专利名称：一种利用控轧控冷方法生产的贝氏体薄钢板及其制备方法
技术领域：
本发明属于冶金行业单轧钢板轧制工艺领域，特别涉及一种利用控轧控冷方法生产的贝氏体薄钢板及其制 备方法。
背景技术：
根据组织形貌的不同，钢的种类一般分为珠光体型、贝氏体型、马氏体型及其复相组织构成的多相型。其中，贝氏体钢是最具开发和应用前景的钢类，它在强度提高的同时保持了高韧性、优良的焊接性能、冷成型性、耐腐蚀性及其它应用性能。生产中，屈服强度46(T620MPa级别的钢主要采用贝氏体型组织，主要应用于原材料开采、能源开发、交通运输、农田水利建设、城乡建设等经济建设各个领域，已成为最为重要的结构材料，其中薄规格(厚度< 20mm)钢板市场需求量很大。目前，在单张轧制的高强钢生产中，已经实现通过控轧控冷(TMCP)工艺代替传统的调质工艺进行实施，从而降低生产成本、减少能源消耗、提高生产效率，其不足在于为达到贝氏体组织控制目标，一般对生产过程中各工艺参数，如加热温度、各阶段轧制温度、压下率及轧后冷却参数等均有较严格的要求，工艺控制困难，尤其对于薄规格宽板幅钢板，在现有给定工艺参数范围内难以根据生产实际情况调整工艺以满足钢板板形要求，因此薄规格(10-20mm)宽板幅钢板(成品宽度为> 0. 85倍轧机公称宽度)钢板的不平度超标是影响此类钢板生产的最大的因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术及产品质量水平的不足，从市场需求的角度出发，提供一种利用控轧控冷方法生产的贝氏体薄钢板及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案
一种利用控轧控冷技术生产的贝氏体薄钢板，其特征在于其化学成分按重量百分比计含量为c 0. 02 0. 08%、Si :0. 25 0. 55%、Mn :1. 65 I. 85%、P ^ 0. 015%、S ^ 0. 008%、Nb+Ti 0. 05 0. 08%、Mo+Cr :0. 30 0. 50%、Als :0. 015 0. 05%，其余为 Fe 和微量杂质元素，且C+Si/30+(Mn+Cr)/20+Mo/15 彡 0. 25。按上述方案，所述的贝氏体薄钢板厚度规格范围为l(T20mm，成品宽度> 0. 85倍轧机公称宽度，不平度< 6mm/m。一种利用控轧控冷技术生产的贝氏体薄钢板的制备方法，其特征在于它包括以下步骤
(1)按预定成分冶炼，得到连铸坯；
(2)轧制
将连铸坯于1180°C 1240°C均热处理，然后在轧机上进行两阶段控制轧制，所述第一阶段的开轧温度> 1070°C，在保证轧制板形前提下尽可能采用大压下量轧制；第二阶段开轧温度950°C 980°C，终轧温度> 850°C，轧制道次控制在6 8道次，每道次压下率不小于15%，且最后一道次采用压下量为f2mm轻压；
(3)加速冷却
采用Mulpic加速冷却，所述终冷温度控制在400°C 450°C，冷却速率10 20°C /s,上下集管水比为I :1. 2 I. 8;
(4)余热自回火和矫直工艺
加速冷却完成后且对钢板进行矫直前，将前述处理而得的钢板在辊道上摆动8(T120s，以进行余热自回火，然后根据钢板板形情况进行小压下量多道次矫直，至矫平为止。按上述方案，所述轧制工艺中第一阶段的累积压下率>35%，轧制后的中间坯厚度为成品厚度的3-4倍。C、Mn是最有效的固溶强化元素，增加钢中Mn的含量将降低钢的相变温度，细化晶 粒，当Mn的含量超过I. 5%时，还具有促进钢贝氏体化的作用，并且钢中的贝氏体生产率随Mn的增加而提高，综合考虑焊接性能因素，因此本发明采用低碳高锰为基础的化学成分设计。Cr是中等碳化物形成元素，加热时溶入奥氏体的Cr强烈提高淬透性。钢中的Cr 一部分置换铁形成合金渗碳体，提高其稳定性；一部分溶入贝氏体铁素体中，产生固溶强化，提高基体的强度和硬度。Cr不仅能使C曲线明显右移，而且使贝氏体和贝氏体转变区域分离，可显著推迟珠光体转变，使钢在较大冷速范围内获得贝氏体组织。