一种厚规格热轧双相钢板及制造方法与流程

本发明涉及冶金技术及轧钢技术领域，特别涉及一种基于后置式超快冷技术的低成本厚规格组织均一的热轧双相钢板及制造方法。

背景技术：
随着节能、环保和安全要求的日趋严格，汽车轻量化研究进展迅速。高强钢和先进高强钢的用量快速增长。双相钢因其低屈强比、高初始加工硬化率、良好的强度塑性匹配，是目前应用最多的先进高强度钢之一。热轧双相钢主要是通过化学成分与轧制工艺的匹配获得在铁素体基体上分布一定体积分数和形貌特征马氏体的双相组织，从而具备良好的强度与塑性组合。在生产过程中进行组织控制的要点在于获得足够量的铁素体，同时抑制未转变奥氏体向珠光体、贝氏体转变，然后未转变奥氏体相变为马氏体，最终形成铁素体+马氏体的双相组织。生产热轧双相钢时，必须保证形成足够量的铁素体后再快冷至马氏体相变点以下，而在热轧带钢生产线上，热连轧机组的末机架抛钢速度较高，基于传统层流冷却设备的冷却能力，难于保证在卷取前将带钢温度降至马氏体相变点以下。目前，针对薄规格（≤6mm）热轧双相钢的生产，通常需要在钢中加入较高量的Cr、Mo等合金元素，或者大幅度提高钢中阻止碳化物形成的元素含量，如Si、P等，使得钢板在卷取后的缓慢降温过程中未转变奥氏体转变为马氏体；另外也可采取增加后段冷却区域的方式提高钢板的温度降低区间，确保马氏体的形成，但却缩小了工艺窗口。目前已公开的专利和科技文献中提及的已具备批量生产条件的热轧双相钢及生产工艺均是围绕上述思路针对薄规格（≤6mm）产品的。如公开号为CN102703815A的“一种600MPa级热轧双相钢及其制备方法”、公开号为的CN102912235A的“抗拉强度590MPa级热轧双相钢及其制造方法”及公开号为CN100441724C的“薄板坯连铸连轧生产热轧双相钢的工艺”均为采用C-Mn-Cr成分体系，在钢中加入≥0.4%的Cr元素以提高奥氏体的稳定性。公开号为CN100357475C的“一种抗拉强度540MPa级双相钢板及制造方法”及公开号为CN100357474C的“一种抗拉强度600MPa级双相钢板及制造方法”介绍了采用C-Mn成分体系热轧双相钢及制造方法，热轧后控制冷却速度为25~30℃/s，冷却至100~200℃卷取，所述的钢板厚度限于2.5~6.0mm。针对厚规格（≥9.0mm）热轧双相钢尤其是高强度级别则具有更高的难度。虽然随着产品厚度规格的提高，末机架抛钢速度相对降低，进而延长了冷却时间，有利于获得较高的温降范围。但此时厚度对冷却效果的不利影响更为突出，采用常规层流冷却不但难以在卷取前冷却至马氏体相变温度以下，而且钢板厚度与表面的温差较大，钢板表面温度低而心部温度高，心部温度甚至高于马氏体开始相变温度，厚度方向的温度不一致最终导致产品组织的不均一。因此，厚规格热轧双相钢因常规冷却能力的不足，产品厚度方向组织不均一，心部贝氏体含量偏高，难以获得理想的铁素体+马氏体的双相组织或强度级别受到限制。科技文献“包钢CSP‘超快冷’系统及590MPa级C-Mn低成本热轧双相钢开发”（《钢铁》2008年第43卷第3期P49-52）所采用的成分及工艺获得了4.0~11.0mm的热轧双相钢，然而其并未明确指出热轧双相钢的生产工艺参数，也未提及厚规格产品厚度方向的组织形态，且所生产钢板的组织为铁素体+马氏体+贝氏体的混合组织而非铁素体+马氏体的双相组织。科技文献“CSP生产线开发C-Mn型热轧双相钢的生产实践”（《上海金属》2010年第32卷第1期P27-29）所述的成分及工艺条件下获得的11.0~13.0mm厚度规格的热轧双相钢，其抗拉强度为550~585MPa，仅满足DP540的性能要求。因此，在传统的轧后冷却流程条件下，受层流冷却区长度和带钢出口速度的限制，针对厚规格高强度热轧双相钢，难以实现化学成分、工艺窗口、组织性能的稳定匹配，制约了该类双相钢的工业化生产。

