高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板及其csp生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板及其CSP生產(chǎn)工藝，該鋼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％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；生產(chǎn)工藝控制轉(zhuǎn)爐冶煉出鋼P(yáng)為0～0.012％；結(jié)晶器熱流為2.45～2.55mw/m2，連鑄二冷水的比水量為1.77～1.83L/Kg，開澆連鑄坯厚度為65～75mm，經(jīng)多次液芯壓下至55～60mm；鑄坯出爐溫度為1230～1250℃；終軋溫度為880～920℃；經(jīng)層流冷卻后進(jìn)行卷取，采用頭部階梯冷卻方式，卷取下線后以≤10℃/S的冷速冷卻至280～320℃后再進(jìn)行快速冷卻。制得的薄規(guī)格鋼板在穩(wěn)定獲得高強(qiáng)度和高耐候性的同時具有高成型性。
【專利說明】高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板及其CSP生產(chǎn)工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金技術(shù)，具體地指一種高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板及其CSP生產(chǎn)工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]武鋼CSP生產(chǎn)線是最新一代的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，于2009年3月熱試車，該生產(chǎn)線包括兩座150噸轉(zhuǎn)爐、兩座LF精煉爐、一座RH精煉爐、雙流薄板坯連鑄線、隧道式加熱爐和七機(jī)架熱連軋機(jī)。鑄機(jī)生產(chǎn)最大鑄坯寬度為1680mm，厚度為70mm和90mm兩種，該鑄機(jī)具有帶液芯鑄軋功能，70mm厚鑄坯可鑄軋到52mm，90mm厚鑄坯可鑄軋到70mm，鑄機(jī)的設(shè)計(jì)工作拉速可達(dá)5~6m/min。整條生產(chǎn)線熱軋帶鋼的年設(shè)計(jì)產(chǎn)能為250萬t，其中，供熱軋酸洗鍍鋅卷為54.2萬t，硅鋼原料卷97.8萬t，熱軋直供卷98萬t，生產(chǎn)的鋼種包括:碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)碳鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、耐候結(jié)構(gòu)鋼、汽車結(jié)構(gòu)鋼、管線鋼、超低碳鋼、無取向硅鋼及低碳冷軋基料用鋼等。到2009年底，武鋼CSP線已經(jīng)能夠生產(chǎn)包括優(yōu)碳鋼、集裝箱鋼、硅鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、管線鋼及低碳冷軋基料用鋼等十幾個品種。同國內(nèi)外同類薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線相比，武鋼CSP線在達(dá)產(chǎn)水平、達(dá)產(chǎn)速度和質(zhì)量控制上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了新的突破。
[0003]為提高CSP產(chǎn)線產(chǎn)品競爭力，開發(fā)高附加值產(chǎn)品，武鋼CSP開展了厚度2.0mm以下，屈服強(qiáng)度700Mpa級別的薄規(guī)格高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)，此部分產(chǎn)品屬于高強(qiáng)薄材，主要應(yīng)用于特種箱和車輛等“以熱代冷”和“以薄代厚”等高強(qiáng)減薄領(lǐng)域，目前熱軋產(chǎn)線可生產(chǎn)批量較小，主要依靠冷軋。在CSP產(chǎn)線組批生產(chǎn)該高強(qiáng)薄材時，因CSP連鑄機(jī)漏斗形結(jié)晶器的特殊形狀，同時高強(qiáng)鋼合金元素含量高，產(chǎn)品成型性能有待提高；軋制薄規(guī)格鋼板需進(jìn)行液芯壓下，還殼容易變形，漏鋼風(fēng)險較聞，漏鋼率最聞時達(dá)到40% ;另外，在聞強(qiáng)減薄領(lǐng)域，很多成型件的成型較為復(fù)雜，部分要求二次成型或成型后酸洗，而CSP前期生產(chǎn)的高強(qiáng)薄材存在二次成型開裂或酸洗開裂等問題，嚴(yán)重制約了 CSP產(chǎn)線此類高附加值產(chǎn)品的開發(fā)和推進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是要提供一種高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板及其CSP生產(chǎn)工藝，該薄規(guī)格鋼板不但強(qiáng)度高，而且成型性和耐候性能優(yōu)良，該工藝降低了 CSP生產(chǎn)線生產(chǎn)高強(qiáng)薄規(guī)格鋼時的連鑄漏鋼率。