釩微合金化600MPa級高強度打包帶用鋼及生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于冶金技術領域，涉及銀微合金化600MPa級打包帶用鋼及生產方法。
【背景技術】
[0002] 中高強度打包帶用鋼多以熱乳寬帶鋼為原料進行冷乳加工，由于熱乳寬帶鋼市場 價格高于中寬帶鋼，且部分用戶因冷乳機組較小，需要將寬帶鋼分條后乳制，進一步增加了 中寬帶鋼的生產成本。用戶希望采用價格較低的中寬帶鋼代替寬帶鋼原料來生產打包帶， 以降低其生產成本。根據市場調查中寬帶鋼打包帶用鋼有較大的市場開發潛力。
[0003] 目前國內鋼鐵企業生產高強度熱乳鋼帶，普遍采用添加鈮、或鈮加鈦微合金復合 強化體系，但中國是鈮資源貧乏國家，其主要產地為巴西、澳大利亞、加拿大等國家，尤其是 巴西冶金及礦業有限公司控制了世界85%的鈮生產，勢必導致鈮的價格壟斷，進而造成喪 失以鈮為原料產品價格的話語權，在一定程度上受制于人，生產成本也相對較高。同時，根 據當前許多專家、學者的大量研究，發現鈮對鋼的高溫延展性的影響最大，認為鈮加深了低 塑性溫度曲線，使低塑性溫度區更大、溫度更低，從而造成含鈮板坯最易產生質量缺陷，橫 裂紋的存在，不但增加板坯降級和報廢量，更嚴重的是會導致鋼板邊部組織異常，致密性 差，沖擊韌性和強度降低，因此為防止含鈮鋼表面橫裂紋需制定非常嚴苛的生產措施，勢必 加大板坯的生產難度及成本的上升。甚至有些鋼鐵企業采用切除角部的辦法來解決含鈮板 坯角部裂紋問題，造成大量經濟損失的同時，極大的延誤了生產時間，同時所帶來的交貨期 延長、占用庫存、人力資源等間接損失更是難以估量。同時，含Nb微合金鋼中部分鋼種熱送 熱裝生產過程中乳件表面易產生質量缺陷，成品鋼卷中部出現線狀和疤狀缺陷，嚴重時難 以修復、甚至報廢，從而造成巨大的經濟損失。
[0004] 我國釩資源非常豐富，無論是資源儲備，還是釩產量均位于世界第一位，原料資源 的保證，這就在一定程度上保證了含釩產品的價格擁有充分的自主權。鑒于此，采用釩微合 金化生產中寬帶鋼打包帶用鋼有較大的市場開發潛力。
【發明內容】
[0005] 本發明目的是提供一種釩微合金化600MPa級高強度打包帶用鋼的生產方法，通 過添加微合金釩代替進口的鈮元素，并配合控乳控冷工藝和低溫大壓下技術來控制各相的 比例，不僅使得在原料使用及價格方面擁有充分自主權，提高了板坯質量，降低了生產難度 及生產成本。同時，含釩鋼高溫溶解溫度比含鈮鋼低，加上采用熱送熱裝技術，大大降低了 加熱爐煤氣消耗，節約了能源，提高了生產率，并且實現了 600MPa級高強度打包帶所要求 的力學性能、微觀組織及其它綜合性能。
[0006] 本發明所采取的技術方案是：釩微合金化600MPa級高強度打包帶用鋼，所述 用鋼化學成分及質量百分比為：C:0. 16~0. 20%、Si:0. 12~0. 30%、Μη:0. 70~1. 0%、 P:彡 0· 025%、S:彡 0· 020%、V:0. 030-0. 060%、ALs:彡 0· 015%，余量為 Fe 和其它不可避免 的雜質。
