CN102703803B - 一种球状珠光体型热轧卷板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种球状珠光体型热轧卷板及其制造方法，其化学成分重量百分比为：C0.30～0.77％，Mn0.10～2.0％，Si0.05～0.50％，S≤0.01％，P≤0.02％，还包含Cr、Ni、Mo中一种以上，Cr≤1.5％，Ni≤1.0％，Mo≤0.50％，其余为Fe和不可避免杂质。本发明利用普通轧制工艺和卷取工艺就能够获取80％以上的球状和短棒状珠光体，无需额外退火设备，为一种节能环保型的生产工艺。

Description

一种球状珠光体型热轧卷板及其生产方法

技术领域

本发明涉及热轧卷板及其生产方法，特别涉及一种球状珠光体型热轧卷板及其生产方法。

背景技术

碳含量在0.30%以上的中高碳钢或者合金钢，热轧钢板的组织通常为铁素体和珠光体组织，由于片层状的珠光体存在，使得钢板的冲压性能下降，通常的情况下，必须先把片层状的珠光体进行球化退火处理，得到球状珠光体，从而使钢板具有良好的塑性和冲压性能。

球化退火的目的在于使片层状珠光体溶解后再慢慢聚集长大的过程，需要长时间的保温，且球化退火所需的时间和温度与热轧状态下的珠光体形态和数量有密切的关系。

如日本专利JP2003183775A公开了一种冷轧原料的制造，C含量为0.05~0.40%，热轧后以大于30℃/s的冷速冷却至500℃卷取，通过控制轧后冷却速度来控制轧态组织，然后将钢板重新加热至550~700℃进行球化退火，得到均匀分布的球状渗碳体。

日本专利JP2000045029A，该专利为一种高延展性、高淬硬性的高碳钢的生产制造方法，粗轧后在Ar3以上完成轧制，钢板经过球化处理后获得大于80%的球状渗碳体，再进行变形量大于30%的冷轧，在600~Ac1之间退火获得渗碳体晶粒的长宽比小于1.5和铁素体晶粒的长宽比≤1.3。此工艺通过两次球化退火获得了理想的球状组织。

除了上述公开专利，日本专利JP11061272A，JP08120405A，JP59205417A、JP59013024A都从不同工艺角度出发，阐述了都需要经过离线球化退火工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球状珠光体型热轧卷板及其生产方法，利用普通轧制工艺和卷取工艺就可获取80%以上的球状和短棒状珠光体组织，无需额外退火设备，为一种节能环保型的生产工艺。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种球状珠光体型热轧卷板，其化学成分重量百分比为：C 0.30～0.77%，Mn 0.10～2.0%，Si 0.05~0.50%，S≤0.01%，P≤0.02%，V≤0.50%，B≤0.010%，还包含Cr、Ni、Mo中一种以上，Cr≤1.5%，Ni≤1.0%，Mo≤0.50%，其余为Fe和不可避免杂质。

进一步，还包括含V、B中一种以上，V≤0.50%，B≤0.010%，重量百分比计。

在本发明钢成分设计中：

C：是钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，但是提高C含量对钢的塑性、韧性和焊接性有负面影响。为了获得一定比例的珠光体，碳含量选择亚共析钢中碳含量较高的部分，范围为0.30～0.77%。

Si：硅对过冷奥氏体的稳定性影响不大。硅在钢中起固溶强化作用，并且含量较多时能抑制碳化物的析出，提高韧性。钢中加硅能提高钢质纯净度和起脱氧作用，范围为0.05～0.50%。

Mn：锰提高奥氏体稳定性并降低奥氏体相变温度，锰是弱碳化物形成元素，在钢中主要起固溶强化作用，有利于提高奥氏体转变组织强度。钢中的锰易于和硫结合形成MnS，避免钢中出现低温相FeS，防止热轧过程中出现热裂现象，本发明取值范围：0.10～2.0%。

S和P：硫在钢中与锰等化合形成塑性夹杂物硫化锰，在轧制过程中沿着轧制方向拉伸变形，尤其对钢的横向塑性和韧性不利。因此硫的含量应尽可能地低。磷也是钢中的有害元素，严重损害钢板的塑性和韧性。冶炼时尽量降低硫、磷含量，提高钢材纯净度。

Cr和Mo：铬在钢中主要用来延迟奥氏体转变孕育时间，提高淬透性，使铁素体、珠光体转变后移，在冷却过程中抑制该类组织形成，使钢在冷速不高的情况下直接进入马氏体相变区。钼是所有其他合金元素中对淬透性影响最大的元素，显著推迟珠光体转变。

Ni：镍固溶于铁素体，使基体的韧性得到显著的改善。

B：钢中适量地加入硼能显著提高过冷奥氏体的稳定性，但随着含碳量的增加，硼的作用逐渐减小。

本发明的球状珠光体型热轧卷板的生产方法，包括如下步骤：

a)冶炼、铸造

热轧卷板化学成分重量百分比为：C 0.30～0.77%，Mn 0.10～2.0%，Si 0.05～0.50%，S≤0.01%，P≤0.02%，还包含Cr、Ni、Mo中一种以上，Cr≤1.5%，Ni≤1.0%，Mo≤0.50%，其余为Fe和不可避免杂质；

