一種薄壁油桶用薄帶鋼及其制造方法
【專利摘要】一種薄壁油桶用薄帶鋼及其制造方法，采用薄帶連鑄工藝，鑄帶出結晶輥后采用高壓噴灑干冰的方式對鑄帶進行均勻強化冷卻，快速將鑄帶冷卻至1280℃以下，冷卻速率200-300℃/s，采用硼處理的帶鋼在這樣的冷卻方式下，可以促進粗大BN的析出，防止低熔點相B2O3的出現(xiàn)以及細小AlN的析出，達到均勻化奧氏體晶粒、降低屈強比的目的；然后經(jīng)過奧氏體在線再結晶軋制；然后經(jīng)霧化冷卻，對熱軋后的帶鋼進行冷卻；最后卷取。本發(fā)明可以得到屈強比較低、沖壓性能優(yōu)良的薄壁油桶用薄帶鋼。該方法生產(chǎn)的薄壁油桶用熱軋薄帶鋼，可以直接“以熱代冷”使用，取消冷軋工序，大大降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種薄壁油桶用薄帶鋼及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及連鑄工藝，特別涉及一種薄壁油桶用薄帶鋼及其制造方法。
【背景技術】
[0002]在傳統(tǒng)流程鋼鐵生產(chǎn)中，錫(Sn)是鋼中典型的殘余元素或有害元素，煉鋼過程中要充分地去除Sn非常困難而且也是非常昂貴，一旦鋼中含有Sn，基本是無法徹底消除的，只能通過稀釋鋼水來降低Sn的含量，這些都造成鋼鐵產(chǎn)品成本的升高。
[0003]近年來，由于廢鋼的連續(xù)循環(huán)利用，導致鋼中的Sn等殘余元素的含量逐漸升高，鋼中的Sn是易偏析元素，容易富集在晶界導致裂紋等缺陷發(fā)生，因此在傳統(tǒng)的工藝中Sn元素的含量是被嚴格控制的，在普通結構用鋼中，對Sn的含量均有明確的要求:Sn(wt% ) ( 0.005%。
[0004]因此，如果能對鋼(特別是廢鋼)中Sn等殘余元素做到“化害為利”，將對整個冶金界產(chǎn)生積極的影響；可以實現(xiàn)對現(xiàn)有廢鋼或低品質劣質礦資源(高錫礦)的有效利用，促進鋼的循環(huán)利用，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)鋼鐵業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
[0005]傳統(tǒng)的薄帶鋼大都是由厚達70~200mm的鑄坯經(jīng)過多道次連續(xù)軋制生產(chǎn)出來的，傳統(tǒng)熱軋工藝流程是:連鑄+鑄坯再加熱保溫+粗軋+精軋+冷卻+卷取，即首先通過連鑄得到厚度為200mm左右的鑄坯，對鑄坯進行再加熱并保溫后，再進行粗軋和精軋，得到厚度一般大于2mm的鋼帶，最后對鋼帶進行層流冷卻和卷取，完成整個熱軋生產(chǎn)過程。如果要生產(chǎn)厚度小于1.5mm(含)的鋼帶，則難度相對較大，通常要對熱軋鋼帶進行后續(xù)冷軋以及退火來完成。且工藝流程長、能耗高、機組設備多、基建成本高，導致生產(chǎn)成本較高。
[0006]薄板坯連鑄連軋工藝流程是:連鑄+鑄坯保溫均熱+熱連軋+冷卻+卷取。該工藝與傳統(tǒng)工藝的主要區(qū)別是:薄板坯工藝的鑄坯厚度大大減薄，為50~90mm，由于鑄坯薄，鑄坯只要經(jīng)過I~2道次粗軋(鑄坯厚度為70~90_時)或者不需要經(jīng)過粗軋(鑄坯厚度為50_時)，而傳統(tǒng)工藝的連鑄坯要經(jīng)過反復多道次軋制，才能減薄到精軋前所需規(guī)格；而且薄板坯工藝的鑄坯不經(jīng)冷卻，直接進入均熱爐進行均熱保溫，或者少量補溫，因此薄板坯工藝大大縮短了工藝流程，降低了能耗，減少了投資，從而降低了生產(chǎn)成本。但薄板坯連鑄連軋由于較快的冷速會導致鋼材強度提高，屈強比提高，從而增加軋制載荷，使得可經(jīng)濟地生產(chǎn)熱軋產(chǎn)品的厚度規(guī)格也不可能太薄，一般為≥1.5mm，見中國專利CN200610123458.1，CN200610035800.2以及CN200710031548.2，且這些專利均未涉及元素B和Sn。解決薄板坯連鑄連軋組織較細且不均勻，屈強比偏高的問題作為一個很重要的問題被提出。