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板，該鋼板的化學(xué)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%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0006]進(jìn)一步地，該鋼板的化學(xué)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%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0007]進(jìn)一步地，該鋼板的化學(xué)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%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0008]進(jìn)一步地，所述鋼板厚度為1.2~2.0mm。
[0009]一種上述高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼的生產(chǎn)方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉、連鑄、均熱、軋制及控冷的步驟，所述轉(zhuǎn)爐冶煉，控制冶煉后出鋼P(yáng)的重量百分比含量為O~
0.012% ;所述連鑄，結(jié)晶器熱流控制為2.45~2.55mw/m2，連鑄二冷水的比水量控制為
1.77~1.83L/Kg,開燒連鑄還厚度為65~75mm,經(jīng)多次液芯壓下至55~60mm ;所述均熱，控制鑄坯出爐溫度為1230~1250°C ;所述軋制，控制終軋溫度為880~920°C ;所述控冷，經(jīng)層流冷卻后進(jìn)行卷取，采用頭部階梯冷卻方式，卷取下線后以< 10°C /S的冷速緩慢冷卻至280~320°C后，再進(jìn)行快速冷卻。
[0010]進(jìn)一步地，所述連鑄過程，控制保護(hù)渣堿度為1.0~1.15，粘度為1.42~1.65Pa.s，熔點(diǎn)為 1030 ~IlOO0Co
[0011]進(jìn)一步地，所述控冷，頭部0.8~1.2m以前控制帶鋼卷取溫度為650~670°C，頭部0.8~1.2m以后控制卷取溫度為610~630°C。
[0012]更進(jìn)一步地，所述控冷，卷取下線后以5~8°C /S的冷速緩慢冷卻至295~305°C后，再進(jìn)行快速冷卻。
[0013]以下就本發(fā)明的化學(xué)成分進(jìn)行分析說明:
[0014]C:對于CSP產(chǎn)線而言，C含量在0.07~0.17%范圍屬于包晶鋼，而CSP產(chǎn)線連鑄漏斗型結(jié)晶器，在澆鑄包晶鋼時因包晶反應(yīng)導(dǎo)致漏鋼和裂紋風(fēng)險大大增加，為此CSP流程必須避開包晶鋼范圍，C含量必須在CS 0.07%，或C≥0.17 %;C對提高強(qiáng)度影響較大，但是C含量較高時，鋼的焊接性能變差，要求焊接的帶鋼，含碳量一般不超過0.2%;另外，C顯著增加鋼的冷脆性和時效敏感性，因此本發(fā)明考慮高強(qiáng)鋼的高耐候和高成型性能，結(jié)合CSP產(chǎn)線特點(diǎn)將C含量控制在0.035~0.065%。
[0015]Mn:錳可通過固溶強(qiáng)化提高帶鋼強(qiáng)度，在一定含量下，還能提高鋼的韌性和耐磨性，但當(dāng)Mn含量大于1.3%時，在連鑄坯凝固過程中形成偏析，導(dǎo)致珠光體條帶的形成，鋼中Mn含量越高，帶狀組織越明顯，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，本發(fā)明將Mn含量控制在1.3~1.6%。
[0016]S1:能溶于鐵素體和奧氏體中，增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但是過高含量的Si容易在氧化鐵皮和基體的界面處偏聚，影響表面質(zhì)量的控制，因此，Si含量控制在0.15~0.3%。
[0017]P:在一般情況下，磷是鋼中有害元素，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，因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些，在本發(fā)明申請?jiān)囼?yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，P還易與Ti元素在晶界形成脆性的鈦磷化鐵，削弱晶界韌性，易于導(dǎo)致沿晶開裂等，因此，本發(fā)明考慮到高強(qiáng)鋼的高成型性能，控制PS0.018%。
[0018]S:硫在通常情況下也是有害元素，使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋，硫?qū)附有阅芤膊焕?，降低耐腐蝕性，所以通常要求硫含量小于
0.055%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于0.040% ;除上述影響外，在本發(fā)明鋼中，S與Ti在鑄坯凝固過程中形成Ti4C2S2大顆粒夾雜物，降低Ti的析出強(qiáng)化作用，同時，S在晶界上與Mo易于形成含硫化鑰的低熔點(diǎn)共晶產(chǎn)物，導(dǎo)致晶界脆性，這會進(jìn)一步降低鋼的力學(xué)性能和使用性能，考慮到CSP產(chǎn)線特點(diǎn)和高強(qiáng)鋼的高成型性能要求，本發(fā)明控制S≤0.005%。
