具有微合金添加剂的薄铸造带材产品及其制造方法_2

文档序号:9781147阅读:来源:国知局
少于0.01 %的侣、和选自由约0.01 % ~约0.20%的妮、约0.01 %~约0.20%的饥及其混合物组成的组中的至少一个元素,并且 显微组织主要由贝氏体和针状铁素体构成,而且有大于70 %的妮和/或饥在固溶体中。
[0035] 该方法可在卷绕状态下的钢带中提供分布在钢的整个显微组织中的、平均颗粒尺 寸小于50纳米的娃和铁的细微氧化物颗粒。此外,该方法可包括W下步骤:热社所述钢带; 并在约450~700°C之间的一个溫度卷绕经过热社的钢带。或者,可在小于650°C的一个溫 度,卷绕经过热社的钢带。
[0036] 该方法还可包括W下步骤至少为550°C的溫度对所述钢带进行时效硬化,W增 加抗拉强度。或者,在625°C~800°C之间的一个溫度进行时效硬化。在另一情况下,在650°C ~750°C之间的一个溫度进行时效硬化。
[0037] 本发明还公开了一种用于制备薄铸造钢带的方法,包括W下步骤:
[0038] 组装内冷式漉铸机,所述漉铸机具有横向定位的铸漉,所述铸漉之间形成漉隙,并 在所述漉隙上方形成被支承在所述铸漉上且在紧接所述铸漉的端部处被侧巧限制的烙融 钢的铸池;
[0039] 使所述铸漉相对旋转,W在所述铸漉移动通过所述铸池时,在所述铸漉上形成金 属凝壳;
[0040] 由向下穿过所述铸漉之间的漉隙的金属凝壳形成钢带;
[0041] W至少10°C每秒的速率冷却所述钢带W提供W下成分,该成分包括按重量计:少 于0.25%的碳、少于0.01 %的侣、和选自由约0.01 %~约0.20%的妮、约0.01 %~约0.20% 的饥及其混合物组成的组中的至少一个元素,并且显微组织主要由贝氏体和针状铁素体构 成,而且有大于70 %的妮和/或饥在固溶体中;
[0042] W625°C~800°C之间的一个溫度对所述钢带进行时效硬化。
[0043] 该方法还可包括W下步骤:对所述钢带进行时效硬化W增加抗拉强度。或者,在 650°C~750°C之间的一个溫度进行时效硬化。
[0044] 该方法能提供具有平均颗粒尺寸小于10纳米的妮的碳氮化物颗粒的时效硬化钢 带。或者,该时效硬化钢带基本没有大于50纳米的妮的碳氮化物颗粒。
[0045] 该方法能在卷绕状态下的钢带中提供分布在钢的整个显微组织中的、平均颗粒尺 寸小于50纳米的娃和铁的细微氧化物颗粒。此外,该方法可包括W下步骤:热社所述钢带; 并在约小于700°C的一个溫度卷绕经过热社的钢带。或者,可在小于650°C的一个溫度,卷绕 经过热社的钢带。
[0046] 制备薄铸造钢带的方法可包括W下步骤:
[0047] 组装内冷式漉铸机,所述漉铸机具有横向定位的铸漉,所述铸漉之间形成漉隙,并 在所述漉隙上方形成被支承在所述铸漉上且在紧接所述铸漉的端部处被侧巧限制的烙融 钢的铸池;
[0048] 使所述铸漉相对旋转,W在所述铸漉移动通过所述铸池时,在所述铸漉上形成金 属凝壳;
[0049] 由向下穿过所述铸漉之间的漉隙的金属凝壳形成钢带;W及
[0050] W至少10°C每秒的速率冷却所述钢带W提供W下成分,该成分包括按重量计:少 于0.25%的碳、0.20~2.0%的儘、0.05~0.50%的娃、少于0.01 %的侣、和选自由约0.01 % ~约0.20%的妮、约0.01 %~约0.20%的饥及其混合物组成的组中的至少一个元素,并且 显微组织主要由贝氏体和针状铁素体构成;
[0051] W625°C~800°C之间的一个溫度对所述钢带进行时效硬化,而在时效硬化后延伸 率和屈服强度均得W增加。
