專利名稱：一種屈服強度≥500MPa級超薄熱軋板帶及其制造方法
技術領域：
本發明涉及熱軋鋼板及制造方法，具體地指屈服強度> 500MPa級超薄熱軋板帶及其制造方法，其適用于制造載重汽車、特種集裝箱、轎車零部件，且厚度規格不超過I. 4mm的鋼板。
背景技術：
隨著經濟發展，對石油的依賴也越來越嚴重，同時環保的意識也不斷增加。在這種趨勢下，很多行業對結構件都有“以薄代厚”的要求，同時也希望采用價格相對便宜的熱軋材“以熱代冷”來替代冷軋材。特別是在載重汽車、特種集裝箱、轎車零部件等領域，對高強超薄熱軋材的需求與日俱增。這些用戶希望該鋼具有超薄的規格，較高的強度，優良的延伸 率，良好的冷彎和焊接性能。目前，熱連軋產線生產屈服強度彡500MPa級高強度產品厚度規格均大于2.Omm,即使采用先進薄板坯連鑄連軋工藝，生產該強度級別產品的厚度規格也大于I. 4_，還未有
I.4mm以下超薄規格產品的報道，這嚴重限制了我國超薄高強鋼的應用和發展。采用超薄高強熱軋材代替部分厚規格普碳鋼，可以減輕運輸設備重量，節約能源；同時也可代替部分同規格冷軋板，不但成型性得到極大改善，還可降低采購成本。經初步檢索，中國專利公開號為CN 100540165C的專利文獻，其公開了一種薄板坯連鑄連軋生產薄帶鋼卷方法，能生產出厚度規格為I. 2^1. 5mm的熱軋板。但該專利中未提到鋼種的強度級別，而強度越高，厚度越薄，生產難度越大。中國專利公開號為CN 101818299么的文獻公開了一種通過添加(、5丨、111元素，經薄板坯連鑄連軋成抗拉強度50(T600MPa，厚度規格為I. (Γ2. Omm的薄規格鋼材。該專利文獻公開的是鋼板屈服強度僅為435 465MPa，屈服強度較低。中國專利公開號為CN 101538680A的文獻公開了一種通過添加Nb+Ti元素，經薄板坯連鑄連軋成屈服強度59(T660MPa，厚度規格為I. 4^9. Omm的薄規格高強鋼。該發明添加Nb元素，不但增加生產成本，而且Nb元素會使鋼板成品產生嚴重的邊裂，降低成材率。中國專利公開號為CN 102011056A的文獻公開了一種通過添加Cr、Ti元素，經熱車U冷軋和退火而成，得到屈服強度550MPa的冷軋鋼材。該專利添加有O. 25、. 80%的Cr，成本高，采用冷軋生產工藝，工序延長，成材率低。
發明內容
本發明的目的是提供一種合金元素添加少、生產流程短、屈服強度彡500MPa，抗拉強度彡600MPa，延伸率A彡20%、產品厚度規格彡I. 4毫米、并具有良好的冷成型和焊接性能的熱軋板帶及其制造方法。實現上述目的的措施
一種屈服強度> 500MPa級超薄規格熱軋板帶，其化學成分及重量百分比含量為C 0. 02 O. 07 % ；Si 彡 O. 50 % ；Μη :0· 5(Γ · 40 % ；Ρ 彡 O. 030 % ；S 彡 O. 010% ；Ti O.03 O. 11% ；Als 0. ΟΓΟ. 20 % ；Ν S O. 005 % ；0 S O. 004%，其它為 Fe 及不可避免的夾雜元素。一種屈服強度> 500MPa級超薄規格熱軋板帶，其化學成分及重量百分比含量為C 0. 17 O. 20 % ；Si O. 50 % ；Μη :0· 50 0· 90 % ；Ρ ^ O. 030 % ;S :彡 O. 010 % ；Ti
O.03 O. 08% ；Als 0. ΟΓΟ. 20 % ；Ν :彡 O. 005 % ；0 :彡 O. 004 %，其它為 Fe及不可避免的夾雜元素。制造上述一種屈服強度彡500MPa級超薄規格熱軋板帶的方法，其工藝
