高成型高耐候极薄规格热轧钢板及其csp生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高成型高耐候极薄规格热轧钢板及其CSP生产工艺，该钢板的成分及重量含量如下：C：0.035～0.065％，Si：0.15～0.3％，Mn：1.3～1.6％，Cu：0.12～0.2％，Cr：0.2～0.6％，Ni：0.1～0.2％，Ti：0.1～0.13％，Mo：0.1～0.2％，Als：0.025～0.045％，P：0～0.018％，S：0～0.005％，N：0～0.006％，其余为Fe及不可避免的杂质；生产工艺控制转炉冶炼出钢P为0～0.012％；结晶器热流为2.45～2.55mw/m2，连铸二冷水的比水量为1.77～1.83L/Kg，开浇连铸坯厚度为65～75mm，经多次液芯压下至55～60mm；铸坯出炉温度为1230～1250℃；终轧温度为880～920℃；经层流冷却后进行卷取，采用头部阶梯冷却方式，卷取下线后以≤10℃/S的冷速冷却至280～320℃后再进行快速冷却。制得的薄规格钢板在稳定获得高强度和高耐候性的同时具有高成型性。
【专利说明】高成型高耐候极薄规格热轧钢板及其CSP生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金技术，具体地指一种高成型高耐候极薄规格热轧钢板及其CSP生产工艺。
【背景技术】
[0002]武钢CSP生产线是最新一代的薄板坯连铸连轧生产线，于2009年3月热试车，该生产线包括两座150吨转炉、两座LF精炼炉、一座RH精炼炉、双流薄板坯连铸线、隧道式加热炉和七机架热连轧机。铸机生产最大铸坯宽度为1680mm，厚度为70mm和90mm两种，该铸机具有带液芯铸轧功能，70mm厚铸坯可铸轧到52mm，90mm厚铸坯可铸轧到70mm，铸机的设计工作拉速可达5~6m/min。整条生产线热轧带钢的年设计产能为250万t，其中，供热轧酸洗镀锌卷为54.2万t，硅钢原料卷97.8万t，热轧直供卷98万t，生产的钢种包括:碳素结构钢、优碳钢、低合金高强度钢、耐候结构钢、汽车结构钢、管线钢、超低碳钢、无取向硅钢及低碳冷轧基料用钢等。到2009年底，武钢CSP线已经能够生产包括优碳钢、集装箱钢、硅钢、低合金高强度钢、管线钢及低碳冷轧基料用钢等十几个品种。同国内外同类薄板坯连铸连轧生产线相比，武钢CSP线在达产水平、达产速度和质量控制上已经实现了新的突破。
[0003]为提高CSP产线产品竞争力，开发高附加值产品，武钢CSP开展了厚度2.0mm以下，屈服强度700Mpa级别的薄规格高强钢的生产，此部分产品属于高强薄材，主要应用于特种箱和车辆等“以热代冷”和“以薄代厚”等高强减薄领域，目前热轧产线可生产批量较小，主要依靠冷轧。在CSP产线组批生产该高强薄材时，因CSP连铸机漏斗形结晶器的特殊形状，同时高强钢合金元素含量高，产品成型性能有待提高；轧制薄规格钢板需进行液芯压下，还壳容易变形，漏钢风险较闻，漏钢率最闻时达到40% ;另外，在闻强减薄领域，很多成型件的成型较为复杂，部分要求二次成型或成型后酸洗，而CSP前期生产的高强薄材存在二次成型开裂或酸洗开裂等问题，严重制约了 CSP产线此类高附加值产品的开发和推进。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是要提供一种高成型高耐候极薄规格热轧钢板及其CSP生产工艺，该薄规格钢板不但强度高，而且成型性和耐候性能优良，该工艺降低了 CSP生产线生产高强薄规格钢时的连铸漏钢率。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种高成型高耐候极薄规格热轧钢板，该钢板的化学成分及其重量百分比含量如下:C:0.035~0.065%, S1:0.15~0.3%，Mn:1.3 ~1.6%，Cu:0.12 ~0.2%，Cr:0.2 ~0.6%，N1:0.I ~0.2%，Ti:0.1 ~0.13%，Mo:0.1 ~0.2%,Als:0.025 ~0.045%，以下元素控制在:P:0 ~0.018%, S:0 ~0.005%,N:0~0.006%，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0006]进一步地，该钢板的化学成分及其重量百分比含量如下:C:0.035~0.065%,Si:0.2 ~0.3%，Mn:1.3 ~1.6%，Cu:0.12 ~0.2%，Cr:0.3 ~0.5%，N1:0.I ~0.2%,T1:
0.1 ~0.13%,Mo:0.1 ~0.2%,Als:0.025 ~0.045%，以下元素控制在:P:0 ~0.018%,S:0~0.005%, N:0~0.006%，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0007]进一步地，该钢板的化学成分及其重量百分比含量如下:C:0.035~0.05%，S1:0.2 ~0.3%，Mn:1.3 ~1.5%，Cu:0.12 ~0.2%，Cr:0.3 ~0.4%，Ni:0.15 ~0.2%,T1:0.1 ~0.13%, Mo:0.1 ~0.2%, Als:0.03 ~0.045%，以下元素控制在:P:0 ~0.01%,S:0~0.005%, N:0~0.005%，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0008]进一步地，所述钢板厚度为1.2~2.0mm。
[0009]一种上述高成型高耐候极薄规格热轧钢的生产方法，包括转炉冶炼、炉外精炼、连铸、均热、轧制及控冷的步骤，所述转炉冶炼，控制冶炼后出钢P的重量百分比含量为O~
0.012% ;所述连铸，结晶器热流控制为2.45~2.55mw/m2，连铸二冷水的比水量控制为
1.77~1.83L/Kg,开烧连铸还厚度为65~75mm,经多次液芯压下至55~60mm ;所述均热，控制铸坯出炉温度为1230~1250°C ;所述轧制，控制终轧温度为880~920°C ;所述控冷，经层流冷却后进行卷取，采用头部阶梯冷却方式，卷取下线后以< 10°C /S的冷速缓慢冷却至280~320°C后，再进行快速冷却。
[0010]进一步地，所述连铸过程，控制保护渣碱度为1.0~1.15，粘度为1.42~1.65Pa.s，熔点为 1030 ~IlOO0Co
[0011]进一步地，所述控冷，头部0.8~1.2m以前控制带钢卷取温度为650~670°C，头部0.8~1.2m以后控制卷取温度为610~630°C。
[0012]更进一步地，所述控冷，卷取下线后以5~8°C /S的冷速缓慢冷却至295~305°C后，再进行快速冷却。
[0013]以下就本发明的化学成分进行分析说明:
[0014]C:对于CSP产线而言，C含量在0.07~0.17%范围属于包晶钢，而CSP产线连铸漏斗型结晶器，在浇铸包晶钢时因包晶反应导致漏钢和裂纹风险大大增加，为此CSP流程必须避开包晶钢范围，C含量必须在CS 0.07%，或C≥0.17 %;C对提高强度影响较大，但是C含量较高时，钢的焊接性能变差，要求焊接的带钢，含碳量一般不超过0.2%;另外，C显著增加钢的冷脆性和时效敏感性，因此本发明考虑高强钢的高耐候和高成型性能，结合CSP产线特点将C含量控制在0.035~0.065%。
[0015]Mn:锰可通过固溶强化提高带钢强度，在一定含量下，还能提高钢的韧性和耐磨性，但当Mn含量大于1.3%时，在连铸坯凝固过程中形成偏析，导致珠光体条带的形成，钢中Mn含量越高，带状组织越明显，结合试验结果，本发明将Mn含量控制在1.3~1.6%。
[0016]S1:能溶于铁素体和奥氏体中，增加钢的强度和硬度，但是过高含量的Si容易在氧化铁皮和基体的界面处偏聚，影响表面质量的控制，因此，Si含量控制在0.15~0.3%。
[0017]P:在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些，在本发明申请试验过程中发现，P还易与Ti元素在晶界形成脆性的钛磷化铁，削弱晶界韧性，易于导致沿晶开裂等，因此，本发明考虑到高强钢的高成型性能，控制PS0.018%。
[0018]S:硫在通常情况下也是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹，硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性，所以通常要求硫含量小于
0.055%，优质钢要求小于0.040% ;除上述影响外，在本发明钢中，S与Ti在铸坯凝固过程中形成Ti4C2S2大颗粒夹杂物，降低Ti的析出强化作用，同时，S在晶界上与Mo易于形成含硫化钥的低熔点共晶产物，导致晶界脆性，这会进一步降低钢的力学性能和使用性能，考虑到CSP产线特点和高强钢的高成型性能要求，本发明控制S≤0.005%。
[0019]Ti =Ti是一种非常重要的微合金元素，在钢中添加一定量的Ti含量，一方面可在减少C当量的同时，通过晶粒细化和析出强化作用，显著提高钢的强度，另一方面，可将钢中O、N、S等不纯物质固定起来,改善钢的可焊接性，降低N对钢的时效敏感性影响，Ti在
