊子22是水冷的，使熔融金属壳在运动的辊子表面上凝固，并在辊子之间的辊缝27处靠紧在一起，形成凝固的钢带12。凝固的钢带再从辊子之间的辊缝向下输送。
双辊子式铸造机可以为在美国专利5184668和5277243中或美国专利5488988中所示和详细说明的形式。有关该铸造机的详细结构可参考这些专利，这不是本发明的一部分。
一般，从双辊子式铸造机通过的钢带温度大约为1400℃，而在热轧机中的钢带温度大约为900～1100℃。钢带的宽度在0.9m～2.0m范围内，厚度在0.7mm～2.0mm范围内。钢带速度大约为1.0m/sec。
钢带在850℃～400℃的温度范围内，从奥氏体转换为铁素体的冷却速度可选择为至少是0.01℃/秒，最好至少是0.1℃/秒，也可以超过100℃/秒。对低碳钢采用这种冷却速度，可以生产出具有下述显微结构的铸造钢带：
(i)主要为多边形的铁素体；
(ii)多边形铁素体和低温转换产物(例如针形铁素体，Widmanstatten铁素体和贝氏体)的混合物；和
(iii)主要为低温转换产物。
应当理解，本发明大多数实施例的显微结构为(ii)和(iii)形式的。
在低碳钢情况下，这种显微结构范围可产生超过450MPa的屈服强度。
应考虑为达到钢带所要求的机械性质所需的铸造钢带的最终显微结构，来选择钢的成分的残留物的浓度。
本发明根据实验工作发现，残留物的量大(0.2％Cr，0.2％Ni，0.2％Mo，0.4％Cu，0.2％Sn)，可使钢带的显微结构改善。
实验发现，在75m/min的速度下钢带的奥氏体显微结构与没有残留物的钢带的显微结构相同。然而，当以10～15℃/秒的标准冷却速度冷却带有残留物的铸造钢带时，所得出的最终的显微结构，与在同样的冷却速度下，没有残留物的铸造钢带的显微结构非常不相同。
带有残留物的冷却铸造钢带的所观察到的显微结构，主要为贝氏体，只有沿着先前的奥氏体晶粒边界出现一个晶粒边界铁素体的薄带。这说明残留物的存在严重抑制铁素体的转换。所得到的产物的机械性质非常理想，一般屈服强度为540MPa，拉伸强度为650MPa，总伸长为15％。过去，这种性质是通过微量合金化来达到的，这使铸造钢带的生产成本大大增加。
残留物的作用是通过降低奥氏体向铁素体的转换温度和减缓多边形铁素体形成的运动动力，以增加低温转换产物(特别是贝氏体)的比例。
这个发现的一个(但不是唯一的一个)重要结果是，增加残留物的浓度将减少从奥氏体转换为铁素体，形成具有大的屈服强度所需的显微结构所要求的冷却速度。
在不偏离本发明的精神和范围的条件下，如上所述，可以对本发明作许多改进。

Claims (26)

1.一种生产钢带的方法，它包括下列步骤：
(a)连续地将熔融的钢铸造成包括奥氏体晶粒的钢带，所述熔融的钢包括的残留物浓度应考虑最终的钢带具有所要求的屈服强度的显微结构来选择；和
(b)在850℃～400℃的温度范围内冷却铸造钢带，将钢带中的奥氏体晶粒转换为铁素体。
2.如权利要求1所述的方法，其特征为，残留物的总量为2.0重量％或更少。
3.如权利要求1所述的方法，其特征为，残留物的总量为1.2重量％或更少。
4.如上述权利要求中任何一条所述的方法，其特征为，在步骤(a)中生产的铸造钢带的厚度不大于2mm。
5.如上述权利要求中任何一条所述的方法，其特征为，步骤(a)中生产的铸造钢带包括柱状的奥氏体晶粒。
6.如上述权利要求中任何一条所述的方法，其特征为，钢为低碳钢。
7.如权利要求6所述的方法，其特征为，低碳钢为硅/锰镇静钢。
8.如权利要求7所述的方法，其特征为，按重量％计，硅/锰镇静钢包括：
