CN109735775A - 一种1000MPa级超高强热轧钢带及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1000MPa级超高强热轧钢带及其生产方法，热轧钢带化学成分组成及质量百分含量为：C：0.08～0.15%，Mn：2.30～2.83%，Si≤0.80%，Als：0.025～0.052%，S≤0.020%，P≤0.030%，Cr：0.50～0.70%，Ti：0.01～0.05%，Mo：0.15～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序。本发明通过加入微量的Mo、Ti合金，起到细晶强化作用；合理设计热轧温度及冷却速率，所得热轧钢带适用于汽车用结构钢，在提高车身强度的同时，减轻整车重量，减少车辆燃油消耗。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种1000MPa级超高强热轧钢带及其生产方法。
背景技术
高强度热轧钢带应用范围广泛，在汽车行业、机械制造行业、采矿行业、建筑行业中均得到了应用。尤其是汽车行业，由于汽车结构钢在使用过程中，除了承受汽车自身重量外，还要承受汽车行驶过程中的冲击、扭曲、惯性力等多种因素的影响，比如车底十字构件、座椅滑轨、防撞杆、加强梁、防撞梁、底盘悬挂件等。随着汽车轻量化和安全性要求的提高，对车身“提高强度、减轻重量”的要求也越来越高，薄规格高强度汽车用钢目前已成为大型钢厂争相开发的对象。
从以往的经验来看，热轧钢带强度超过1000MPa的必定会带来韧性的损失，现代企业一般采用在线淬火的方式，即轧后超快冷+低温卷曲的方式获得马氏体组织来实现强度的提升。
由于1580产线能力的限制，为达到强度的提升和成本的优化，通过对化学成分的优化设计、轧制温度的有效控制和冷却制度的创新设计等，采用合金Mn成分、Cr成分和Mo成分的合理配比、在奥氏体未再结晶区有充分累积变形量的终轧温度设计、精轧出口温度和穿带速度相匹配、卷取温度和穿带速度相匹配、控制冷却采用空冷+水冷的两段冷却方法，保证相变充分，析出充分，实现细晶强化、析出强化的有机结合，在很大程度上弥补了1580生产线层冷强度不足、卷取机能力不足等设备能力的不足，实现了1000MPa强度热轧钢带的工业化生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种1000MPa级超高强热轧钢带及其生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种1000MPa级超高强热轧钢带，所述热轧钢带化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.08～0.15%，Mn：2.30～2.83%，Si≤0.80%，Als：0.025～0.052%，S≤0.020%，P≤0.030%，Cr：0.50～0.70%，Ti：0.01～0.05%，Mo：0.15～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述热轧钢带厚度为2.0～4.0mm；热轧钢带金相组织为铁素体+贝氏体+马氏体组织。
本发明所述热轧钢带性能：屈服强度Rp0.2≥700MPa，抗拉强度Rm≥1000MPa，断后伸长率A80≥8%。
本发明还提供了一种1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法，所述生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序；所述精轧工序，经过7道次精轧轧成厚度为2.0～4.0mm的钢带，精轧入口温度1040～1080℃，终轧温度850～910℃；所述冷却工序，采用前段3.0～5.0s空冷，水冷开冷温度为800～840℃，冷却速率为20～30℃/s。
本发明所述转炉冶炼和LF炉精炼工序，控制钢水化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.08～0.15%，Mn：2.30～2.83%，Si≤0.80%，Als：0.025～0.052%，S≤0.020%，P≤0.030%，Cr：0.50～0.70%，Ti：0.01～0.05%，Mo：0.15～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述板坯连铸工序，连铸得到厚度180～230mm的钢坯。
本发明所述加热工序，经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度≥1260℃，均热时间30～35min，总加热时间170～230min。
本发明所述粗轧工序，单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为20～25MPa，所得中间坯料厚度32～38mm，经热卷箱卷取头尾颠倒后达到降低头尾温度差的目的。
本发明所述卷取工序，卷取温度为590～640℃，卷取后得到超高强热轧钢带。
本发明1000MPa级超高强热轧钢带产品标准参考PREN10338-2010；产品性能检测方法标准参考GB/T228-2002。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明化学成分设计合理，严格控制S、P、Cr元素含量，通过加入微量的Mo、Ti合金，起到细晶强化作用。2、本发明轧钢过程合理设计热轧温度制度及冷却速率，满足超高强汽车结构钢的性能要求。3、本发明超高强热轧钢带的金相组织构成为铁素体、贝氏体和马氏体组织，屈服强度Rp0.2≥700MPa，抗拉强度Rm≥1000MPa，断后伸长率A80≥8%，适用于汽车用结构钢，在提高车身强度的同时，能降低使用钢板厚度，减轻整车重量，减少车辆燃油消耗。
附图说明
图1为实施例1超高强热轧钢带金相组织图；
图2为实施例2超高强热轧钢带金相组织图；
图3为实施例3超高强热轧钢带金相组织图；
图4为实施例4超高强热轧钢带金相组织图；
图5为实施例5超高强热轧钢带金相组织图；
图6为实施例6超高强热轧钢带金相组织图；
图7为实施例7超高强热轧钢带金相组织图；
图8为实施例8超高强热轧钢带金相组织图；
图9为实施例9超高强热轧钢带金相组织图；
图10为实施例10超高强热轧钢带金相组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明
实施例1
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带厚度为3.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度200mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1280℃，均热时间30min，总加热时间190min；
（4）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为21MPa，所得中间坯料厚度32mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为3.0mm的钢带，精轧入口温度1060℃，终轧温度900℃；