0.02~0.15%范围时，其含量增加对析出强化和细晶强化的作用非常明显；而在本发明中，Ti除对强度有影响外，它还有一个更重要的作用，因Mo能促进Μ/A岛组元的形成，而M/A岛以马氏体为主的硬相组织，在变形时易在Μ/A岛/基体界面处形成微裂纹，且裂纹也易于沿M-A岛/基体界面扩展，从而对钢板的塑性和韧性产生不利影响，而Ti微合金化可有效地抑制Μ/A组元的形成，同时Ti与Mo结合，还有利于提高带钢的抗氢侵蚀能力，基于上述原因，本发明控制Ti控制在0.10~0.13%范围。
[0020]Mo:能使钢的晶粒细化，提高钢的淬透性，本发明申请中，Mo的作用主要为:1)通过Mo的淬透性，结合控轧控冷工艺，增加碳在奥氏体中的扩散激活能，降低碳的扩散系数，从而强烈阻碍先共析铁素体的析出和长大过程，促进高密度位错亚结构的针状铁素体的形成，尤其在变形条件下，Mo的添加能够有效促进针状铁素体形成，对提高强韧性非常有效，针状铁素体所具有较好的高强度和高韧性配合，具有较高的变形协调能力，有利于改善成型性能；2)钥还能提高钢的抗氢侵蚀的作用，使之不产生点蚀，从而使带钢在经过酸洗工艺后，减少缺陷的产生，避免裂纹源的出现；3)当Mo含量超过0.2%时，因其强的淬透性，导致成品带钢组织中出现Μ/A岛大大增加，增加钢的脆性，导致折弯开裂几率的大大增加，结合成型要求，本发明将Mo含量控制在0.10~0.2%的范围。
[0021]Cu:通过在钢的表面形成致密的保护性锈层，明显改善钢的耐蚀性能，与Cr协同作用，耐蚀性能进一步改善，耐候钢添加此两种元素较为普遍，但是，Cu与Cr增加钢的变形抗力，同时Cu含量较高时，容易产生铜脆现象，使钢的表面产生龟裂，增加钢的脆性和表面开裂几率；同时，含铜钢在炉内产生很粘的氧化铁皮，影响钢材的表面质量，本发明综合考虑上述影响，结合耐蚀性能要求和相关试验结果，控制Cu含量为0.12~0.2%范围。
[0022]Cr:铬能显著提高钢的强度，硬度，耐磨性及淬透性，但同时降低钢的塑性和韧性。Cr与Cu协同作用明显增加钢的耐蚀性能，同时考虑Cr对钢变形抗力的影响(增加高强钢轧制负荷明显)，结合试验结果，控制Cr含量范围为0.2~0.6%。
[0023]N1:镍不但能提高钢的强度和耐蚀性能，也能保持良好的塑性和韧性，在本发明中，Ni除了有提高耐蚀作用外，还有利于降低铜脆现象。含铜钢在均热炉高温氧化过程中，因富Cu液相向基体的渗透作用，形成的深度达10~15 μ m的由表面氧化物引起的表面微裂纹，导致高强钢在后续的冷弯受力过程中产生开裂现象。而添加0.1~0.2%的Ni元素后，提高富铜相的熔点，削弱了均热炉高温氧化过程液相Cu向内的渗透，减少表面微裂纹的产生，不会对最终产品的表面质量和成型性能产生影响。
[0024]Als:在钢中具有脱氧，细化晶粒，改善韧性及防止时效的作用，但Als含量过高影响钢的表面质量，也增加成本，据此，本发明控制Als含量为0.025~0.045%范围。
[0025]N:在钢中与Ti在铸坯凝固过程中形成粗大的TiN，一方面降低了 Ti的析出强化效果；另一方面，TiN在钢中以大颗粒夹杂的存在，影响钢的成型性能，显著降低钢的塑性；同时，N存在时效作用，使钢的硬度和强度升高，可焊性和冷脆性增加，在本发明中属于有害元素，结合CSP产线控制水平，要求NS 0.006%。
[0026]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0027]其一，本发明通过合理设计钢种成分，使其成品组织为针状铁素体+多边形铁素体，再配合低P、低S和低N控制，不但使得高强度钢板兼具高韧性，而且金相组织晶粒细而均匀，钢表面质量优良，获得了优良的变形协调能力，从而提高了钢板的成型性能。
[0028]其二，本发明发挥薄板坯连铸连轧短流程工艺的优势，充分利用Ti+Mo元素的析出强化和组织强化效果，保证力学性能和成型性能，结合Cu+Cr+Ni耐侯元素的加入，生产厚度< 2.0mm厚，屈服强度700MPa级别的高成型高耐候钢；同时利用产线温度控制精度高的特点，避免了含Ti钢性能上的波动，在稳定获得钢板的高强度和高耐候性的同时能满足复杂成型要求，该高强薄材为性能优良的高附加值产品，可广泛应用于“以热代冷”和“以薄代厚”高强减薄应用领域，如:可用于集装箱、铁路车厢、客车和车辆用高强减薄领域。
[0029]其三，本发明工艺，生产过程控制稳定，连铸漏钢率降低至I %以下，解决了制约CSP产线生产高强薄材的一大技术瓶颈。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为实施例3钢板的金相组织图。