[0007]比薄板坯連鑄連軋更短的工藝流程是薄帶連鑄連軋工藝，薄帶連鑄技術是冶金及材料研究領域內(nèi)的一項前沿技術，它的出現(xiàn)為鋼鐵工業(yè)帶來一場革命，它改變了傳統(tǒng)治金工業(yè)中鋼帶的生產(chǎn)過程，將連續(xù)鑄造、軋制、甚至熱處理等整合為一體，使生產(chǎn)的薄帶坯經(jīng)過一道次在線熱軋就一次性形成薄鋼帶，大大簡化了生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)周期，其工藝線長度僅50m左右；設備投資也相應減少，產(chǎn)品成本顯著降低，是一種低碳環(huán)保的熱軋薄帶生產(chǎn)工藝。雙輥薄帶連鑄工藝是薄帶連鑄工藝的一種主要形式，也是世界上唯一實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的一種薄帶連鑄工藝。
[0008]雙輥薄帶連鑄典型的工藝流程為:大包中的熔融鋼水通過大包長水口、中間包以及布流裝置直接澆注在一個由兩個相對轉動并能夠快速冷卻的結晶輥和側封裝置圍成的熔池中，鋼水在結晶輥旋轉的周向表面凝固形成凝固殼并逐漸生長，進而在兩結晶輥輥縫隙最小處(nip點)形成I~5mm厚的鑄帶，鋼帶經(jīng)由導板導向夾送輥送入軋機中軋制成0.7~2.5mm的薄帶，隨后經(jīng)過冷卻裝置冷卻，經(jīng)飛剪裝置切頭后，最后送入卷取機卷取成卷。
[0009]采用薄帶連鑄來生產(chǎn)薄壁油桶用鋼，由于厚度較薄,對于厚度小于1.5mm(含)的薄規(guī)格熱軋產(chǎn)品，薄帶連鑄工藝具有較強的制造和成本優(yōu)勢。薄壁油桶用薄帶鋼在全世界范圍內(nèi)的用量非常大，熱軋板狀態(tài)直接供貨的產(chǎn)品規(guī)格特征厚度為1.25mm和1.5mm，冷軋板和冷軋熱鍍鋅狀態(tài)供貨的產(chǎn)品規(guī)格特征厚度為1.0mmU.2mm和1.5mm,由于產(chǎn)品厚度較薄，因此采用傳統(tǒng)熱連軋工藝生產(chǎn)的成本較高，目前能穩(wěn)定熱軋板供貨的國內(nèi)廠家主要有寶鋼、武鋼和太鋼等，很多廠家由于傳統(tǒng)熱連軋線的能力限制，原先可用熱軋板供貨的廠家轉為采用冷軋薄鋼板或者冷軋熱鍍鋅薄鋼板代替供貨，這也增加了薄壁油桶用鋼的生產(chǎn)成本。
[0010]熱軋帶鋼作為薄規(guī)格熱軋板或者“以熱代冷”產(chǎn)品使用時，對帶鋼表面質量要求很高。一般要求帶鋼表面氧化皮的厚度越薄越好，這就需要在鑄帶后續(xù)的各個階段控制氧化鐵皮的生成，即在鑄輥直至軋機入口均采用密閉室裝置防止鑄帶氧化，在密閉室裝置內(nèi)如美國專利US6920912添加氫氣以及在美國專利US20060182989中控制氧氣含量小于5 %，均可以控制鑄帶表面的氧化皮厚度。但是在軋機至卷取這段輸送過程如何控制氧化皮的厚度很少有關專利涉及，尤其是在采用層流冷卻或噴淋冷卻對帶鋼進行冷卻的過程中，高溫的帶鋼與冷卻水接觸，鑄帶表面的氧化皮厚度增長很快。同時，高溫的帶鋼與冷卻水接觸還會帶來很多問題:
[0011]一、會在帶鋼表面形成水斑(銹斑)，影響表面質量；
`[0012]二、層流冷卻或噴淋冷卻用的冷卻水容易造成帶鋼表面局部冷卻不均勻，造成帶鋼內(nèi)部微觀組織的不均勻，從而造成帶鋼性能的不均勻，影響產(chǎn)品質量；
[0013]三、帶鋼表面局部冷卻不均勻，會造成板形的惡化，影響板形質量。
[0014]但是，薄帶連鑄由于其本身的快速凝固工藝特性，生產(chǎn)的鋼種普遍存在組織細化但不均勻、延伸率偏低、屈強比偏高、成型性不好的問題；同時鑄帶奧氏體晶粒具有明顯不均勻性，會導致奧氏體相變后所獲得的最終產(chǎn)品組織也不均勻，從而導致產(chǎn)品的性能不穩(wěn)定。因此采用薄帶連鑄生產(chǎn)線來生產(chǎn)一些汽車行業(yè)、石化行業(yè)、油桶制造行業(yè)需要的具有良好成型性的產(chǎn)品，具有一定難度。薄規(guī)格熱軋帶鋼作為薄壁油桶用鋼產(chǎn)品使用時，要求鋼種在力學性能上具有較好的強塑性匹配，具有較高的延伸率(延伸率達到24%以上)，以及在工藝性能上具有良好的沖壓性能(沖壓深度達到9~12mm)。