鐵水脫硫一轉爐吹煉一吹氬一LF爐精煉一連鑄一旋轉除鱗一均熱爐均熱一高壓水除
鱗一7機架精軋一層流冷卻一卷取；并控制如下參數
連鑄時采用兩段液芯壓下，鑄坯厚度從9(Tl00mm壓減至5(T55mm ；
控制除鱗高壓水壓力為3(T38MPa ；
均熱爐出爐溫度控制為118(Tl250°C ；
7機架精軋各道次的道次壓下率及軋制溫度分別為Fl =50^60%, 1040^10800C ；F2 50 60 %，1000 1050 °C ；F3 :40 50 %，960 1030 °C ；F4 :40 50 %，940 990 °C ；F5 :25 35 %，930^9800C ；F6 :20^35%,890^960°C ；F7 10^20%,870^930°C ；
終軋溫度控制為87(T930°C ；
卷取溫度控制為56(T680°C ；
在層流冷卻時，帶鋼頭部l(Tl5m不進行冷卻，之后，再打開層流冷卻水進行冷卻，其冷卻速度控制為3(T70°C /秒；
卷取之后，采用保溫罩保溫至少I個小時。其特征在于均熱爐出爐溫度控制在120(Tl250°C。其特征在于終軋溫度控制為88(T910°C。其特征在于卷取溫度控制為58(T640°C。其特征在于層流冷卻速度控制為4(T60°C /秒。本發明中各元素及主要工藝參數的作用及機理
C :是鋼中最經濟、最基本的強化元素，通過固溶強化和析出強化作用以提高鋼的強度，但過高的碳含量會對焊接產生不良的影響，而且含C量為O. 08、. 16%進入包晶區，影響CSP產線連鑄生產，因此本發明采用碳含量為O. 02 O. 07 丨％和O. 17 O. 20% ；
Si :在鋼中起固溶強化作用，并能提高鋼質純凈度和脫氧，但含量太高會降低鋼的韌性，而且容易使鋼板表面產生紅鐵皮等表面缺陷，因此本發明Si含量< O. 50 % ；
Mn :可以溶入鐵素體，提高鋼的強度，還能與S形成MnS，以消除S的有害作用。本發明采用O. 5(Tl. 40 %Μη即可達到所需要的強度。S、O、N :為鋼中的有害元素，它們的存在會嚴重降低Ti的有效含量，從而降低TiC的析出強化，因此，本發明中嚴格控制S、O、N的含量，即S O. 010 %，N O. 005 %，O (O.004 %。Ti :是強碳化物的形成元素，TiC能有效釘扎奧氏體晶界，有效控制奧氏體晶粒長大，而且TiC在晶粒內的析出能顯著增強鋼的強度。在嚴格控制鋼中S、0、N含量，采用合理的控軋控冷工藝情況下，采用O. 03、. ll%Ti即可達到所需要的強度。主要工藝及參數均熱爐出爐溫度必須使已經存在的大部分TiC再度固溶，然后在軋制和卷取過程中析出，起到晶粒細化和析出強化等作用。含Ti鋼加熱溫度在118(Tl250°C時，隨著加熱溫度的上升，強度也逐步提高；最佳的均熱爐出爐溫度控制在120(Tl250°C。終軋溫度含Ti鋼在奧氏體溫度區軋制時，采用較低的軋制溫度，將加大材料在非再結晶奧氏體區的變形，增加變形奧氏體中的位錯，促進得到細晶粒轉變組織，加強了細晶強化。若軋制溫度過高，則會使材料在軋制時處于再結晶態或不完全再結晶態，可能導致晶粒細化不夠甚至混晶而影響成形和沖擊性能。而終軋溫度過低，則會加大軋鋼設備軋制力，消耗過多的能量，因此終軋溫度控制為87(T930°C時較合理；最佳終軋溫度控制在88(T910°C。層流冷卻速度冷卻速度越快，通過相變溫度區的過冷度越大，將降低Y — α的相變溫度Ar3,提高鐵素體的形核速率并降低鐵素體晶粒的長大速率，從而使鐵素體晶粒得到細化；同時也會抑制冷卻過程中TiC在晶界的析出，這使得對析出強化貢獻更大的鐵素體區晶粒內的析出加強。