按上述成分冶炼、铸造成板坯；

b)热轧

板坯加热，板坯温度：1100～1300℃；精轧终止温度：800～950℃；

c)层流冷却

采取层流冷却，冷速为10~25℃/s，终冷温度为600～750℃；

d)卷取

卷取温度：600～750℃；

e)成品钢卷冷却

卷取完成后采取缓慢冷却的方式进行冷却，平均冷速低于50℃/小时。

又，所述的热轧卷板成分中还包括含V、B中一种以上，V≤0.50%，B≤0.010%，重量百分比计。

本发明用连铸坯通过粗轧机+热连轧机组生产的中高碳热轧板卷，其显微组织为铁素体和珠光体组织，其中珠光体呈球状或短棒状形态，所占比例高于80%，如后续加工需要球化退火时，与传统的铁素体和片层状珠光体组织相比，在进行球化退火时可极大地缩短保温时间，从而使球化退火工序的效率大大提高。

中高碳钢由于较低的成型性能，在进行复杂成形加工时，需要事先进行球化退火处理，目的在于使片层状的珠光体转化成球状珠光体，提高加工性能。传统中高碳热轧卷板的组织为铁素体和片层状珠光体组织，需要长时间的保温以保证有较高的球化率，本发明生产的热轧板卷能够获得80%以上的球状珠光体，在如后续加工需要离线球化退火处理时，由于已经含有较高比例的球状珠光体，所以所需球化退火时间大为降低。球化退火的基本原理是：将钢种加热至奥氏体和铁素体共存的两相区，使渗碳体发生部分溶断，随后在冷却过程中，在未溶碳化物粒子和局部高碳区形成碳化物核心并逐步聚集球化，得到球状珠光体组织。由于热轧卷板自重大，钢板之间卷取紧密，需要长时间的保温才能得到均匀的组织，当热轧态大部分组织为球状珠光体时，在缩短保温时间的情况下仍然能够获得较高的球化率，从而提高球化退火的生产效率。

本发明设计的中高碳钢为常用的热轧特殊钢，热处理后强度级别覆盖面广，可广泛使用在各行各业。本发明的实现是基于对热轧、冷却工艺的控制，利用普通轧制工艺和卷取工艺就可满足组织要求，无需额外退火设备，是一种节能环保型的生产工艺。

本发明与现有技术相比有以下区别：

日本专利JP2003183775A，该专利涉及一种冷轧原料的制造，C含量为0.05~0.40%，热轧后以大于30℃/s的冷速冷却至500℃卷取，重新加热至550~700℃进行球化退火，得到均匀分布的球状渗碳体。本发明不需要重新加热进行球化退火，在卷取完成冷却至室温过程中即可获得球状珠光体，所以两者的工艺路径不一样。

日本专利JP2000045029A，该专利为一种高延展性、高淬硬性的高碳钢的生产制造方法，粗轧后在Ar3以上完成轧制，钢板经过球化处理后获得大于80%的球状渗碳体，再进行变形量大于30%的冷轧，在600~Ac1之间退火获得渗碳体晶粒的长宽比小于1.5和铁素体晶粒的长宽比≤1.3。与本发明相比，工艺有较大不同，本发明采用卷取后冷却的工艺获得一定比例的球状渗碳体，不需要专门进行球化退火。

日本专利JP08120405A，该专利为一种扩孔性能、二次加工性能良好的高碳钢及其生产工艺。在750~900℃之间完成轧制，400~650℃之间卷取，600~720℃退火。与本发明的工艺不一样，其获得球状渗碳体的方式为离线退火。

日本专利JP59205417A，该专利为一种球状组织的中高碳钢的生产，其球状组织的获得是通过加热钢板至Ac1或以下温度保温，然后缓慢冷却获得，与本发明获得球状光体的工艺不同。

日本专利JP59013024A，该专利为一种直接球化处理的钢材制造方法，该专利要求在Ar1至Ar1以下50℃进行30%以上的压下率，然后重新加热至Ac1~Ac3之间进行卷取，缓慢冷却使珠光体球化。本发明不需要重新加热，故球化退火的思路不同。

还有如日本专利JP2000045029A，该专利为一种高延展性、高淬硬性的高碳钢的生产制造方法，粗轧后在Ar3以上完成轧制，钢板经过球化处理后获得大于80%的球状渗碳体，再进行变形量大于30%的冷轧，在600~Ac1之间退火获得渗碳体晶粒的长宽比小于1.5和铁素体晶粒的长宽比≤1.3。与本发明相比，工艺有较大不同，本发明采用卷取后冷却的工艺获得一定比例的球状渗碳体，不需要专门进行球化退火。