面對這樣高的性能要求，對采用薄帶連鑄來生產(chǎn)該鋼種具有一定的挑戰(zhàn)，因此，采用薄帶連鑄生產(chǎn)薄壁油桶用薄帶鋼時，照搬傳統(tǒng)的成分工藝是無法生產(chǎn)合格的薄壁油桶用鋼的，需要在成分和工藝上有突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的在于提供一種薄壁油桶用薄帶鋼及其制造方法，該方法通過在含Sn的低碳鋼成份中添加微量元素硼(B)，在薄帶連鑄帶鋼出結晶輥后，向帶鋼兩側采用高壓噴灑干冰(固態(tài)C02)的方式對帶鋼進行快速均勻冷卻，提高冷卻均勻性和冷卻強度以及達到防氧化、均勻奧氏體晶粒組織、降低軋制溫度的效果；同時采用奧氏體在線再結晶軋制，實現(xiàn)鑄帶熱軋后的奧氏體在線再結晶；然后采用噴霧冷卻方法可以減小帶鋼表面氧化皮厚度，改善帶鋼溫度均勻性，提高帶鋼表面質量。薄帶連鑄在生產(chǎn)此類鋼種時，能夠解決薄帶連鑄工藝過程中組織不均勻、延伸率偏低、屈強比偏高、成型性不好的問題，滿足折彎成型、沖壓成型等使用要求，從而滿足冷軋基料和“以熱代冷”產(chǎn)品的使用要求。
[0016]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是:
[0017]一種薄壁油桶用薄帶鋼，其化學成分重量百分比為:C:0.04~0.12%，S1:0.2~0.4 %，Mn:0.4 ~1.0 %，P ≤ 0.055 %，S ≤ 0.008 %，N:0.004 ~0.010 %，Al:0.01 ~0.06%, Sn:0.005 ~0.04%, B:0.001 ~0.006%，其余為 Fe 和不可避免雜質。
[0018]在本發(fā)明薄壁油桶用薄帶鋼的化學成分設計中，
[0019]C:C是鋼中最經(jīng)濟、最基本的強化元素，通過固溶強化和析出強化來提高鋼的強度。C是奧氏體轉變過程中析出滲碳體必不可少的元素，因此C含量的高低在很大程度上決定鋼的強度級別，即較高的C含量對應較高的強度級別。但是，由于C的間隙固溶和析出對鋼的塑性和韌性有較大危害，而且，過高的C含量對焊接性能不利，因此C含量不能過高，鋼的強度通過適當添加合金元素來彌補。故本發(fā)明采用的C含量范圍是0.04~0.12%。
[0020]Si =Si在鋼中起固溶強化作用，且鋼中加Si能提高鋼質純凈度和脫氧，但Si含量過高會導致可焊性和焊接熱影響區(qū)韌性惡化。故本發(fā)明采用的Si含量范圍是0.2~0.4%。
[0021]Mn:Mn是價格最便宜的合金元素之一，它能提高鋼的淬透性，在鋼中具有相當大的固溶度，通過固溶強化提高鋼的強度，同時對鋼的塑性和韌性基本無損害，是在降低C含量情況下提高鋼的強度最主要的強化元素。但Mn含量過高會導致可焊性和焊接熱影響區(qū)韌性惡化。故本發(fā)明采用的Mn含量范圍是0.4~1.0%。
[0022]P:P可顯著提高鋼的耐腐蝕性能，并且能提高強度。但高含量的P容易在晶界偏析，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。在薄帶連鑄工藝中，鑄帶的凝固和冷卻速率極快，可有效抑制P的偏析，從而可有效避免P的劣勢，充分發(fā)揮P的優(yōu)勢，油桶用鋼在客觀上也要求鋼種具有一定的耐腐蝕性。故在本發(fā)明中，采用較傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)薄壁油桶用鋼時更高的P含量，適當放寬P元素的含量，煉鋼工序中取消脫磷工序，在實際操作中，不需要刻意進行脫磷工序，也不需要額外添加磷，P含量的范圍< 0.055%。
[0023]S:在通常情況下S是鋼中有害元素，使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在軋制時造成裂紋。S還會降低焊接性能和耐腐蝕性。故在本發(fā)明中，S也作為雜質元素來控制，其含量范圍是< 0.008%。
[0024]Al:A1是為了脫氧而加入鋼中的元素，添加0.01~0.06%含量的Al有利于改善鋼材的強韌性能。