但當冷卻速度過快時，會影響TiC析出量，從而影響強度的提高， 因此冷卻速度控制為3(T70°C /秒，最佳層流冷卻速度控制在4(T60°C /秒。卷取溫度在較低的溫度卷取(如550°C)時，微合金的析出物主要是在位錯線上析出，而且析出物的數量也較少；在較高溫度下卷取(如640°C)，析出物主要在鐵素體的基體上，析出物數量也較多。因此卷取溫度控制為56(T680°C，最佳的卷曲溫度為58(T640°C。由于超薄規格熱軋帶鋼厚度僅為I. (Tl. 4_，一經層流冷卻后，其返紅溫度較小，卷取之后采用保溫罩保溫不低于I個小時，可以增加鋼卷在TiC最大形核率溫度附近停留更長的時間，從而保證本發明鋼中TiC充分析出，增加帶鋼強度的均勻性。本發明與現有技術相比，其特點
(O成分簡單，無需添加Cu、Cr、Mo、Nb等貴金屬，僅采用Ti微合金化生產屈服強度彡500MPa級的高性能鋼板；
(2)由于控制鋼中S、N、O 的范圍，SP S 彡 O. 010%, N O. 005%, O S O. 004 %。從而提高了有效Ti含量，即TiC的析出強化效果；
(3)本發明在保證力學性能，尤其是屈服強度>500MPa的前提下，鋼板的厚度能軋制薄至I. 4mm以下,甚至到I. Omm,而且板型良好；
(4)整卷性能穩定，在軋制方向和板寬方向上的強度波動范圍能由IOOMPa以上控制在50 MPa以內;
(5 )工藝流程短，無需經冷軋及退火工序，具有明顯的成本優勢。
附圖為本發明的金相組織圖。
具體實施例方式下面對本發明予以詳細描述。本發明各實施例按照以下步驟生產
鐵水脫硫一轉爐吹煉一吹氬一LF爐精煉一連鑄一旋轉除鱗一均熱爐均熱一高壓水除鱗一7機架精軋一層流冷卻一卷取；并控制如下參數連鑄時采用兩段液芯壓下，鑄坯厚度從9(Tl00mm壓減至5(T55mm ；
控制除鱗高壓水壓力為3(T38MPa ；
均熱爐出爐溫度控制為118(Tl250°C ；
7機架精軋各道次的道次壓下率及軋制溫度分別為Fl =50^60%, 1040^10800C ；F2 50 60 %，1000 1050 °C ；F3 :40 50 %，960 1030 °C ；F4 :40 50 %，940 990 °C ；F5 :25 35 %，930^9800C ；F6 :20^35%,890^960°C ；F7 10^20%,870^930°C ；
終軋溫度控制為87(T930°C ；
卷取溫度控制為56(T680°C ；
在層流冷卻時，帶鋼頭部l(Tl5m不進行冷卻，之后，再打開層流冷卻水進行冷卻，其冷卻速度控制為3(T70°C /秒；
卷取之后，采用保溫罩保溫至少I個小時。表I為本發明各實施例及對比例的化學成分取值列表；
表2為本發明各實施例及對比例的主要工藝參數列表；
表3為本發明各實施例及對比例性能檢測情況列表；
表4為本發明實施例4和對比例2在軋制方向不同長度上的性能列表；
表5為本發明實施例4和對比例4在不同部位板寬方向上的性能列表。表I本發明各實施例及對比例的化學成分取值表(wt%)
權利要求
1.一種屈服強度> 500MPa級超薄規格熱軋板帶，其化學成分及重量百分比含量為C 0. 02 O. 07 % ；Si ≤ O. 50 % ；Μη :0· 50 1· 40 % ；Ρ ^ O. 030 % ；S ^ O. 010% ；Ti 0.03 0· 11% ；Als 0. ΟΓΟ. 20 % ；Ν :≤ O. 005 % ；0 :≤ O. 004%，其它為 Fe 及不可避免的夾雜元素。