碳0.02～0.08％
锰0.30～0.80％
硅0.10～0.40％
硫0.002～0.05％
铝小于0.01％
9.如权利要求1～6中任何一条所述的方法，其特征为，低碳钢为铝镇静钢。
10.如权利要求9所述的方法，其特征为，按重量％计，铝镇静低碳钢具有下列成分：
碳0.02～0.08％
锰最大0.40％
硅最大0.05％
硫0.002～0.05％
铝最大0.05％
11.如上述权利要求中任何一条所述的方法，其特征为，连续铸造机为双辊子式铸造机。
12.如上述权利要求中任何一条所述的方法，其特征在于，它还包括，在步骤(b)之前，在线热轧步骤(a)中的铸造钢带的步骤。
13.如上述权利要求中任何一条所述的方法，其特征为，步骤(b)包括850℃～400℃的温度范围内，以选择的至少为0.01℃/秒的冷却速度，冷却铸造钢带，将钢带的奥氏体转换为铁素体，以形成能产生所需要的铸造钢带的屈服强度的显微结构；该显微结构可从下列的组中选择：
(i)主要为多边形铁素体；
(ii)多边形铁素体和低温转换产物的混合物；和
(iii)主要为低温转换产物。
14.如权利要求13所述的方法，其特征为，选择冷却速度，使显微结构为(ii)中的多边形铁素体与低温转换产物的混合物，或者为(iii)中的主要为低温转换产物。
15.一种用下列步骤生产的铸造钢带：
(a)连续地将熔融的钢铸造成包括奥氏体晶粒的钢带，所述熔融的钢包括的残留物浓度应考虑最终的钢带具有所要求的屈服强度的显微结构来选择；和
(b)在850℃～400℃的温度范围内冷却铸造钢带，将钢带中的奥氏体晶粒转换为铁素体。
16.如权利要求15所述的铸造钢带，其特征为，残留物的总量为2.0重量％或更少。
17.如权利要求15所述的铸造钢带，其特征为，残留物的总量为1.2重量％或更少。
18.如权利要求15～17中任何一条所述的铸造钢带，其特征为，步骤(a)中生产的铸造钢带包括柱状的奥氏体晶粒。
19.如权利要求15～18中任何一条所述的铸造钢带，其特征为，钢为低碳钢。
20.如权利要求19所述的铸造钢带，其特征为，低碳钢为硅/锰镇静钢。
21.如权利要求20所述的铸造钢带，其特征为，按重量％计，硅/锰镇静钢包括：
碳0.02～0.08％
锰0.30～0.80％
硅0.10～0.40％
硫0.002～0.05％
铝小于0.01％
22.如权利要求18所述的铸造钢带，其特征为，低碳钢为铝镇静钢。
23.如权利要求22所述的铸造钢带，其特征为，按重量％计，铝镇静低碳钢具有下列成分：
碳0.02～0.08％
锰最大0.40％
硅最大0.05％
硫0.002～0.05％
铝最大0.05％
24.如权利要求15～23中任何一条所述的铸造钢带，它还包括，在步骤(b)之前，在线热轧步骤(a)中的铸造钢带的步骤。
25.如权利要求15～24中任何一条所述的铸造钢带，其特征为，步骤(b)包括850℃～400℃的温度范围内，以选择的至少为0.01℃/秒的冷却速度，冷却铸造钢带，将钢带的奥氏体转换为铁素体，以形成能产生所需要的铸造钢带的屈服强度的显微结构；该显微结构可从下列的组中选择：
(i)主要为多边形铁素体；
(ii)多边形铁素体和低温转换产物的混合物；和
(iii)主要为低温转换产物。
26.如权利要求25所述的铸造钢带，其特征为，选择冷却速度，使显微结构为(ii)中的多边形铁素体与低温转换产物的混合物，或者为(iii)中的主要为低温转换产物。
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