[0025]N:與C元素類似，N元素可通過間隙固溶提高鋼的強度，本發(fā)明要利用鋼中的N跟B作用生成BN的析出相，需要鋼中有一定的N含量。但是，N的間隙固溶對鋼的塑性和韌性有較大危害，自由N的存在會提高鋼的屈強比，因此N含量也不能過高。本發(fā)明采用的N含量范圍是0.004~0.010%。
[0026]Sn:Sn元素被公認為鋼中的有害元素，因為Sn是易偏析元素,少量的Sn就會在晶界富集，導致是裂紋等缺陷發(fā)生，因此在傳統(tǒng)的工藝中Sn元素的含量是被嚴格控制的。薄帶連鑄由于快速凝固的特點，元素在枝晶間的偏析大大減小，可以大大提高元素的固溶量，因此在薄帶連鑄工藝條件下，Sn元素的范圍可以擴大，因此可以大大降低煉鋼成本。圖3是Sn元素與平均熱流密度的關系。由圖3可見，當Sn加入量小于0.04%時，對熱流密度的影響不大，即對薄帶凝固過程沒有影響。圖4是Sn含量與表面粗糙度的關系。因為鑄帶表面的裂紋通常都是在鑄帶表面凹凸不平的皺褶處產(chǎn)生，用表面粗糙度來表征表面裂紋發(fā)生情況。如果粗糙度大，則裂紋發(fā)生的概率高。由圖4可知，Sn含量的增加，在快速凝固條件下并沒有對鑄帶的表面質量產(chǎn)生不良的影響。由圖3和圖4的結果可知，Sn沒有對鑄帶的凝固和表面質量產(chǎn)生不良影響。Sn的含量范圍在0.005~0.04%。
[0027]B:B在鋼中的顯著作用是極微量的硼就可以使鋼的淬透性成倍增加，B可以在高溫奧氏體中優(yōu)先析出粗大的BN顆粒從而抑制細小AlN的析出，減弱細小AlN對晶界的釘扎作用，提高晶粒的生長能力，從而粗化奧氏體晶粒；同時還有一部分固溶B偏聚在奧氏體晶界抑制了鐵素體形核，降低了鐵素體的形核率，從而達到降低屈強比、提高成型性能的作用；另外B與N的結合可以有效防止晶界低熔點相B2O3的出現(xiàn)。
[0028]B是活潑易偏析元素，容易在晶界偏聚，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)含B鋼時，B含量一般控制的非常嚴格，一般在0.001~0.003%左右；而在薄帶連鑄工藝中，凝固和冷卻速率較快，可有效抑制B的偏析，固溶更多的B含量，因此B的含量可以適當放寬；還可以通過合理的工藝控制生成粗大的BN顆粒,抑制細小的AlN析出，起到固氮的作用,解決薄帶連鑄生產(chǎn)的帶鋼屈強比偏高、成型性不好的劣勢。故在本發(fā)明中，采用較傳統(tǒng)工藝更高的B含量，范圍是0.001 ~0.006%。
[0029]本發(fā)明的薄壁油桶用 薄帶鋼的制造方法，其包括如下步驟:
[0030]a)冶煉
[0031]按照下述成分要求進行冶煉，鋼水化學成分重量百分比為:C:0.04~0.12%，S1:0.2~0.4%，Mn:0.4~1.0%，P<0.055%，S<0.008%，N:0.004 ~0.010%,Al:0.01 ~0.06%, Sn:0.005 ~0.04%, B:0.001 ~0.006%，其余為 Fe 和不可避免雜質；
[0032]b)鑄造
[0033]采用雙棍薄帶連鑄,將熔融鋼水形成形成1.5~3_厚的鑄帶；
[0034]鑄輥直徑500~1500mm，澆鑄速度60~150m/min ；
[0035]c) 二次冷卻
[0036]鑄帶出結晶輥后鑄帶溫度在1420~1480°C，在鑄帶的兩側沿鑄帶寬度方向設置二冷裝置，二冷裝置的開始冷卻點設置在離nip點250~750mm，整個二冷冷卻段長度200~500mm，鑄帶冷卻速率200~300°C /s ;用于出帶后立即向鑄帶兩側采用噴灑干冰的方式對鑄帶進行快速均勻冷卻至1280°C以下；
[0037]d)在線熱軋
[0038]二次冷卻后的鑄帶出密閉室后經(jīng)夾送輥送至軋機中軋制成0.7~2.5_厚度的帶鋼，其中，軋制溫度1050~1200°C，壓下率為20~50%。
[0039]e)軋后冷卻
[0040]對在線熱軋后的帶鋼進行軋后冷卻，冷卻采用霧化冷卻的方式，將霧化的冷卻水霧直接噴灑在鋼帶表面，冷卻速率范圍為10-70°C /s ；[0041]f)帶鋼卷取
[0042]冷卻后的熱軋帶鋼經(jīng)切頭剪切除質量較差的頭部后，直接進行卷取成卷?？刂茻彳垘У木砣囟葹?50~750°C ;最終的薄壁油桶用薄帶鋼的性能達到屈服強度215MPa以上，抗拉強度達到275MPa以上，延伸率達到25%以上，屈強比低于0.8，沖壓深度IOmm以上。
