CN103290316A - 一种热轧结构钢板的柔性制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热轧结构钢板的柔性制造方法，其成分为：C0.15-0.20%，Si0.05-0.20%，Mn0.2-0.5%，P≤0.020%，S≤0.015%。钢坯采用柔性生产工艺，通过控轧控冷，使相变强化与细晶强化相结合，合理控制钢的微观组织结构，以相同的钢种成分，生产出三种不同强度级别的结构钢板。对245MPa及以下强度级采用连续轧制工艺；对275MPa强度级带钢采用两阶段控制轧制工艺；对345MPa高强度级带钢采用两阶段控制及前段快速冷却工艺。本发明可节省合金资源，实现“一钢多用”，其强度及韧塑性均达到高强度结构钢板的要求，不仅可降低生产成本，而且可提高生产节奏和管理效率，有利于企业的规模化生产和集约化管理。

Description

一种热轧结构钢板的柔性制造方法

技术领域

本发明属于冶金工艺领域，尤其涉及一种低成本铸坯通过柔性技术生产多种强度级别热轧结构钢板的方法。

背景技术

柔性轧制技术（FRT，flexible rolling technolo-gy）［1-z］是通过合理的成分设计和控轧控冷技术，实现“一钢多能”的目的。柔性生产技术实现了钢种的集约化和大规模生产，充分利用资源，挖掘材料潜能，降低生产成本，减轻管理负担。

结构钢通常分为低强度级别的普通碳素结构钢和高强度级别的低合金结构钢。一般采用普通C-Mn钢制造低强度级别热轧结构钢板，但对于屈服强度超过300MPa的高强度结构钢板，通常要靠化学成分中添加Nb、V、Ti等合金元素来保证其强柔韧性匹配。现有超细晶粒钢的Mn含量均在0.60%以上，而对于Mn含量低于0.60%的C-Mn钢尚未查到相关研究情况。

尤其是近几年，随着现代工业技术的发展和市场竞争的日趋激烈，用户对钢铁产品的需求越来越趋于多样化和个性化，下批量订单明显增多，而钢铁制造业的特点则是趋于大型化和连续化。另一方面，用户对产品性能需求稍有不同，生产商就要靠调整合金成分来满足要求，既增加生产成本，又使炼钢、连铸、轧制各生产作业区频繁切换钢种，增加了组织生产的难度，对于炼钢能力不足的企业尤为突出。因此，传统的生产模式已经很难解决多样化的用户需求与生产技术、组织管理之间的矛盾，迫切需要企业更加灵活地适应市场的变化和客户的需求。如果能用大批生产的低成本坯料通过柔性生产技术得到不同性能级别的产品，上述问题即可大大缓解。

发明内容

本发明提供一种热轧结构钢板的柔性制造方法，其目的一是节省合金元素，降低生产成本；二是用一种成分的钢坯生产出多种强度级别的结构钢板，实现“一钢多用”，满足不同用户需求；三是提高生产节奏和管理效率，以利于企业的规模化生产和集约化管理。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种热轧结构钢板的柔性制造方法，其特征在于，化学成分重量百分含量为：C0.15-0.20%，Si0.05-0.20%，Mn0.2-0.5%，P≤0.020%，S≤0.015%，余为Fe和不可避免的杂质；

上述成分的钢坯由转炉冶炼、炉外精炼、连铸生产而成，采用柔性生产工艺轧制出245MPa、275MPa、345MPa三种强度级别的热轧板卷，其具体生产工艺为：

1、245MPa及以下强度级别结构带钢：

采用连续轧制工艺：加热温度1100-1180℃，开轧温度1000-1100℃，终轧温度850-900℃，每道次变形量＞20%，轧后进行均匀层流冷却；卷取温度600-650℃，冷却速度5-15℃/s。

2、275MPa强度级别结构带钢：

采用两阶段控制轧制工艺：

a、一阶段再结晶区开轧温度1000-1100℃，轧制5-6道次，每道次变形量＞20%；待温钢坯厚度为成品厚度的2-5倍；

b、二阶段开轧温度950-1000℃，轧制5-10道次，累计变形量＞50%，终轧温度820-870℃；

c、轧后进行均匀层流冷却；卷取温度570-620℃，冷却速度10-20℃/s。

3、345MPa高强度级别结构带钢：

采用两阶段控制轧制及前段快速冷却工艺：

a、一阶段再结晶区开轧温度1000-1050℃，轧制3-5道次，每道次变形量＞20%；待温钢坯厚度为成品厚度的6-10倍；采用热卷箱卷取，保证钢板温度均匀；

b、二阶段开轧温度900-950℃，轧制5-10道次，终轧温度790-840℃，累计变形量＞70%，增加奥氏体内形变带及位错缺陷，提高铁素体形核有效晶界面积；

c、层流冷却采取前段快冷方式，前段冷却速度30-50℃/s，平均冷却速度控制在大于20℃/s；提高终轧后的辊道速度，使带钢快速冷却到较低温度进行卷取，卷取温度为450-530℃。