技术实现要素：
本发明针对现有技术无法满足厚规格高强度热轧双相钢稳定、批量化工业生产的问题，提供一种低成本厚规格组织均一的热轧双相钢板及制造方法。上述目的是通过下述方案实现的：一种厚规格热轧双相钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比为：0.055~0.085%C，0.20~0.50%Si，1.20~1.50%Mn，Cr≤0.40%，P≤0.012%，S≤0.002%，余量为Fe及不可避免的杂质。根据上述的钢板，其特征在于，所述钢板的厚度规格为9.0~13.0mm、厚度方向组织为均一的双相组织。一种制备上述钢板的方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：（1）按所述钢板的化学成分进行冶炼，获得铸坯；（2）将所述铸坯加热至1160~1240℃，然后采用包括奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制的两阶段控制轧制工艺，前一阶段的压下率为≥60%，后一阶段的压下率≥52%，终轧温度为820~850℃，热轧后控制钢板的厚度为9.0~13.0mm；（3）经过步骤（2）热轧后得到的钢板先采用层流冷却前段集中模式进行冷却，冷却速率为10~25℃/s；（4）钢板经层流冷却前段集中冷却后利用后置式超快冷系统将带钢温度由660~700℃冷却至150~300℃进行卷取，其中超快冷系统水压设定为0.6MPa以上，水流密度为100~240(m3/h)/m2，温度由700℃冷却至200℃时冷却速率为80~120℃/s。本发明的有益效果：（1）利用后置式超快冷的高冷却能力，获得了厚度为9.0~13mm的热轧双相钢，同时实现了较宽的工艺窗口控制。由于具备较宽的工艺窗口，在最佳匹配的铁素体、马氏体比例条件下，抗拉强度级别可达到590MPa级。（2）本发明的低成本厚规格组织均一的热轧双相钢厚度方向的组织为均匀分布的多边形铁素体和体积分数为10~25%的细小弥散分布的岛状马氏体的双相组织，厚度方向组织均一。（3）基于化学成分、轧制条件以及冷却路径的一体化控制，降低热轧双相钢对合金元素的依赖，实现了减量化的成分、低的合金成本。（4）本发明涉及的低成本厚规格组织均一的热轧双相钢板，实现了我国工业化批量生产，且组织性能稳定。同时随后置式超快冷在我国钢企的推广应用，本发明涉及的钢板及制造方法具备广泛的推广应用前景，适用于常规热连轧生产线以及短流程CSP生产线。附图说明图1是本发明的低成本厚规格组织均一的热轧双相钢板冷却工艺流程图；图2是本发明的低成本9.0mm厚度规格的热轧双相钢板厚度方向的中心处金相显微组织；图3是本发明的低成本9.0mm厚度规格的热轧双相钢板厚度方向的1/4处金相显微组织；图4是本发明的低成本9.0mm厚度规格的热轧双相钢板厚度方向的表面附近处金相显微组织；图5是本发明的低成本13.0mm厚度规格的热轧双相钢板厚度方向的中心处金相显微组织；图6是本发明的低成本13.0mm厚度规格的热轧双相钢板厚度方向的1/4处金相显微组织；图7是本发明的低成本13.0mm厚度规格的热轧双相钢板厚度方向的表面附近处金相显微组织。具体实施方式以下是本发明的具体实施例，该实施例用于解释本发明，并非用于限制本发明的范围。本发明的基于后置式超快冷技术的低成本厚规格组织均一的热轧双相钢板，按设定成分冶炼钢水并铸成铸坯，成分按重量百分比为：0.055~0.085%C，0.20~0.50%Si，1.20~1.50%Mn，Cr≤0.40%，P≤0.012%，S≤0.002%，余量为Fe及不可避免的杂质。表1为本发明具体实施例的实测化学成分（按重量百分比，余量为Fe及不可避免的杂质）。表1本发明具体实施例化学成分（Wt.%）实施例工艺：将实施例1~4所示成分的坯料置于加热炉中加热至1160~1240℃，采用包括奥氏体再结晶区轧制（压下率≥60%）和奥氏体未再结晶区轧制（压下率≥52%）的两阶段控制轧制工艺，终轧温度控制在820~850℃范围内，热轧后钢板的厚度为9.0~13.0mm。参见图1，热轧后的钢板先采用层流冷却系统1前段集中模式以10~25℃/s的冷却速率冷至620~700℃，使奥氏体转变为多边形铁素体，铁素体体积含量为75~90%。钢板经层流冷却前段集中冷却后利用后置式超快冷系统2冷却至150~300℃后进行卷取，超快冷系统水压设定为0.6MPa以上，水流密度为100~240(m3/h)/m2，冷却速率控制在80~120℃/s范围内，以获得10~25%的马氏体，最终组织为多边形铁素体+弥散岛状马氏体。表2为本发明具体实施例的实测工艺参数及相应的力学性能参数。表2本发明具体实施例的实测工艺参数及力学性能参数附图2~7为本发明实施例的光学金相显微组织，试样采用4%的硝酸酒精腐蚀，由图可知，本发明的DP590热轧双相钢厚度方向的中心处、1/4处及表面附处的组织均由多边形铁素体和细小弥散分布的岛状马氏体构成，即厚度方向的组织类型、分布形态较为一致。