[0043]進一步，二次冷卻采用將干冰直接噴射在鑄帶表面，其中干冰與惰性氣體或氮氣預混合體積比為5: I~10: 1，以0.5~5MPa的壓力直接將干冰噴射在鑄帶表面。
[0044]地，熱軋壓下率30~50%，軋后帶鋼厚度為1.2~2.0mm。軋制溫度1050~1150
[0045]另外，霧化冷卻速率為30~70°C /S。
[0046]在本發(fā)明的制造方法中，
[0047]二次冷卻采用在鑄帶出結晶輥后，在鑄帶的兩側沿鑄帶寬度方向設置二冷裝置，向鑄帶兩側采用噴灑干冰(固態(tài)CO2)的方式對鑄帶進行快速均勻冷卻至1280°C以下，可以顯著提高帶鋼的冷卻均勻性和冷卻強度，促進鋼中BN的析出。
[0048]上述二次冷卻在鑄帶下密閉室內(nèi)進行，采用的強化冷卻方法將干冰(固態(tài)CO2)直接噴射在鋼帶表面，以加速鋼帶的冷卻，將干冰噴射在鋼帶表面，一方面起到了降低鋼帶溫度的作用，另一方面固態(tài)的干冰噴到熱態(tài)的帶鋼表面會氣化，在帶鋼表面形成高密度的霧狀氣體，二氧化碳(CO2)屬于一種惰性氣氛，能夠包覆在帶鋼表面，起到帶鋼防氧化的作用，從而有效控制了帶鋼表面氧化皮的生長。
[0049]上述二次冷卻所在的密閉室內(nèi)不用另外通惰性氣體保護帶鋼，直接利用噴灑干冰揮發(fā)出來的CO2氣體實現(xiàn)對帶鋼的防氧化保護。在密閉室上面設置氣體搜集裝置，以用來搜集過多的高密度二氧化碳氣體。
[0050]本發(fā)明設計的鑄帶二次冷卻涉及到的BN析出相的理論基礎:
[0051]鋼中硼與氮、鋁和氮在Y-Fe中的熱力學方程如下:
[0052]BN = B+N ;Log[B] [N] =-13970/T+5.24(I)
[0053]AlN = Al+N ;Log[Al] [N] =-6770/T+1.03(2)
[0054]如圖2所示，鋼中BN的開始析出溫度在1280°C左右，980°C時BN的析出趨于平衡，而此時AlN的析出才剛剛開始(AlN的析出溫度在980°C左右)，從熱力學上講，BN的析出要優(yōu)先于A1N。因此本發(fā)明通過合理的工藝控制手段，促進B與N的結合，生成粗大的BN顆粒，從而均勻奧氏體晶粒組織，抑制細小的AlN析出。
[0055]通常，薄帶連鑄下密閉室內(nèi)不采用任何冷卻措施，長期澆鑄情況下，密閉室的環(huán)境溫度高達800°C以上，鋼結構的密閉室下框架和密閉室墻壁在長期的高溫下承重服役，會發(fā)生變形，影響整個機械框架結構的強度和精度，還容易發(fā)生下框架焊接接口處的開裂等危險。因此很多廠家在密閉室的冷卻方面做了很多工作，比如新日鐵的光廠薄帶連鑄就報導了下密閉室墻壁采用水冷壁的形式達到冷卻的目的，具體方案是下密閉室墻壁采用兩塊鋼板焊接，中間通循環(huán)水；美國Nucor的Castrip (見專利US5960856A)采用“水冷枕”的形式達到冷卻的目的，具體方案是在離帶鋼稍近的地方設置水冷枕，里面通循環(huán)水，形式就如在大的房間里(密閉室)設置一個小隔熱房間(水冷枕圍成)，帶鋼穿過水冷枕圍成的小隔熱房間，溫度被吸收，在帶鋼冷卻的同時，起到對大房間(密閉室)的溫降作用。本發(fā)明在密閉室內(nèi)高壓噴灑干冰，采用干冰自身的“升華”物理特性，可以吸收大量的熱量，在對帶鋼實現(xiàn)急速冷卻的同時，對密閉室的溫度也起到有效降溫的作用；密閉室溫度的有效降低，對整個密閉室的下框架(一般是鋼結構)及密閉室墻壁起到冷卻作用，可以有效防止密閉室下框架的變形。
[0056]在線熱軋，二次冷卻后的帶鋼，出密閉室10后經(jīng)夾送輥12將帶鋼送至軋機13中軋制成0.7-2.5mm厚度的薄帶材。其中，控制軋制溫度為1050-1200°C，目的是保證熱軋后奧氏體發(fā)生完全再結晶?？刂茻彳垑合侣蕿?0-50%，熱軋壓下量增加會促進奧氏體再結晶，優(yōu)選地，熱軋壓下率范圍是30-50%。熱軋后鋼帶的厚度范圍是0.7-2.5mm,優(yōu)選地，厚度為 1.2-2.0mm。