[0019]Ti =Ti是一種非常重要的微合金元素，在鋼中添加一定量的Ti含量，一方面可在減少C當(dāng)量的同時，通過晶粒細(xì)化和析出強(qiáng)化作用，顯著提高鋼的強(qiáng)度，另一方面，可將鋼中O、N、S等不純物質(zhì)固定起來,改善鋼的可焊接性，降低N對鋼的時效敏感性影響，Ti在
0.02~0.15%范圍時，其含量增加對析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的作用非常明顯；而在本發(fā)明中，Ti除對強(qiáng)度有影響外，它還有一個更重要的作用，因Mo能促進(jìn)Μ/A島組元的形成，而M/A島以馬氏體為主的硬相組織，在變形時易在Μ/A島/基體界面處形成微裂紋，且裂紋也易于沿M-A島/基體界面擴(kuò)展，從而對鋼板的塑性和韌性產(chǎn)生不利影響，而Ti微合金化可有效地抑制Μ/A組元的形成，同時Ti與Mo結(jié)合，還有利于提高帶鋼的抗氫侵蝕能力，基于上述原因，本發(fā)明控制Ti控制在0.10~0.13%范圍。
[0020]Mo:能使鋼的晶粒細(xì)化，提高鋼的淬透性，本發(fā)明申請中，Mo的作用主要為:1)通過Mo的淬透性，結(jié)合控軋控冷工藝，增加碳在奧氏體中的擴(kuò)散激活能，降低碳的擴(kuò)散系數(shù)，從而強(qiáng)烈阻礙先共析鐵素體的析出和長大過程，促進(jìn)高密度位錯亞結(jié)構(gòu)的針狀鐵素體的形成，尤其在變形條件下，Mo的添加能夠有效促進(jìn)針狀鐵素體形成，對提高強(qiáng)韌性非常有效，針狀鐵素體所具有較好的高強(qiáng)度和高韌性配合，具有較高的變形協(xié)調(diào)能力，有利于改善成型性能；2)鑰還能提高鋼的抗氫侵蝕的作用，使之不產(chǎn)生點(diǎn)蝕，從而使帶鋼在經(jīng)過酸洗工藝后，減少缺陷的產(chǎn)生，避免裂紋源的出現(xiàn)；3)當(dāng)Mo含量超過0.2%時，因其強(qiáng)的淬透性，導(dǎo)致成品帶鋼組織中出現(xiàn)Μ/A島大大增加，增加鋼的脆性，導(dǎo)致折彎開裂幾率的大大增加，結(jié)合成型要求，本發(fā)明將Mo含量控制在0.10~0.2%的范圍。
[0021]Cu:通過在鋼的表面形成致密的保護(hù)性銹層，明顯改善鋼的耐蝕性能，與Cr協(xié)同作用，耐蝕性能進(jìn)一步改善，耐候鋼添加此兩種元素較為普遍，但是，Cu與Cr增加鋼的變形抗力，同時Cu含量較高時，容易產(chǎn)生銅脆現(xiàn)象，使鋼的表面產(chǎn)生龜裂，增加鋼的脆性和表面開裂幾率；同時，含銅鋼在爐內(nèi)產(chǎn)生很粘的氧化鐵皮，影響鋼材的表面質(zhì)量，本發(fā)明綜合考慮上述影響，結(jié)合耐蝕性能要求和相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，控制Cu含量為0.12~0.2%范圍。
[0022]Cr:鉻能顯著提高鋼的強(qiáng)度，硬度，耐磨性及淬透性，但同時降低鋼的塑性和韌性。Cr與Cu協(xié)同作用明顯增加鋼的耐蝕性能，同時考慮Cr對鋼變形抗力的影響(增加高強(qiáng)鋼軋制負(fù)荷明顯)，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，控制Cr含量范圍為0.2~0.6%。
[0023]N1:鎳不但能提高鋼的強(qiáng)度和耐蝕性能，也能保持良好的塑性和韌性，在本發(fā)明中，Ni除了有提高耐蝕作用外，還有利于降低銅脆現(xiàn)象。含銅鋼在均熱爐高溫氧化過程中，因富Cu液相向基體的滲透作用，形成的深度達(dá)10~15 μ m的由表面氧化物引起的表面微裂紋，導(dǎo)致高強(qiáng)鋼在后續(xù)的冷彎受力過程中產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。而添加0.1~0.2%的Ni元素后，提高富銅相的熔點(diǎn)，削弱了均熱爐高溫氧化過程液相Cu向內(nèi)的滲透，減少表面微裂紋的產(chǎn)生，不會對最終產(chǎn)品的表面質(zhì)量和成型性能產(chǎn)生影響。
[0024]Als:在鋼中具有脫氧，細(xì)化晶粒，改善韌性及防止時效的作用，但Als含量過高影響鋼的表面質(zhì)量，也增加成本，據(jù)此，本發(fā)明控制Als含量為0.025~0.045%范圍。
[0025]N:在鋼中與Ti在鑄坯凝固過程中形成粗大的TiN，一方面降低了 Ti的析出強(qiáng)化效果；另一方面，TiN在鋼中以大顆粒夾雜的存在，影響鋼的成型性能，顯著降低鋼的塑性；同時，N存在時效作用，使鋼的硬度和強(qiáng)度升高，可焊性和冷脆性增加，在本發(fā)明中屬于有害元素，結(jié)合CSP產(chǎn)線控制水平，要求NS 0.006%。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]其一，本發(fā)明通過合理設(shè)計(jì)鋼種成分，使其成品組織為針狀鐵素體+多邊形鐵素體，再配合低P、低S和低N控制，不但使得高強(qiáng)度鋼板兼具高韌性，而且金相組織晶粒細(xì)而均勻，鋼表面質(zhì)量優(yōu)良，獲得了優(yōu)良的變形協(xié)調(diào)能力，從而提高了鋼板的成型性能。
