用薄板坯直接轧制的900MPa级热轧薄钢板及其制造方法与流程

文档序号：11146669阅读：752来源：国知局

本发明涉及高强钢生产技术领域，特别涉及一种用薄板坯直接轧制的900MPa级热轧薄钢板及其制造方法。

背景技术：

近年来，随着相关领域朝着低成本、轻量化、优质化的方向发展，薄规格、超高强度钢的需求日益增大。以工程机械为例，混凝土泵车臂架、汽车起重机伸缩臂、履带式起重机拉板等关键部件已要求采用超高强度薄钢板进行制作，以减少自重、提高设备效率、降低能耗。在汽车领域，超高强度薄钢板已应用于车身骨架结构件和安全件。超高强度薄钢板的应用推动了装备轻量化与节能降耗，提高了其安全性，产生了显著的经济效益和社会效益。

传统的超高强度薄钢板的生产工艺为热轧后进行热处理+冷轧，或热轧后进行淬火+回火热处理(调质处理)，采用上述方式存在生产工艺繁琐、流程长、能耗高等问题。

技术实现要素：

本发明提供一种用薄板坯直接轧制的900MPa级热轧薄钢板及其制造方法，解决现有技术中超高强度薄钢板生产工艺繁琐、流程长、能耗高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用薄板坯直接轧制的900MPa级热轧薄钢板，所述钢板的化学成分范围为C：0.050～0.070％，Si：0.10～0.22％，Mn：1.2～2.1％，Ti：0.08～0.14％，Mo：0.29～0.52％，V：0.16～0.33％，Cr：0.23～0.30％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，N：≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。

一种用薄板坯直接轧制900MPa级热轧薄钢板的制造方法，依次包括以下工艺步骤：铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、精炼、连铸、均热、七机架精轧、层流冷却以及卷取；

其中，精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分范围为C：0.050～0.070％，Si：0.10～0.22％，Mn：1.2～2.1％，Ti：0.08～0.14％，Mo：0.29～0.52％，V：0.16～0.33％，Cr：0.23～0.30％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，N：≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步地，在所述连铸过程中，控制连铸坯厚度为50～60mm；铸坯拉速为3.8～4.5m/min；铸坯入炉温度为870～953℃，出炉温度为1220～1250℃。

进一步地，在所述七机架精轧过程中，精轧第1、2机架轧制压下率控制在50～60％，终轧温度为850～880℃。

进一步地，在所述层流冷却过程中，采用前段快冷工艺。

进一步地，在所述卷取过程中，控制卷取温度为580～610℃。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的用薄板坯直接轧制的900MPa级热轧薄钢板及其制造方法，基于薄板坯连铸连轧流程，采用Ti-Mo-V复合微合金化技术，并配合控轧控冷工艺，使钢板屈服强度在热轧工艺条件下就能达到900MPa级以上，从而可以取消轧后调质热处理。这对于简化生产流程、减小钢板内应力和提高板形质量具有重要作用。与传统调质型900MPa级钢主要依靠马氏体相变强化不同的是，本发明钢板的主要强化机理为纳米级微合金碳化物的沉淀强化与铁素体超细晶强化，采用本发明生产的钢板在具有高强度的同时也具有较好的塑性。另一方面，利用薄板坯直接轧制屈服强度≥900MPa，抗拉强度≥950MPa，延伸率A≥15％的热轧薄钢板，取消了轧后淬火和回火热处理工艺，能有效地简化生产流程、降低生产能耗。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的光学显微图片；

图2为本发明实施例1提供的碳萃取复型试样的透射电镜照片.

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种用薄板坯直接轧制的900MPa级热轧薄钢板及其制造方法，解决现有技术中超高强度薄钢板生产工艺繁琐、流程长、能耗高的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本实施例提供一种用薄板坯直接轧制的900MPa级热轧薄钢板，所述钢板的化学成分范围为C：0.050～0.070％，Si：0.10～0.22％，Mn：1.2～2.1％，Ti：0.08～0.14％，Mo：0.29～0.52％，V：0.16～0.33％，Cr：0.23～0.30％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，N：≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。

并提供一种针对上述产品的轧制方法，依次包括以下工艺步骤：铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、精炼、连铸、均热、七机架精轧、层流冷却以及卷取。