[0057]通過二次冷卻裝置來實現(xiàn)相對較低的軋制溫度1050-1200°C，相對較低的軋制溫度，對于軋制來說是有利的，軋制溫度越低，越有利于軋制板形質量的控制，在常規(guī)薄帶工藝過程中，軋機前的溫度往往高達1200°C以上，甚至1250°C以上，此時的帶鋼非常軟，無法施加較大的軋制力，很難有效軋制。 [0058]軋后冷卻，采用霧化冷卻的方式，霧化冷卻裝置將霧化的冷卻水霧直接噴灑在鋼帶表面，霧化冷卻可以避免傳統(tǒng)層流冷卻帶來的問題，使帶鋼表面溫度均勻下降，提高帶鋼溫度均勻性，從而達到均勻化內(nèi)部微觀組織的效果；同時噴霧冷卻均勻，可以提高帶鋼的板形質量；減少帶鋼表面的氧化皮厚度，便于作冷軋基料時的后續(xù)酸洗。
[0059]帶鋼卷取，冷卻后的熱軋帶鋼經(jīng)切頭剪切除質量較差的頭部后，直接進行卷取成卷。以使熱軋帶具有鐵素體加珠光體的組織特征。卷取機采用雙卷取形式，保證帶鋼的連續(xù)生產(chǎn)。
[0060]經(jīng)過上述制造過程，最終的薄壁油桶用薄帶鋼的性能達到屈服強度215MPa以上，抗拉強度達到275MPa以上，延伸率達到25%以上，屈強比低于0.8，沖壓深度IOmm以上。
[0061]本發(fā)明在含Sn的低碳鋼中添加B元素，通過合理的二冷模式，在薄帶連鑄帶鋼出結晶輥后，向帶鋼兩側采用高壓噴灑干冰(固態(tài)C02)的方式對帶鋼進行快速均勻冷卻，提高冷卻均勻性和冷卻強度以及達到防氧化、均勻奧氏體晶粒組織、降低軋制溫度的效果；軋制后的帶鋼采用霧化冷卻方式可以減小帶鋼表面氧化皮厚度，改善帶鋼溫度均勻性，提高帶鋼表面質量。薄帶連鑄在生產(chǎn)此類鋼種時，能夠解決薄帶連鑄工藝過程中組織不均勻、延伸率偏低、屈強比偏高、成型性不好的問題，從而滿足折彎成型、沖壓成型等使用要求。
[0062]利用薄帶連鑄技術生產(chǎn)含硼⑶薄壁油桶用鋼，迄今為止尚未見報導，歸納優(yōu)點如下:
[0063](I)省去了板坯加熱、多道次反復熱軋等復雜過程，對薄鑄帶直接進行一道次在線熱軋，生產(chǎn)成本大幅降低。
[0064](2)鑄帶厚度本身較薄，通過在線熱軋至期望產(chǎn)品厚度，薄規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)不需要經(jīng)過冷軋，直接“以熱代冷”;另一方面，由于厚度較薄，用于冷軋基料時，可以大大降低后續(xù)冷軋減薄的道次，大大節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0065](3)利用含Sn的廢鋼，對鋼中的Sn做到“化害為利”，實現(xiàn)對現(xiàn)有廢鋼或低品質劣質礦資源(高錫礦)的有效利用，促進鋼的循環(huán)利用，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)鋼鐵業(yè)可持續(xù)發(fā)展。添加B元素，可以解決薄帶連鑄工藝過程中組織不均勻、屈強比偏高的問題，從而滿足冷軋基料的使用要求；同時易于折彎、沖壓成型。[0066](4)傳統(tǒng)工藝板坯冷卻過程中發(fā)生合金元素析出，板坯再加熱時往往會由于合金元素回溶不充分而降低合金元素利用率。薄帶連鑄工藝中，高溫鑄帶直接熱軋，所添加的合金元素主要以固溶態(tài)存在，可提高合金利用率。
[0067]本發(fā)明的主要優(yōu)點:
[0068]1.采用薄帶連鑄工藝生產(chǎn)薄壁油桶用薄帶鋼，進行熱軋后直接供給市場使用，達到薄規(guī)格熱軋板供貨的目的以及滿足冷軋基料要求和“以熱帶冷”目的，可以顯著提高板帶材的性價比。
[0069]2.本發(fā)明采用添加微量的硼元素，達到有效降低帶鋼屈強比，提高帶鋼成型性能的效果，生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)和薄板坯生產(chǎn)工藝明顯低廉。同時進一步提高對鋼中有害殘余元素P的綜合利用量，取消煉鋼中的脫磷工序，使生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)和薄板坯生產(chǎn)工藝明顯低廉
