专利名称：一种薄规格热连轧家具用钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及钢铁材料生产技术领域，特别涉及采用热连轧机组生产薄规格屈服强度为800MPa级的家具用钢卷板及其生产方法。
背景技术：
家具用钢的主要用途为组合沙发的连接件、床体结构的支架等。现有的专利和文献对家具用钢鲜有报道，通过对国内外市场调研发现 目前家具用钢主要采用Q345级别热连轧板卷以及部分调质钢，例如采用45 #钢调质处理得到高强度薄规格家具用钢的连接件。针对家具用钢原材料的生产，现有技术的不足表现在两个方面一是普遍采用普板，由于材料的强度级别偏低，为保证使用过程中的受力要求，导致材料的设计厚度较厚，增加家具重量，为搬运及组装造成不便；二是对于采用号钢进行热处理工艺得到高强度钢的生产方法，在辊压成型过程中采用在线感应热处理，严重影响加工速度，导致产能下降，同时感应热处理耗电量较大，造成了成本增加和资源浪费。公开号为101560629的中国专利，介绍了一种2_14mm厚屈服强度800MPa级别的热轧板卷，化学成分中C含量0. 08-0. 14%,不添加Cr和B元素，主要依靠Ti的析出强化效果、提高强度。工艺控制方面，该专利的技术方案采用的再加热温度为1220-1280°C，粗轧结束温度为980-1070°C，精轧终轧温度为760-860°C，卷取温度为450_600°C。该方案的工艺思路为采用低温控轧细化晶粒，结合中温卷取纳米级析出提高材料强度，但在实际的工业生产过程中，国内热连轧机组均很难实现如此低的轧制温度，特别是在生产薄规格高强钢过程中，受限于轧机能力难以实现稳定生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种薄规格热连轧家具用钢，解决了现有的薄规格热连轧家具用钢及生产方法由于轧制温度太低而无法实现稳定生产的问题。为解决上述技术问题，本发明提供了一种薄规格热连轧家具用钢，钢的化学成分按重量百分比为C 0. 05 0. 07%, Si :0. 20-0. 30%, Mn :1. 8 2. 0%，Nb :0. 07 0. 09 %, B :0. 0010 % 0. 0020 %, Ti :0. 14 0. 20 %，Cr :0. 50 0. 60 %，Al :0. 01 0. 06%, P ■.( 0. 02%, S ■.( 0. 010%, N ■.( 0. 008%，其余为 Fe 及不可避免杂质。进一步地，所述家具用钢的厚度为2_4mm。为了解决上述问题，本发明还提供了薄规格热连轧家具用钢的生产方法，包含依次进行冶炼、连铸、再加热、粗轧、精轧和卷取；控制所述再加热温度为1280 1300°C ；在所述粗轧和精轧两个工艺间使用边部加热器，提高中间坯横向温度均匀性；控制粗轧结束温度为1080-1120°C ；控制精轧终轧温度为880_920°C ;
控制卷取温度为380_460°C。进一步地，控制所述边部加热器的加热温度为1100°C -1200°C。进一步地，控制所述卷取温度为400_450°C。本发明主要合金元素的作用如下碳碳是提高材料强度最经济有效的元素，但过高的C含量会对恶化材料的塑性、韧性和焊接性能。C含量的提高会显著影响Pcm值，使得在焊接后容易出现表面淬硬现象，增加焊接冷裂纹出现倾向。本发明采用的碳含量为0. 05% 0. 07%，主要考虑保证材料具有良好的塑韧性和控制碳当量。
硅硅为固溶强化元素，但添加过高硅会对材料的塑韧性产生负面影响，同时会降低焊接热影响区韧性。本发明添加硅含量为0. 20% 0. 30%。锰锰具有固溶强化作用，同时可提高材料淬透性，是提高材料强度重要元素之一,但锰含量添加过高容易产生偏析并会降低材料韧性,恶化性能。本发明添加锰含量为