Mo存在于钢的固溶体和碳化物中，有固溶强化作用，并可提高钢的贝氏体淬透性。Mo对珠光体转变有显著的推迟作用，而对贝氏体转变的影响较小，因而在相当大的冷速范围内可获得全部贝氏体组织。Cr和Mo同时加入钢中，强烈阻止多边形铁素体析出，对于获得全贝氏体组织效果更明显。从而保证了厚钢板在较宽冷速范围内获得均匀的贝氏体组织。在钢中加入Nb，可以通过Nb (CN)未溶质点及应变诱导析出抑制高温变形过程的再结晶，扩大未再结晶区范围，以便TMCP工艺的施行，从而达到细化铁素体晶粒的目的；Ti的添加，可起到抑制加热过程中奥氏体晶粒的长大作用，同时，微合金低温区析出物也能起到析出强化的作用。钢中Al的加入则会形成酸溶铝(Als)和酸不溶铝，而Als包括固溶铝和A1N，弥散的AlN粒子能阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶粒。钢中S、P是有害杂质元素，钢中P、S含量越低越好。当钢中S含量较多时，热轧时容易产生热脆等问题；而钢中P含量较多时，钢容易发生冷脆，此外，磷还容易发生偏析。本发明制备工艺通过轧制工艺的控制包括板坯预先加热，对轧制道次与压下量的优化分配等，可在加速冷却前增加弛豫时间，有利于碳氮化合物的析出和组织细化，且在一定外力作用下减少由于高温回复导致的位错密度降低，有利于钢板综合性能的提高，另一方面，在轧制工艺第二阶段通过控制各道次的压下率或压下量，可利用轧机的设备能力对钢板进行高温矫直，达到一定的平整效果，改善轧制钢板板形；通过调整Mulpic加速冷却工艺参数可保证钢板均匀冷却，从而避免钢板在冷却过程出现瓢曲等板形不良等问题，控制冷却过程钢板板形不恶化，然后利用加速冷却后余热自回火使中温相变产生的组织应力充分释放，再采用小压下量多道次矫直工艺可避免增加钢板残余应力，可保证钢板在冷床冷却过程中不会因为应力释放而出现瓢曲等板形问题，而最终通过控制钢材高温奥氏体组织形态、相变过程，控制钢材的组织类型、形态、分布和析出相等因素，制得满足要求的贝氏体薄钢板。本发明涉及的贝氏体薄钢板的制造方法采用控扎控冷工艺，通过调控各工艺步骤中的工艺参数，解决了薄规格宽板幅钢板板形问题，不需要热处理，且无需添加其它任何设备，即可制备得到性能优异的贝氏体薄钢板，由此制备的贝氏体薄钢板厚度规格范围为l(T20mm，成品宽度彡0. 85倍轧机公称宽度，钢板不平度彡6mm/m，强度指标ReL (屈服强度)彡550MPa,Rm (抗拉强度)彡670MPa,A (延伸率)彡20%,-20°C Akv (冲击功)彡200J ；与国内外同等屈服强度级别钢种相比，具有更优良的低温冲击韧性(_20°C Akv ^ 200J)，适用于制造在极端寒冷环境中工作的钢铁设备，扩大了产品应用领域；
生产工艺简便可控，生产效率高。
图I为本发明实施例I中的贝氏体薄钢板的轧制制度图；
图2为本发明实施例I中的贝氏体博钢板的贝氏体组织图。
具体实施例方式下面结合实例对本发明的发明内容作进一步说明
实施例I
利用控轧控冷技术生产的贝氏体薄钢板，厚度为IOmm,宽度3800mm,其化学成分按重量百分比计含量见表1，具体为C :0. 05%、Si 0. 39%、Mn :1. 68%、P 0. 013%、S 0. 004%、Nb+Ti :0. 07%、Mo+Cr :0. 35%、Als :0. 035%,其余为 Fe 和微量杂质元素，且C+Si/30+ (Mn+Cr) /20+Mo/15 (表 I 中简称为 Pcm) < 0. 25 ；
具体制备方法如下
(1)根据预定成分，见表1，在130t转炉产线上冶炼，并浇铸成规格为250mm X 1600mm X L 的连铸坯。表I本发明实例钢化学成分(wt%)
更例 Ic [Si [Mn Ip Is |Cr+Mo |Nb+Ti [Ms IPcm
10. 05 09" I. 68 OTF 0. 004 0! 35 0. 07 0. 035 < 0. 25