本发明的有益效果为：

本发明由于采用了柔性生产工艺，通过控轧控冷技术，使相变强化与细晶强化相结合，合理控制钢中的微观组织结构，以相同的钢种成分，生产出了包括高强度在内的三种不同强度级别的结构钢板。

对于245MPa及以下强度级别结构带钢，本发明方法将成品组织控制为铁素体和存在于晶界的少量珠光体，使铁素体平均晶粒尺寸达到10-12μm，珠光体含量在8-12%。经检测，产品拉伸性能指标上屈服强度Rel达到267.5N/mm²，抗拉强度Rm达到390N/mm²，断后延伸率A达38.5%；常温冲击功Akv78.5J，-40℃冲击功Akv达74.5J。

对于275MPa强度级别结构带钢，可将铁素体晶粒尺寸控制在8-10μm，珠光体含量在12-15%，Rel达到295N/mm²，Rm达到415N/mm²，A达34.5%；常温Akv61J，-40℃Akv达52.5J。

对于345MPa高强度级别结构带钢，通过增加奥氏体内形变带及位错缺陷，提高铁素体形核有效晶界面积，从而提高铁素体的形核率，可将铁素体晶粒尺寸控制在6-8μm，珠光体含量达到15-20%，其中伪共析珠光体团占5-10%，Rel达到380N/mm²，Rm达到497.5N/mm²，A达31.5%；常温Akv68J，-40℃Akv达46.5J。

本发明无需加入Nb、V、Ti等合金元素，便可轧制出三种不同强度级别的结构钢板，既节省了合金资源，又实现了“一钢多用”，强度及韧塑性均达到高强度级别结构钢板的要求，可满足不同用户的需求，不仅降低了高强度结构钢板的生产成本，而且可提高生产节奏和管理效率，有利于企业的规模化生产和集约化管理。

具体实施方式

本发明热轧结构钢板的柔性制造方法，钢坯由转炉冶炼、炉外精炼、连铸生产而成，采用柔性生产工艺轧制出成品厚度为2-10mm的245MPa、275MPa、345MPa三种强度级别的热轧板卷。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：生产245MPa强度级别热轧钢板。

其化学成分重量百分含量为：C0.17%，Si0.10%，Mn0.4%，P0.018%，S0.010%，余为Fe和不可避免的杂质。

采用连续轧制工艺：加热温度1150℃，粗轧入口温度1060℃，精轧开轧温度1010℃，终轧温度860℃，每道次变形量23%，轧后进行均匀层流冷却。冷却速度13℃/s，卷取温度620℃。

实施例2：生产245MPa强度级别热轧钢板。

其化学成分重量百分含量为：C0.19%，Si0.12%，Mn0.25%，P0.010%，S0.014%，余为Fe和不可避免的杂质。

采用连续轧制工艺：加热温度1140℃，粗轧开轧温度1055℃，精轧开轧温度1005℃，终轧温度850℃，每道次变形量22%，轧后进行均匀层流冷却。冷却速度9℃/s，卷取温度630℃。