[0031 ]图2为对比例钢板的金相组织图。
[0032]图3为实施例3钢板的表面形貌图。
[0033]图4为对比例钢板的表面形貌图。
[0034]图5为实施例3钢板制管压扁后状态图。
[0035]图6为对比例钢板制管压扁后状态图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
[0037]实施例1~7
[0038]表1列出了本发明实施例1~7中Ti+Mo微合金化高成型高耐候极薄规格钢板的化学成分及其重量百分数，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0039]表1
[0040]
【权利要求】
1.一种高成型高耐候极薄规格热轧钢板，其特征在于:该钢板的化学成分及其重量百分比含量如下:c:0.035 ~0.065%, S1:0.15 ~0.3%，Mn:1.3 ~1.6%，Cu:0.12 ~0.2%，Cr:0.2 ~0.6 %，N1:0.I ~0.2 %，Ti:0.1 ~0.13 %，Mo:0.I ~0.2 %，Als:0.025 ~0.045%，以下元素控制在:P:0~0.018%, S:0~0.005%, N:0~0.006%，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高成型高耐候极薄规格热轧钢板，其特征在于:该钢板的化学成分及其重量百分比含量如下:C:0.035~0.065%, S1:0.2~0.3%,Mn:1.3~1.6%,Cu:0.12 ~0.2%，Cr:0.3 ~0.5%，N1:0.I ~0.2%，T1:0.I ~0.13%，Mo:0.I ~0.2%，Als:0.025 ~0.045%，以下元素控制在:P:0 ~0.018%,S:0 ~0.005%，N:0 ~0.006%,其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的高成型高耐候极薄规格热轧钢板，其特征在于:该钢板的化学成分及其重量百分比含量如下:C:0.035~0.05%，S1:0.2~0.3%，Mn:1.3~1.5%，Cu:0.12 ~0.2%，Cr:0.3 ~0.4%,Ni:0.15 ~0.2%，T1:0.I ~0.13%，Mo:0.I ~0.2%，Als:0.03 ~0.045%，以下元素控制在:P:0 ~0.01%，S:0 ~0.005%, N:0 ~0.005%,其余为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的高成型高耐候极薄规格热轧钢板，其特征在于:所述钢板厚度为1.2~2.0mm。
5.一种权利要求1所述高成型高耐候极薄规格热轧钢板的CSP生产工艺，包括转炉冶炼、炉外精炼、连铸、均热、轧制及控冷的步骤，其特征在于:所述转炉冶炼，控制冶炼后出钢P的重量百分比含量为O~0.012% ;所述连铸，结晶器热流控制为2.45~2.55mw/m2，连铸二冷水的比水量控制为1.77~1.83L/Kg，开浇连铸坯厚度为65~75mm，经多次液芯压下至55~60mm ;所述均热,控制铸还出炉温度为1230~1250°C ;所述轧制，控制终轧温度为880~920°C ;所述控冷，经层流冷却后进行卷取，采用头部阶梯冷却方式，卷取下线后以(10C /S的冷速缓慢冷却至280~320°C后，再进行快速冷却。
6.根据权利要求5所述高成型高耐候极薄规格热轧钢板的CSP生产工艺，其特征在于:所述连铸过程，控制保护渣碱度为1.0~1.15，粘度为1.42~1.65Pa.s,熔点为1030~1100。。。
7.根据权利要求5或6所述高成型高耐候极薄规格热轧钢板的CSP生产工艺，其特征在于:所述控冷，头部0.8~1.2m以前控制带钢卷取温度为650~670°C，头部0.8~1.2m以后控制卷取温度为610~630°C。
8.根据权利要求5或6所述高成型高耐候极薄规格热轧钢板的CSP生产工艺，其特征在于:所述控冷，卷取下线后以5~8°C /S的冷速缓慢冷却至295~305°C后，再进行快速冷却。
【文档编号】C22C38/50GK104131238SQ201410307408
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】张超, 谭佳梅, 陈良, 钱龙, 张永锟, 梁文, 刘先同, 高智 申请人:武汉钢铁(集团)公司