[0007] 本發明還提供一種上述的銀微合金化600MPa級高強度打包帶用鋼的生產方法， 包括以下步驟：鐵水脫硫預處理、120噸轉爐冶煉、LF精煉、板坯連鑄保護澆注、鋼坯加熱爐 加熱、高壓水除鱗、控乳控冷、卷取、包裝、檢斤、入庫。
[0008] 本發明所述控乳控冷工序包括：粗乳乳制、熱卷箱、精乳機組乳制、層流冷卻。
[0009] 本發明所述精乳機組乳制工序中，精乳終乳溫度為850~890 °C。
[0010] 本發明所述控乳控冷工序中，熱乳總壓下率> 90%，后三道次總壓下量彡30%。
[0011] 本發明所述控乳控冷工序中，層流冷卻的冷卻速度為20~29 °C /s。
[0012] 本發明所述鋼坯加熱爐加熱工序中，加熱爐中鋼坯的出爐溫度為1180~1220°C。
[0013] 本發明所述卷曲工序中，卷曲溫度為610~660°C。
[0014] 本發明的成分設計：高強度打包帶用鋼的化學成分就是在常規強化元素 C、Mn的 基礎上增加微合金元素釩，添加釩的作用是通過形成V (C，N)影響鋼的組織和性能，主要在 奧氏體晶界的鐵素體中沉淀析出，在乳制過程中能抑制奧氏體的再結晶并阻止晶粒長大， 從而起到細化鐵素體晶粒、提尚鋼的強度和初性。
[0015] 乳制工藝：采用控乳控冷和低溫大壓下技術，控制加熱時間保證鑄坯加熱時釩均 勻分布，鋼坯出爐溫度按1180~1220°C范圍控制，精乳出口溫度按850~890°C范圍控 制、且熱乳總壓下率大于90%，后三道次總壓下量彡30%，層流冷卻的冷卻速度范圍為：20~ 29°C /s，卷取溫度按610~660°C范圍控制，保證晶界析出細小可控的碳化物、氮化物和碳 氮化物，起到釘扎作用阻止晶粒長大，最終實現細晶強化、固溶強化和沉淀析出強化作用從 而得到理想的微觀組織和優異的力學性能。
[0016] 本發明根據釩強化機理和乳制強化機理： (1)釩強化機理： 釩是位于元素周期表第四周期第VB族的過度族金屬元素，是強的碳化物和氮化物形 成元素，具有低等的細晶強化和高等的沉淀析出強化作用，釩在鋼中主要以氮化釩、碳化釩 和碳氮化釩和固溶釩形式存在。釩微合金化鋼的強韌化機理主要是靠晶粒細化、沉淀析出 強化和固溶強化實現的。
[0017] (2)乳制強化機理： 乳制工藝引起強度的變化主要體現在晶粒度的變化和相體積百分比的變化。晶粒細化 既可提尚強度也可提尚初性，可獲得強初性優異的性能，一般每提尚晶粒度1級可提尚強 度15~35MPa。珠光體是強度較高的組織，鐵素體是塑韌性較好的組織，在鐵素體和珠光體 的復相組織中，每提高1%的珠光體體積百分含量可提高強度5MPa。采用控制乳制和控制冷 卻技術來限定開乳溫度和精乳溫度是為了獲得所需要的復相組織，采用低溫大壓下技術保 證精乳后三道次壓下量多30%可促使鐵素體形變誘導相變，增加位錯密度和細化晶粒來提 高強度。故通過控乳控冷和低溫大壓下技術可有效實現對晶粒度和相比例的控制，從而實 現對強度的控制。
[0018] 本發明的特點是在常規強化元素碳、錳的基礎上僅添加微合金釩元素，并配合控 乳控冷工藝和低溫大壓下技術改變碳化物、氮化物或碳氮化物析出量、尺寸等來控制各相 的比例、形態、大小及分布，增加固溶和沉淀析出強化以及細晶強化作用，從而實現600MPa 級高強度打包帶所要求的力學性能、微觀組織、及其它各項綜合性能。