[0028]其二，本發(fā)明發(fā)揮薄板坯連鑄連軋短流程工藝的優(yōu)勢，充分利用Ti+Mo元素的析出強(qiáng)化和組織強(qiáng)化效果，保證力學(xué)性能和成型性能，結(jié)合Cu+Cr+Ni耐侯元素的加入，生產(chǎn)厚度< 2.0mm厚，屈服強(qiáng)度700MPa級別的高成型高耐候鋼；同時利用產(chǎn)線溫度控制精度高的特點(diǎn)，避免了含Ti鋼性能上的波動，在穩(wěn)定獲得鋼板的高強(qiáng)度和高耐候性的同時能滿足復(fù)雜成型要求，該高強(qiáng)薄材為性能優(yōu)良的高附加值產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于“以熱代冷”和“以薄代厚”高強(qiáng)減薄應(yīng)用領(lǐng)域，如:可用于集裝箱、鐵路車廂、客車和車輛用高強(qiáng)減薄領(lǐng)域。
[0029]其三，本發(fā)明工藝，生產(chǎn)過程控制穩(wěn)定，連鑄漏鋼率降低至I %以下，解決了制約CSP產(chǎn)線生產(chǎn)高強(qiáng)薄材的一大技術(shù)瓶頸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為實(shí)施例3鋼板的金相組織圖。
[0031 ]圖2為對比例鋼板的金相組織圖。
[0032]圖3為實(shí)施例3鋼板的表面形貌圖。
[0033]圖4為對比例鋼板的表面形貌圖。
[0034]圖5為實(shí)施例3鋼板制管壓扁后狀態(tài)圖。
[0035]圖6為對比例鋼板制管壓扁后狀態(tài)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于更清楚地了解本發(fā)明，但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定。
[0037]實(shí)施例1~7
[0038]表1列出了本發(fā)明實(shí)施例1~7中Ti+Mo微合金化高成型高耐候極薄規(guī)格鋼板的化學(xué)成分及其重量百分?jǐn)?shù)，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0039]表1
[0040]

【權(quán)利要求】
1.一種高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板，其特征在于:該鋼板的化學(xué)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%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板，其特征在于:該鋼板的化學(xué)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%,其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板，其特征在于:該鋼板的化學(xué)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%,其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板，其特征在于:所述鋼板厚度為1.2~2.0mm。
5.一種權(quán)利要求1所述高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板的CSP生產(chǎn)工藝，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉、連鑄、均熱、軋制及控冷的步驟，其特征在于:所述轉(zhuǎn)爐冶煉，控制冶煉后出鋼P(yáng)的重量百分比含量為O~0.012% ;所述連鑄，結(jié)晶器熱流控制為2.45~2.55mw/m2，連鑄二冷水的比水量控制為1.77~1.83L/Kg，開澆連鑄坯厚度為65~75mm，經(jīng)多次液芯壓下至55~60mm ;所述均熱,控制鑄還出爐溫度為1230~1250°C ;所述軋制，控制終軋溫度為880~920°C ;所述控冷，經(jīng)層流冷卻后進(jìn)行卷取，采用頭部階梯冷卻方式，卷取下線后以(10C /S的冷速緩慢冷卻至280~320°C后，再進(jìn)行快速冷卻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板的CSP生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述連鑄過程，控制保護(hù)渣堿度為1.0~1.15，粘度為1.42~1.65Pa.s,熔點(diǎn)為1030~1100。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板的CSP生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述控冷，頭部0.8~1.2m以前控制帶鋼卷取溫度為650~670°C，頭部0.8~1.2m以后控制卷取溫度為610~630°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述高成型高耐候極薄規(guī)格熱軋鋼板的CSP生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述控冷，卷取下線后以5~8°C /S的冷速緩慢冷卻至295~305°C后，再進(jìn)行快速冷卻。
【文檔編號】C22C38/50GK104131238SQ201410307408
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】張超, 譚佳梅, 陳良, 錢龍, 張永錕, 梁文, 劉先同, 高智 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司