I.80% 2. 00%。硫和磷硫和磷元素过高会对材料韧性和塑性有不利影响。本发明限定了硫含量应控制在0. 01%以内，磷含量应控制在0. 02%以内。铝铝为脱氧元素，同时具有一定的晶粒细化效果。本发明限定了铝含量为0. 01% 0. 06%。硼添加一定量的B显著提高材料的淬透性，保证得到理想的相变组织从而提高材料强度。另外添加B使焊接热影响区中粗晶区组织由粒状贝氏体向板条状贝氏体或马氏体转变，从而提高焊接热影响区强度。由于B在冶炼过程中较难控制，且易于晶界偏聚，因此应限制添加上限为20ppm。铌添加Nb的主要目的是细化晶粒，本发明添加0. 070% -0. 090% Nb,保证在较高的轧制温度条件下仍然得到细小晶粒，从而实现材料强度和韧性的良好匹配。钛Ti在本发明中的主要作用为细化奥氏体晶粒，同时在轧制过程中的Ti的析出物具有较强的析出强化效果，有利于强度的提高。本发明添加0. 14% 0. 20的Ti。铬Cr具有提高材料淬透性作用，本发明添加了 0. 5% -0. 6%的Cr元素，保证冷却过程中得到超细板条贝氏体组织。氮氮含量过高会严重恶化材料的塑性和韧性，但考虑到TiN对阻止奥氏体长大，细化组织起到有利作用，本发明限定钢种可以存在小于SOppm的N。本发明复合添加Cr、Ti两种元素，并保证Cr和Ti两种元素的质量百分含量在0. 64% -0. 8%之间，依靠设计合适的TMCP工艺，得到超细的板条状贝氏体组织，保证了材料高的强韧性匹配。本发明采用的生产工艺控制要点为，冶炼过程严格控制P、S、N含量，保证铸坯质量。轧制过程严格控制各控轧、控冷工艺参数，保证轧制过程顺利进行及材料的力学性能合格。本发明采用的再加热温度为1280°C 1300°C，采用较高的加热温度的目的在于保证奥氏体均匀化及合金元素如铸坯中形成的Ti、Nb的化合物溶解的更加充分。另外，较高的加热温度有利于后续轧制过程中保持较高的温度，减小变形抗力，保证轧制过程连贯、稳定。
粗轧和精轧间使用边部加热器来提高中间坯横向温度均匀性，边部加热器加热温度采用1100°C-120(TC。使用边部加热器的目的是为了弥补薄规格钢坯在轧制过程中，由于边部散热快导致温度下降大，造成边部温度在精轧或出精轧后温度过低产生先共析铁素体，而先共析铁素体的产生会造成边部强度过低。粗轧结束温度采用1080-1120°C的目的是为了保证精轧阶段较高的轧制温度，减小轧制力，保证轧制顺利进行。精轧终轧温度采用880_920°C的目的是为了保证精轧后几机架较高的轧制温度，从而减小轧制力，同时高的精轧终轧温度有利于提高轧制速度和提高在线板形质量。卷取温度采用400_450°C，一方面可保证得到超细的半条状贝氏体组织，另一方面可减小过低卷取温度对卷取机设备的冲击，保证卷取过程的顺利进行。
本发明提供的薄规格热连轧家具用钢及生产方法，采用低成本合金元素设计，复合添加了 0. 5%- 0.6% Cr、0. 14%- 0. 20% Ti元素，得到了综合性能优良的超细板条贝氏体组织；同时提出了具有较强工业可实施性的TMCP工艺参数温度区间，保证工业生产的稳定进行及材料强韧性匹配。使用本发明提供的生产方法生产的卷板可经过纵切分卷后，进行辊压成型及冲压成型，适用于制造组合沙发链接件、床架等。本发明提供的薄规格热连轧家具用钢及生产方具有以下有益效果第一、有利于节能。采用热连轧TMCP直接轧制出满足用户使用要求的高强度家具用钢，用户省去了热处理工序，产能大幅提升，同时有利于解决电能。第二、有利于用户加工生产。本发明生产的薄规格家具用钢除了具有较高的强度夕卜，同时具有良好的延伸率和冷弯性能。不仅仅适用于辊压成型工艺，同样适用于折弯机冲压成型工艺，适用范围广泛。第三、有利于提高产品的使用寿命，增强安全性。本发明生产的薄规格家具用钢具有较高的洁净度，钢种有害元素得到控制，材料疲劳极限相对于普碳钢大幅提升，材料具有更长的使用寿命和更强的安全性。第四、有利于节约成本。本发明设计的合金成本中不含Mo、Ni、Cu贵重金属，主要依靠Cr、Ti、B配合TMCP工艺控制提高强韧性，具有较低的生产成本。第五、有利于实现工业化生产。本发明采用的TMCP工艺参数中，加热温度、粗轧温度和精轧温度均采用了较高的温度区间范围，具有良好的可工业实施性。