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[0070]3.利用含Sn的廢鋼，對鋼中的Sn做到“化害為利”，實現(xiàn)對現(xiàn)有廢鋼或低品質劣質礦資源(高錫礦)的有效利用，促進鋼的循環(huán)利用，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)鋼鐵業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
[0071]4.采用二次冷卻裝置來實現(xiàn)相對較低的軋制溫度，有利于在線熱軋，有利于軋制板形質量的控制；此外利用干冰“升華”的物理吸熱作用，起到有效降低密閉室溫度和防止密閉室鋼結構框架變形的作用。采用軋后霧化冷卻有效減小熱軋帶鋼表面的氧化鐵皮厚度，可以大大提聞鋼板表面質量。
[0072]5.合理靈活的工藝參數(shù)控制拓寬了生產(chǎn)線的工藝空間，可以滿足不同產(chǎn)品規(guī)格的`生產(chǎn)需要。
[0073]本發(fā)明與已有技術的區(qū)別和改進之處:
[0074]專利EP0830223A1/CN1180325A/US5960856A/DE69700737D 中提到一種澆鑄黑色金屬帶的方法及裝置，在帶鋼凝固出雙輥后，設置一對用于帶鋼冷卻的非接觸式吸熱器，用來吸收帶鋼完全凝固后釋放出來的凝固潛熱。該專利與本發(fā)明相比，主要區(qū)別在于冷卻強度上，本發(fā)明采用高壓噴灑干冰的方法，直接與帶鋼接觸強制冷卻，可以實現(xiàn)200°C /s以上的冷卻強度，遠遠高于非接觸式吸熱器的冷卻效果，有效降低軋制溫度，有利于軋制板形質量的提聞。
[0075]中國專利CN1472019A公開了一種薄帶連鑄方法和裝置，在結晶輥出口處，對高溫鑄帶沿寬度方向噴吹氣體對鑄帶實現(xiàn)冷卻。該專利雖然能夠對鑄帶起到冷卻作用，但是采用氣冷的方式，冷卻速率的控制范圍有一定限制，本專利采用高壓噴灑干冰的方法，直接與帶鋼接觸強制冷卻，可以實現(xiàn)200°C /s以上的冷卻強度，有效降低軋制溫度，有利于軋制板形質量的提聞。
[0076]日本專利JP-A-5-277654在結晶輥出口下端300_400mm增加了一對外徑0200mm的從動輥，通過從動輥與鑄帶的接觸傳熱，達到對帶鋼的冷卻作用。本發(fā)明與該方法采用的手段完全不同，本發(fā)明是通過對帶鋼直接進行高壓噴灑干冰的方法，帶走帶鋼熱量。專利JP-A-5-277654的主要缺點是冷卻強度有限，其次是結晶輥與小輥的速度匹配問題，如果匹配不良，鑄帶易打折，生產(chǎn)操作不方便，控制不靈活。
【專利附圖】

【附圖說明】[0077]圖1為本發(fā)明生產(chǎn)工藝布置示意圖。
[0078]圖2為BN，AlN析出的熱力學曲線。
[0079]圖3為Sn含量與平均熱流密度的關系示意圖。
[0080]圖4為Sn含量與鑄帶表面粗糙度的關系示意圖。
【具體實施方式】[0081 ] 參見圖1，本發(fā)明的工藝過程，鋼水經(jīng)大包1、通過大包長水口 2、中間包3和布流裝置4直接澆注在一個由兩個相對轉動并能夠快速冷卻的結晶輥5a、5b和側封板裝置6a、6b圍成的熔池7中，鋼水在結晶輥5a、5b旋轉的周向表面凝固，進而形成凝固殼并逐漸生長隨后在兩結晶輥輥縫隙最小處(nip點)形成1.5-3mm厚的鑄帶11，鑄帶經(jīng)過在密閉室10內(nèi)的二冷裝置8，出帶后立即向鑄帶11兩側噴灑干冰(固態(tài)CO2)，控制其冷卻速率，使鑄帶11快速均勻冷卻至1280°C以下。然后通過擺動導板9、夾送輥12將鑄帶送至熱軋機13，熱軋后形成0.7-2.5mm的熱軋帶，再經(jīng)軋后冷卻裝置14，將霧化的冷卻水霧直接噴灑在帶鋼表面，控制冷卻速率，經(jīng)輸送輥道15輸送至飛剪裝置16切頭之后，切頭沿著飛剪導板17掉入飛剪坑18中，切頭后的熱軋帶進入卷取機19、19’進行卷取；將鋼卷從卷取機上取下后，自然冷卻至室溫。
[0082]上述二次冷卻所在的密閉室10內(nèi)不用另外通惰性氣體保護鑄帶，直接利用高壓噴灑干冰揮發(fā)出來的CO2氣體實現(xiàn)對鑄帶的防氧化保護。在密閉室10上面設置氣體搜集裝置20，以用來搜集過多的高密度二氧化碳氣體。
[0083]本發(fā)明實施例化學成分如表1所示。工藝參數(shù)以及熱軋帶冷卻到室溫后的性能見表2。對比例I為薄帶連鑄工藝成份中未添加B元素；對比例2為傳統(tǒng)熱軋工藝生產(chǎn)的薄壁油桶用薄帶鋼，成份中未添加B元素。