本发明的有益效果

本发明利用热连轧产线生产制造铁素体和球状珠光体型热轧板卷，替代传统球化退火获取球状珠光体需要重新加热的工艺，能够获取80%以上的球状和短棒状珠光体，此组织在进行球化退火时，可缩短球化退火时间，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例2的金相组织。

图2为本发明实施例8的金相组织。

具体实施方式

下面就和实施例对本发明做进一步说明。

本发明实施例熔炼成分如表1所示。

表1 实施例化学成分，wt%

实施例	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Mo	B	V
											1	0.30	0.25	0.10	0.010	0.005	1.50	0.15	0.10	--	--
2	0.32	0.05	1.35	0.010	0.002	0.10	--	--	0.0015	--
											3	0.35	0.27	2.00	0.011	0.005	--	0.56	0.26	0.0020	--
4	0.41	0.25	0.78	0.010	0.003	--	--	0.20	0.01	--
											5	0.50	0.20	1.55	0.009	0.003	0.22	--	--	--	0.50
6	0.55	0.50	0.68	0.007	0.003	--	1.0	--	--	--

7	0.65	0.35	1.10	0.008	0.006	--	--	0.50-	--	--
											8	0.67	0.25	0.65	0.010	0.002		0.03		--	--
9	0.75	0.25	0.70	0.013	0.005	0.50	--	--	--	--
											10	0.77	0.30	0.75	0.008	0.002	0.02	--	--	--	0.12

上述成分实施例进行热轧，坯料厚度250mm，坯料均热温度1100～1300℃，保证坯料中心烧透并保温足够时间使组织均匀化。坯料保温结束后立即轧制，经过多道次连续轧至成品厚度，实施例热轧板成品厚度2～10mm，轧制时控制终轧温度范围为800～950℃，轧制完成后钢板立即喷水冷却至珠光体转变区域，待温度降至600～750℃时进行卷取，卷取后采取缓冷的方式冷却至室温。

实施例的轧制和冷却工艺如表2所示。

表2

从图1、图2可以看出，本发明热轧带钢，其组织状态为铁素体和珠光体组织，其中珠光体大部分呈球状和短棒状分布，短棒状渗碳体的长宽比小于5:1，两者所占比例大于80%，少量呈片层状分布。

与传统正火轧制的亚共析钢所具有的铁素体和片层状珠光体相比，此类型组织可大幅度减少钢种的球化退火保温时间，且球化效果与传统工艺生产的一样，均具有较高球化率，采用此工艺生产的热轧带钢，适宜于进一步加工，尤其可以缩短球化退火时间，提高冷轧特殊钢带的生产效率。

Claims (4)

1.一种球状珠光体型热轧卷板，其化学成分重量百分比为：C0.30～0.77%，Mn0.10～2.0%，Si0.05～0.50%，S≤0.01%，P≤0.02%，还包含Cr、Ni、Mo中一种以上，Cr≤1.5%，Ni≤1.0%，Mo≤0.50%，其余为Fe和不可避免杂质；其采用如下方法获得：

a)冶炼、铸造

按上述成分冶炼、铸造成板坯；

b)热轧

板坯加热，板坯温度：1100～1300℃，粗轧温度950～1050℃，精轧终止温度：800～950℃；

c)层流冷却

采取层流冷却，冷速为10～25℃/s，终冷温度为600～750℃；

d)卷取

卷取温度：600～750℃；

e)成品钢卷冷却

卷取完成后采取缓慢冷却的方式进行冷却，平均冷速低于50℃/小时；获得的成品钢的显微组织为铁素体和珠光体组织，其中珠光体呈球状或短棒状形态，所占比例高于80%。

2.如权利要求1所述的球状珠光体型热轧卷板，其特征是，还包括含V、B中一种以上，V≤0.50%，B≤0.010%，重量百分比计。

3.一种球状珠光体型热轧卷板的生产方法，包括如下步骤：

a)冶炼、铸造

热轧卷板化学成分重量百分比为：C0.30～0.77%，Mn0.10～2.0%，Si0.05～0.50%，S≤0.01%，P≤0.02%，还包含Cr、Ni、Mo中一种以上，Cr≤1.5%，Ni≤1.0%，Mo≤0.50%，其余为Fe和不可避免杂质；按上述成分冶炼、铸造成板坯；

b)热轧

板坯加热，板坯温度：1100～1300℃，粗轧温度950～1050℃，精轧终止温度：800～950℃；

c)层流冷却

采取层流冷却，冷速为10～25℃/s，终冷温度为600～750℃；

d)卷取

卷取温度：600～750℃；

e)成品钢卷冷却

卷取完成后采取缓慢冷却的方式进行冷却，平均冷速低于50℃/小时；获得的成品钢显微组织为铁素体和珠光体组织，其中珠光体呈球状或短棒状形态，所占比例高于80%。

4.如权利要求3所述的球状珠光体型热轧卷板的生产方法，其特征是，所述的热轧卷板成分中还包括含V、B中一种以上，V≤0.50%，B≤0.010%，重量百分比计。

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