具体实施例方式实施例一本发明实施例一提供的薄规格热连轧家具用钢，其成分体系如表I所示。表I
Cfsl [Mn fp fs [Al [Cr [Nb FfI [b Wl
0. 0650. 25~T790~ 0.010 0.002 0.045 0.52~ 0.073 0.15~ 0.0014 0.004
实施例二本发明实施例二提供的薄规格热连轧家具用钢的生产方法，按照实施例一的化学成分，生产2-4mm薄规格800MPa级家具用钢，生产工艺路线采用220吨转炉冶炼-LF精炼——RH真空处理-连铸-加热炉再加热-粗轧-7机架精轧-层流冷却-卷取成卷。将220吨转炉中冶炼并经炉外精炼的钢水连铸成铸坯，在1580热连轧生产线进行轧制，控制再加热温度为1280 1300°C，控制粗轧结束温度为1080°C 1100°C，在粗轧与精轧工艺之间使用边部感应加热器，其加热温度为1100-1150°C，控制精轧终轧温度为880°C 900°C，轧后经层流冷却冷至目标卷取温度400°C _450°C卷取成钢卷，后空冷至室温。本发明实施例二生产的薄规格热连轧家具用钢的力学性能如表2所示表权利要求
1.一种薄规格热连轧家具用钢，其特征在于，钢的化学成分按重量百分比为C:O.05 O. 07%, Si :0. 20-0. 30%, Mn :1. 8 2. 0%, Nb :0. 070 O. 090%, B :0. 0010% O.0020%, Ti 0. 14 O. 20%，Cr 0. 50 O. 60%, Al 0. 01 O. 06%, P :彡 O. 02%, S (O. 010%, N O. 008%，其余为Fe及不可避免杂质。
2.如权利要求I所述的薄规格热连轧家具用钢，其特征在于，所述家具用钢的厚度为 2_4mmο
3.用于如权利要求I或2所述的薄规格热连轧家具用钢的生产方法，其特征在于，包含依次进行冶炼、连铸、再加热、粗轧、精轧和卷取；控制所述再加热温度为1280 1300°C ；在所述粗轧和精轧两个工艺间使用边部加热器，提高中间坯的横向温度的均匀性； 控制粗轧结束温度为1080-1120°C ；控制精轧终轧温度为880-920°C ；控制卷取温度为380-460°C。
4.如权利要求3所述的薄规格热连轧家具用钢的生产方法，其特征在于，控制所述边部加热器的加热温度为1100°C -1200°C。
5.如权利要求3所述的薄规格热连轧家具用钢的生产方法，其特征在于，控制所述卷取温度为400-450°C。全文摘要
本发明公开的一种薄规格热连轧家具用钢及生产方法，钢的化学成分按重量百分比为C0.05～0.07％，Si0.20-0.30％，Mn1.8～2.0％，Nb0.070～0.090％，B0.0010％～0.0020％，Ti0.14～0.20％，Cr0.50～0.60％，Al0.01～0.06％，P≤0.02％，S≤0.010％，N≤0.008％，其余为Fe及不可避免杂质。本发明提供的薄规格热连轧家具用钢及生产方法，复合添了Cr和Ti元素，并控制TMCP工艺参数，从而得到了综合性能优良的超细板条贝氏体组织，保证材料屈服强度≥800MPa，同时具有良好的塑韧性。
文档编号C21D8/02GK102978525SQ20121047676
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者潘辉, 周娜, 李飞, 郭佳, 王全礼, 包春林, 朱国森, 赵林, 孙常库, 武军宽 申请人:首钢总公司