[0084]綜上所述，利用薄帶連鑄工藝技術按本發(fā)明提供的鋼種成分設計范圍制造的薄壁油桶用薄帶鋼，屈服強度達到215MPa以上，抗拉強度達到275MPa以上，延伸率達到25%以上，屈強比低于0.8，沖壓深度在10.0mm以上，冷加工折彎性能合格。通過本發(fā)明得到薄壁油桶用薄帶鋼，可以有效解決薄帶連鑄生產(chǎn)的鋼種普遍存在的組織不均勻、屈強比偏高、成型性不好的問題，滿足薄壁油桶用鋼沖壓成型的使用要求。
[0085]表1實施例鋼的化學成分(wt.% )
【權利要求】
1.薄壁油桶用薄帶鋼，其化學成分重量百分比為:C:0.04~0.12%，S1:0.2~0.4%，Mn:0.4 ~1.0%,P ( 0.055%, S ^ 0.008%,N:0.004 ~0.010%,Al:0.01 ~0.06%, Sn:.0.005~0.04%, B:0.001~0.006%，其余為Fe和不可避免雜質。
2.一種薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其包括如下步驟: a)冶煉 按照下述成分要求進行冶煉，鋼水化學成分重量百分比為:C:0.04~0.12%, Si:.0.2~0.4%，Mn:0.4~1.0%，P< 0.055%，S< 0.008%,N:0.004 ~0.010%,Al:0.01 ~.0.06%, Sn:0.005 ~0.04%, B:0.001 ~0.006%，其余為 Fe 和不可避免雜質； b)鑄造 采用雙輥薄帶連鑄，將熔融鋼水形成形成1.5~3mm厚的鑄帶；鑄輥直徑500~.1500mm,燒鑄速度 60 ~150m/min ； c)二次冷卻 鑄帶出結晶輥后鑄帶溫度在1420~1480°C，在鑄帶的兩側沿鑄帶寬度方向設置二冷裝置，二冷裝置的開始冷卻點設置在離nip點250~750mm，整個二冷冷卻段長度200~.500_，鑄帶冷卻速率200~300°C /s ;鑄帶出結晶輥立即向鑄帶兩側采用噴灑干冰的方式對鑄帶進行快速均勻冷卻至1280°C以下； d)在線熱軋 二次冷卻后的鑄帶出密閉室后經(jīng)夾送輥送至軋機中軋制成0.7~2.5_厚度的帶鋼，其中，軋制溫度1050~1200°C，壓下率為20~50%。 e)軋后冷卻 對在線熱軋后的帶鋼進行軋后冷卻，冷卻采用霧化冷卻的方式，將霧化的冷卻水霧直接噴灑在帶鋼表面，冷卻速率為10-70°C /s ； f)帶鋼卷取 冷卻后的熱軋帶鋼經(jīng)切頭剪切除質量較差的頭部后，直接進行卷取成卷；控制熱軋帶鋼的卷取溫度為650~750°C;最終的薄壁油桶用薄帶鋼的性能達到屈服強度215MPa以上，抗拉強度達到275MPa以上，延伸率達到25%以上，屈強比低于0.8，沖壓深度IOmm以上。
3.如權利要求2所述的薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其特征是，二次冷卻采用將干冰直接噴射在鋼帶表面，其中干冰與惰性氣體或氮氣混合體積比為5:1~10: 1，以.0.5~5MPa的壓力直接將干冰噴射在帶鋼表面。
4.如權利要求2所述的薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其特征是，熱軋壓下率30~.50%，軋后帶鋼厚度為1.2~2.0mm。
5.如權利要求2所述的薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其特征是，軋制溫度1050~.1150。。。
6.如權利要求2所述的薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其特征是，霧化冷卻速率為.30 ~70°C /s。
【文檔編號】C22C38/06GK103667878SQ201210317201
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月31日 優(yōu)先權日:2012年8月31日
【發(fā)明者】吳建春, 方園, 于艷 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司