[0052] 该方法能在卷绕状态下的钢带中提供分布在钢的整个显微组织中的、平均颗粒尺 寸小于50纳米的娃和铁的细微氧化物颗粒。此外,该方法能提供具有平均颗粒尺寸小于10 纳米的妮的碳氮化物颗粒的时效硬化钢带。或者,该时效硬化钢带基本没有大于50纳米的 妮的碳氮化物颗粒。
[0053] 该方法可包括W下步骤:热社所述钢带;并在约小于750°C的一个溫度卷绕经过热 社的钢带。或者,可在小于700°C的一个溫度,卷绕经过热社的钢带。
【附图说明】
[0054] 为了能详细描述本发明,参考附图给出了一些示例,附图中:
[0055] 图1示出了合并有在线热社机和卷绕机的带材铸造设备;
[0056] 图2示出了双漉带材铸机的细节;
[0057] 图3示出了在添加和未添加妮或饥的情况下卷绕溫度(CT)对带材屈服强度的影 响;
[0058] 图4a是妮钢带的光学显微图;
[0059] 图4b是标准的380号超薄铸造带材不诱钢(UCS SS Grade 380)钢带的光学显微 图;
[0060] 图5示出了卷绕后时效硬化对本发明钢带的屈服强度的影响;
[0061] 图6示出了卷绕后模拟时效硬化周期对本发明钢带的屈服强度和抗拉强度的影 响;
[0062] 图7示出了热社减薄率化R)对屈服强度的影响;
[0063] 图8示出了屈服强度对延伸率的影响;
[0064] 图9示出了低水平妮含量对屈服强度的影响;
[006引图10a示出了热社后0.065 %妮钢第一试样的显微组织;
[0066] 图10b示出了热社后0.065 %妮钢第二试样的显微组织;
[0067] 图11示出了妮含量对屈服强度的影响;
[0068] 图12示出了卷绕溫度对屈服强度的影响;
[0069] 图13示出了低妮水平时卷绕溫度对屈服强度的影响;
[0070] 图14示出了热处理条件对屈服强度的影响;
[0071 ]图15示出了时效硬化热处理溫度对0.026%妮钢的屈服强度的影响;
[0072] 图16示出了峰值时效溫度对0.065 %妮钢的屈服强度的影响;
[0073] 图17示出了峰值时效溫度和保持时间对0.065%妮钢的屈服强度的影响;
[0074] 图18示出了峰值时效溫度和保持时间对0.084%妮钢的屈服强度的影响;
[0075] 图19示出了时效硬化前和时效硬化后屈服强度对延伸率的影响;
[0076] 图20示出了连续退火的热处理结果;
[0077] 图21示出了时效硬化条件;
[0078] 图22示出了溫度和时间对硬度的影响;
[0079] 图23示出了对于本发明的饥钢来说的、热处理对屈服强度的影响;
[0080] 图24示出了对于本发明的饥钢来说的、热社减薄率对屈服强度的影响。
【具体实施方式】
[0081] 下面描述的实施例设及使用双漉铸机连续铸造钢带所获得的具有微合金添加剂 的高强度薄铸造带材。
[0082] 图1示出了用于连续铸造钢带的带材铸机的各连续部分。图1和2示出了双漉铸机 11,双漉铸机11连续制造铸钢带12,铸钢带12沿运输路径10穿越引导台13达到具有夹送漉 14A的夹送漉架14。当离开夹送漉架14后,带材立即进入热社机16,热社机16具有一对社薄 漉16A和一对支承漉16B,用于对铸造带材进行热社W减薄期望厚度。经过热社的带材传到 输出台17上,带材在输出台17处可通过对流和与经由喷水器18(或其它适当的装置)供给的 水接触、并且通过福射而得W冷却。然后,经过社制和冷却的带材通过包括一对夹送漉20A 的夹送漉架20,而达到卷绕机19。在卷绕后对铸造带材进行最后的冷却。