具体而言，在所述连铸过程中，控制连铸坯厚度为50～60mm；铸坯拉速为3.8～4.5m/min；铸坯入炉温度为870～953℃，出炉温度为1220～1250℃。

在所述七机架精轧过程中，精轧第1、2机架轧制压下率控制在50～60％，终轧温度为850～880℃。

在所述层流冷却过程中，采用前段快冷工艺。

在所述卷取过程中，控制卷取温度为580～610℃。

基于薄板坯连铸连轧流程，利用含Ti多元复合微合金化技术，并配合控轧控冷工艺，使钢板屈服强度在热轧工艺条件下就能达到900MPa级以上，从而可以取消轧后调质热处理。这对于简化生产流程、减小钢板内应力和提高板型质量具有重要作用。与传统调质型900MPa级钢主要依靠马氏体相变强化不同的是，本发明钢板的主要强化机理为纳米级微合金碳化物的沉淀强化与铁素体超细晶强化，采用本发明生产的钢板在具有高强度的同时也具有较好的塑性。另一方面，利用薄板坯直接轧制屈服强度≥900MPa，抗拉强度≥950MPa，延伸率A≥15％的热轧薄钢板，取消了轧后淬火和回火热处理工艺，能有效地简化生产流程、降低生产能耗。

针对上述化学组分及重量配比，给出以下具体说明：

C：选用超低碳设计的目的是减少钢显微组织中渗碳体的数量，抑制珠光体的形成，避免由不同相间电极电位差导致的电偶腐蚀，提高钢的耐蚀性能。同时超低碳设计也有利于焊接及低温韧性。但碳含量也不宜过低，应足以与微合金元素Nb、Ti结合形成纳米级析出物，从而起到沉淀强化的作用，因此将C含量控制在0.050～0.070％。

Si：在钢中起到固溶强化的作用，同时是脱氧元素，但其含量过高会给轧制时除鳞带来困难，且降低钢的焊接性能，因此将其控制在0.10～0.22％。

Mn：是钢中重要的强韧化元素，提高钢中的锰含量，能扩大γ区，降低转变温度，扩大轧制范围，促进晶粒细化，从而增加了钢的强韧性，冲击转变温度也几乎不发生变化，因此Mn含量控制在1.2～2.1％。

Ti：是强氮化物形成元素，其氮化物能有效钉扎奥氏体晶界，有助于控制奥氏体晶粒的长大，此外，在冷却过程中Ti(CN)、TiC的析出，可起到沉淀强化的作用，提高钢的机械性能，Ti含量控制在0.08～0.14％。

Mo：是强氮化物形成元素，适当的钼含量能够阻止奥氏体晶粒的长大，能提高合金钢在常温下的强度，Mo含量控制在0.29～0.52％。

V：是强碳氮化物形成元素，钢中微量V提高钢的强度和韧性。此外，在冷却过程中V(CN)、VC的析出，可起到沉淀强化的作用，提高钢的机械性能，V含量控制在0.16～0.33％。

Cr：可有效提高钢的强度和硬度，但同时会降低塑性和韧性，Cr含量控制在0.23～0.30％。

P：有效的提高钢的耐候性能，但其对钢的韧性及塑性不利，其耐候性可由其他耐候元素弥补，因此将P含量控制在0.015％以下。

S：钢中S含量过高产生的MnS夹杂会使钢的纵横向性能产生明显差异，恶化低温韧性，且会明显降低钢的耐候性能。S含量优选范围在0.010％以下。

N：氮在加钛的钢中可与钛结合形成氮化钛，这种在高温下析出的第二相有利于强化基体，并提高钢板的焊接性能。但是氮含量高于0.007％，氮与钛的溶度积较高，在高温时钢中就会形成颗粒粗大的氮化钛，严重损害钢的塑性和韧性；另外，较高的氮含量会使稳定氮元素所需的微合金化元素含量增加，从而增加成本，故将其含量控制在0.008％以下。

下面给出具体的化学组分配比和加工方法实施例，来说明本方案的技术进步。

实施例1：

精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分范围为C：0.050％，Si：0.22％，Mn：1.6％，Ti：0.14％，Mo：0.51％，V：0.30％，Cr：0.23％，P：0.010％，S：0.007％，N：0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质；

冶炼并连铸成坯，其中：连铸坯厚度为50mm；铸坯拉速为4.5m/min，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为953℃，出炉温度为1250℃；

进行轧制，精轧第1机架轧制压下率控制在60％，精轧第2机架轧制压下率控制在51％，终轧温度为880℃；

进行层流冷却，采用前段快冷，卷取温度为591℃；

参见图1和图2，相关检测结果表1所示。

表1

实施例2：

精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分范围为C：0.056％，Si：0.21％，Mn：1.9％，Ti：0.12％，Mo：0.29％，V：0.33％，Cr：0.30％，P：0.015％，S：0.005％，N：0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质；

冶炼并连铸成坯，其中：连铸坯厚度为52mm；铸坯拉速为4.2m/min，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为932℃，出炉温度为1241℃；

进行轧制，精轧第1机架轧制压下率控制在58％，精轧第2机架轧制压下率控制在50％，终轧温度为850℃；

进行层流冷却，采用前段快冷，卷取温度为610℃；