按照上述实施例1、2工艺生产，其轧后成品组织为铁素体和存在于晶界的少量珠光体，铁素体平均晶粒尺寸为10-12μm，珠光体含量在8-12%。

实施例3：生产275MPa强度级别结构带钢。

其化学成分重量百分含量为：C0.17%，Si0.10%，Mn0.40%，P0.009%，S0.010%，余为Fe和不可避免的杂质。

采用两阶段控制轧制工艺：

a、一阶段再结晶区开轧温度1050℃，轧制5道次，每道次变形量28%；待温钢坯厚度为成品厚度为25mm。

b、二阶段开轧温度985℃，轧制9道次，累计变形量67%，终轧温度835℃。

c、轧后进行均匀层流冷却；冷却速度16℃/s；卷取温度590℃。

实施例4：生产275MPa强度级别结构带钢。

其化学成分重量百分含量为：C0.19%，Si0.12%，Mn0.35%，P0.010%，S0.012%，余为Fe和不可避免的杂质。

采用两阶段控制轧制工艺：

a、一阶段再结晶区开轧温度1058℃，轧制5道次，每道次变形量25%；待温钢坯厚度为成品厚度为28mm。

b、二阶段开轧温度975℃，轧制9道次，累计变形量69%，终轧温度845℃。

c、轧后进行均匀层流冷却；冷却速度18℃/s；卷取温度615℃。

实施例3、4轧后成品组织铁素体晶粒尺寸8-10μm，珠光体含量在12-15%。

实施例5：生产345MPa高强度级别结构带钢：

其化学成分重量百分含量为：C0.17%，Si0.10%，Mn0.40%，P0.008%，S0.011%，余为Fe和不可避免的杂质。

采用两阶段控制轧制及前段快速冷却工艺：

a、一阶段再结晶区开轧温度1020℃，轧制3道次，每道次变形量24%；待温钢坯厚度为成品厚度的40mm；采用热卷箱卷取，保证钢板温度均匀。

b、二阶段开轧温度930℃，轧制9道次，终轧温度805℃，累计变形量81%，从而增加奥氏体内形变带及位错缺陷，提高铁素体形核有效晶界面积。

c、层流冷却采取前段快冷方式，前段冷却速度35℃/s，平均冷却速度控制在大于23℃/s；提高终轧后的辊道速度，使带钢快速冷却到较低温度进行卷取，卷取温度为520℃。

实施例6：生产345MPa高强度级别结构带钢：

其化学成分重量百分含量为：C0.19%，Si0.12%，Mn0.35%，P0.010%，S0.008%，余为Fe和不可避免的杂质。

采用两阶段控制轧制及前段快速冷却工艺：

a、一阶段再结晶区开轧温度1030℃，轧制5道次，每道次变形量22%；待温钢坯厚度为成品厚度的37mm；采用热卷箱卷取，保证钢板温度均匀。

b、二阶段开轧温度934℃，轧制7道次，终轧温度810℃，累计变形量77%，从而增加奥氏体内形变带及位错缺陷，提高铁素体形核有效晶界面积。

c、层流冷却采取前段快冷方式，前段冷却速度38℃/s，平均冷却速度控制在大于25℃/s；提高终轧后的辊道速度，使带钢快速冷却到较低温度进行卷取，卷取温度为470℃。

实施例4、5轧后成品组织铁素体晶粒尺寸为6-8μm，珠光体含量在15-20%，其中伪共析珠光体团占5-10%。

实施例轧后性能指标如下表所示：

Claims (1)

1.一种热轧结构钢板的柔性制造方法，其特征在于，化学成分重量百分含量为：C 0.15-0.20%，Si 0.05-0.20%，Mn 0.2-0.5%，P≤0.020%，S≤0.015%，余为Fe和不可避免的杂质；

采用柔性生产工艺轧制出245MPa、275 MPa、345 MPa三种强度级别的热轧板卷，其具体生产工艺为：

（1）、245MPa及以下强度级别结构带钢：

采用连续轧制工艺：加热温度1100-1180℃，开轧温度1000-1100℃，终轧温度850-900℃，每道次变形量＞20%，轧后进行均匀层流冷却；卷取温度600-650℃，冷却速度5-15℃/s；

（2）、275MPa强度级别结构带钢：

采用两阶段控制轧制工艺：

a、一阶段再结晶区开轧温度1000-1100℃，轧制5-6道次，每道次变形量＞20%；待温钢坯厚度为成品厚度的2-5倍；

b、二阶段开轧温度950-1000℃，轧制5-10道次，累计变形量＞50%，终轧温度820-870℃；

c、轧后进行均匀层流冷却；卷取温度570-620℃，冷却速度10-20℃/s；

（3）、345MPa高强度级别结构带钢：

采用两阶段控制轧制及前段快速冷却工艺：

a、一阶段再结晶区开轧温度1000-1050℃，轧制3-5道次，每道次变形量＞20%；待温钢坯厚度为成品厚度的6-10倍；采用热卷箱卷取，保证钢板温度均匀；

b、二阶段开轧温度900-950℃，轧制5-10道次，终轧温度790-840℃，累计变形量＞70%，增加奥氏体内形变带及位错缺陷，提高铁素体形核有效晶界面积；

c、层流冷却采取前段快冷方式，前段冷却速度30-50℃/s，平均冷却速度控制在大于20℃/s；提高终轧后的辊道速度，使带钢快速冷却到较低温度进行卷取，卷取温度为450-530℃。