20. 02 0750" I. 70 oToT2~ 0. 005 o! 40 0. 08 0. 030 < 0. 25
30. 08 O5" I. 65 Ol2~ 0. 004 o! 32 0. 05 0. 015 < 0. 25 ~ |o. 06 |o. 40 |l. 72 |o. 014 |o. 003 |o. 36 |o. 06 |o. 019 |< 0. 25
(2)轧制
将连铸坯验收合格后，于1180°C 1240°C均热处理，然后在4300mm轧机上进行两阶段控制轧制，所述第一阶段的开轧温度1198°C，在保证轧制板形前提下尽可能采用大压下量轧制，使第一阶段的累积压下率> 35%，轧制后的中间坯厚度为40mm ;第二阶段开轧温度9680C，终轧温度为860°C，轧制道次为7道次，每道次压下率不小于15%，且最后一道次采用压下量为f 2mm轻压；具体轧制规程见图I，轧制工艺参数条件设置见表2 ;
表2控轧工艺主要参数控制
权利要求
1.一种利用控轧控冷技术生产的贝氏体薄钢板，其特征在于其化学成分按重量百分比计含量为c 0. 02 0. 08%、Si :0. 25 0. 55%、Mn :1. 65 I. 85%、P :≤ 0. 015%、S ≤ 0. 008%、Nb+Ti 0. 05 0. 08%、Mo+Cr :0. 30 0. 50%、Als :0. 015 0. 05%，其余为 Fe 和微量杂质元素，且C+Si/30+(Mn+Cr)/20+Mo/15 ≤ 0. 25。
2.根据权利要求I所述的利用控轧控冷技术生产的贝氏体薄钢板，其特征在于所述的贝氏体薄钢板厚度规格范围为l(T20mm，成品宽度> 0. 85倍轧机公称宽度，不平度≤6mm/m0
3.根据权利要求I所述的利用控轧控冷技术生产的贝氏体薄钢板的制备方法，其特征在于它包括以下步骤 (1)按预定成分冶炼，得到连铸坯； (2)轧制 将连铸坯于1180°C 1240°C均热处理，然后在轧机上进行两阶段控制轧制，所述第一阶段的开轧温度> 1070°C，在保证轧制板形前提下尽可能采用大压下量轧制；第二阶段开轧温度950°C 980°C，终轧温度> 850°C，轧制道次控制在6 8道次，每道次压下率不小于15%，且最后一道次采用压下量为f2mm轻压； (3)加速冷却 采用Mulpic加速冷却，所述终冷温度控制在400°C 450°C，冷却速率10 20°C /s,上下集管水比为I :1. 2 1.8 ; (4)余热自回火和矫直工艺 加速冷却完成后且对钢板进行矫直前，将前述处理而得的钢板在辊道上摆动8(T120s，以进行余热自回火，然后根据钢板板形情况进行小压下量多道次矫直，至矫平为止。
4.根据权利要求3所述的利用控轧控冷技术生产的贝氏体薄钢板的制备方法，其特征在于所述轧制工艺中第一阶段的累积压下率> 35%，轧制后的中间坯厚度为成品厚度的3-4 倍。
全文摘要
本发明属于冶金行业单轧钢板轧制工艺领域，特别涉及一种利用控轧控冷方法生产的贝氏体薄钢板及其制备方法。一种利用控轧控冷技术生产的贝氏体薄钢板，其特征在于其化学成分按重量百分比计含量为C0.02~0.08%、Si0.25~0.55%、Mn1.65~1.85%、P≤0.015%、S≤0.008%、Nb+Ti0.05~0.08%、Mo+Cr0.30~0.50%、Als0.015~0.05%，其余为Fe和微量杂质元素，且C+Si/30+(Mn+Cr)/20+Mo/15≤0.25。该贝氏体薄钢板厚度规格范围为10~20mm，成品宽度≥0.85倍轧机公称宽度，钢板不平度≤6mm/m，强度指标ReL≥550MPa，Rm≥670MPa，A≥20%，-20℃Akv≥200J。
文档编号B21B1/46GK102747295SQ20121026448
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者张云燕, 李德发, 洪君, 熊涛, 熊玉彰, 王世森, 董汉雄, 陈勇 申请人:武汉钢铁(集团)公司