[0083] 如图2所示,双漉铸机11包括主机架21,主机架21支承一对横向定位的铸漉22,铸 漉22具有铸造表面22A。在铸造操作期间,烙融金属从诱包(未示出)供给至诱杯23,通过耐 火罩24流至分配器或可动诱杯25,然后从分配器25通过铸漉22之间的金属供给口 26流至漉 隙27上方。供给到铸漉22之间的烙融金属在漉隙上方形成铸池30。铸池30在铸漉的端部被 一对侧封巧或侧封板28限制,运对侧封板28被一对推进器(未示出)推靠在铸漉的端部上, 运对推进器包括连接至侧板保持器的液压缸单元(未示出)。铸池30的上表面(一般称为"弯 月"水平)通常上升到供给口下端的上方,使得供给口的下端浸没在铸池30内。铸漉22在内 部被水冷却,W使移动的漉面在穿过铸池时在漉面上形成凝壳,凝壳在漉面之间的漉隙27 处聚集在一起而生成铸造带材12,铸造带材12从铸漉之间的漉隙向下传送。
[0084] 上述双漉铸机可为美国专利No.5184668和5277243、或者美国专利No. 5488988中 详细描述和图示的那种类型。对适用于本发明实施例的双漉铸机的适当构造细节,可参考 运些专利。
[0085] 可使用克服了常规轻质钢材产品的缺点且生成高强度轻质钢带产品的双漉铸机 来制造高强度薄铸造带材产品。本发明利用多种元素,包括妮(Nb)、饥(V)、铁(Ti)、或钢 (Mo)、或者它们的组合。
[0086] 钢中的微合金元素一般理解为指铁、妮和饥等元素。过去,运些元素通常加入量在 0.1%水平W下,但是在一些情况下,会高达0.2%的水平。运些元素能够通过泽透性、晶粒 细化和强化效果的组合,对钢的显微组织和性能施加强的影响(过去如同形成碳氮化物的 物质(carbonitride former))。钢一般不被看作微合金元素,因为它自身是相对较弱的形 成碳氮化物的物质,但它在本情况下是有效的并可与妮和饥一起形成复杂的碳氮化物颗 粒。在具有运些元素的热社带材中碳氮化物的形成受到抑制,后面将会说明。
[0087] 通过用运些元素进行微合金化,高强度薄铸造带材产品结合多个属性W获得高强 度轻质铸造带材产品。带厚可小于3mm、小于2.5mm、或小于2.0mm,并可在0.5~2.0mm的范围 内。通过热社生成铸造带材,而不需要用冷社来进一步使带减薄至期望厚度。因此,高强度 薄铸造带材产品叠覆轻质热社厚度范围和期望的冷社厚度范围两者。可W大于等于l〇°C每 秒的速率冷却带材,并仍然形成过半数且通常主要是贝氏体和针状铁素体的显微组织。
[0088] 通过制备运种高强度薄铸造带材产品实现的好处与现有技术制造的微合金钢的 生产形成对比,现有技术制造的微合金钢的生产导致相对较高的合金成本、低效的微合金 化、热社和冷社的困难、W及再结晶退火的困难,因为常规连续锻锋退火线不能提供所需的 高退火溫度。此外,还克服了通过冷社加恢复退火(recovery annealed)制造途径制成的带 材所呈现出的较弱延展性。
[0089] 在现有技术制造的微合金钢中,例如妮和饥等元素不能在凝固、热社、卷绕和冷却 整个过程中保持为固溶体。扩散至整个显微组织的妮和饥在热社带卷化ot coil)制造工艺 的各阶段形成碳氮化物颗粒。在本说明书和所附权利要求书中,碳氮化物颗粒包括碳化物、 氮化物、碳氮化物及其组合。热板巧化ot slab)中的碳、氮颗粒的形成和生长W及现有技术 制造的微合金钢的后续卷绕进一步减
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