2.一種屈服強度> 500MPa級超薄規格熱軋板帶，其化學成分及重量百分比含量為C 0. 17 O. 20 % ；Si O. 50 % ；Μη :0· 50 0· 90 % ；Ρ ^ O. 030 % ;S :≤ O. 010 % ；Ti O.03 O. 08% ；Als 0. ΟΓΟ. 20 % ；Ν :≤ O. 005 % ；0 :≤ O. 004 %，其它為Fe及不可避免的夾雜元素。
3.制造權利要求I和2所述的一種屈服強度>500MPa級超薄規格熱軋板帶的方法，其 工藝 鐵水脫硫一轉爐吹煉一吹氬一LF爐精煉一連鑄一旋轉除鱗一均熱爐均熱一高壓水除鱗一7機架精軋一層流冷卻一卷取；并控制9(Tl00mm壓減至5(T55mm ； 控制除鱗高壓水壓力為3(T38MPa ； 均熱爐出爐溫度控制為118(Tl250°C ； 7機架精軋各道次的道次壓下率及軋制溫度分別為Fl =50^60%, 1040^10800C ；F2 50 60 %，1000 1050 °C ；F3 :40 50 %，960 1030 °C ；F4 :40 50 %，940 990 °C ；F5 :25 35 %，930^9800C ；F6 :20^35%,890^960°C ；F7 10^20%,870^930°C ； 終軋溫度控制為87(T930°C ； 卷取溫度控制為56(T680°C ； 在層流冷卻時，帶鋼頭部l(Tl5m不進行冷卻，之后，再打開層流冷卻水進行冷卻，其冷卻速度控制為3(T70°C /秒； 卷取之后，采用保溫罩保溫至少I個小時。
4.如權利要求3所述的制造一種屈服強度>500MPa級超薄規格熱軋板帶的方法，其特征在于均熱爐出爐溫度控制在12(ΚΓ1250 。
5.如權利要求3所述的制造一種屈服強度>500MPa級超薄規格熱軋板帶的方法，其特征在于終軋溫度控制為88(T910°C。
6.如權利要求3所述的制造一種屈服強度>500MPa級超薄規格熱軋板帶的方法，其特征在于卷取溫度控制為58(T640°C。
7.如權利要求3所述的制造一種屈服強度>500MPa級超薄規格熱軋板帶的方法，其特征在于層流冷卻速度控制為4(T60°C /秒。
全文摘要
一種屈服強度≥500MPa級超薄規格熱軋板帶，其化學成分及重量百分比含量為C0.02~0.07%；Si≤0.50%；Mn0.50~1.40%；P≤0.030%；S≤0.010%；Ti0.03~0.11%；Als0.01~0.20%；N≤0.005%；O≤0.004%或化學成分及重量百分比含量為C0.17~0.20%；Si≤0.50%；Mn0.50~0.90%；P≤0.030%；S≤0.010%；Ti0.03~0.08%；Als0.01~0.20%；N≤0.005%；O≤0.004%；工藝鐵水脫硫→轉爐吹煉→吹氬→LF爐精煉→連鑄→旋轉除鱗→均熱爐均熱→除鱗→7機架精軋→層流冷卻→卷取。本發明不僅合金元素添加少，具有屈服強度≥500MPa力學性能，且產品厚度能≤1.4毫米，板型好，且生產流程短，并具有良好的冷成型和焊接性能。
文檔編號C21D8/02GK102839321SQ20121031748
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者梁文, 陳吉清, 張永錕, 劉志勇, 譚佳梅, 劉昌明, 張超, 陶軍暉, 李宇興 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司