（6）冷却工序：采用前段空冷，空冷时间为3.5s，水冷开冷温度为830℃，冷却速率为23℃/s；
（7）卷取工序，卷取温度为620℃，卷取后得到超高强热轧钢带。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为铁素体+贝氏体+马氏体组织，金相组织图见图1。
实施例2
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带厚度为3.5mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度230mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1270℃，均热时间35min，总加热时间180min；
（4）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为23MPa，所得中间坯料厚度35mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为3.5mm的钢带，精轧入口温度1065℃，终轧温度850℃；
（6）冷却工序，采用前段空冷，空冷时间为3s，水冷开冷温度为810℃，冷却速率为27℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为620℃，卷取后得到超高强热轧钢带。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为铁素体+贝氏体+马氏体组织，金相组织图见图2。
实施例3
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带厚度为4.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度230mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1290℃，均热时间35min，总加热时间190min；
（4）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为24MPa，所得中间坯料厚度37mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为4.0mm的钢带，精轧入口温度1060℃，终轧温度880℃；
（6）冷却工序，采用前段空冷，空冷时间为3.5s，水冷开冷温度为820℃，冷却速率为26℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为590℃，卷取后得到超高强热轧钢带。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为铁素体+贝氏体+马氏体组织，金相组织图见图3。
实施例4
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带厚度为2.5mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度180mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1280℃，均热时间30min，总加热时间170min；
（4）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为24MPa，所得中间坯料厚度33mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为2.5mm的钢带，精轧入口温度1040℃，终轧温度880℃；
（6）冷却工序：采用前段空冷，空冷时间为5.0s，水冷开冷温度为810℃，冷却速率为20℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为600℃，卷取后得到超高强热轧钢带。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为铁素体+贝氏体+马氏体组织，金相组织图见图4。
实施例5
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带厚度为4.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度200mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1280℃，均热时间35min，总加热时间180min；
（4）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为22MPa，所得中间坯料厚度35mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为4.0mm的钢带，精轧入口温度1075℃，终轧温度860℃；
（6）冷却工序：采用前段空冷，空冷时间为3s，水冷开冷温度为820℃，冷却速率为25℃/s；
（7）卷取工序，卷取温度为610℃，卷取后得到超高强热轧钢带。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为铁素体+贝氏体+马氏体组织，金相组织图见图5。
实施例6
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带厚度为3.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度200mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1290℃，均热时间33min，总加热时间180min；
（4）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为24MPa，所得中间坯料厚度32mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为3.0mm的钢带，精轧入口温度1060℃，终轧温度890℃；
（6）冷却工序：采用前段空冷，空冷时间为3.5s，水冷开冷温度为830℃，冷却速率为26℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为620℃，卷取后得到超高强热轧钢带。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为铁素体+贝氏体+马氏体组织，金相组织图见图6。
实施例7
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带厚度为2.2mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度180mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1260℃，均热时间32min，总加热时间230min；
（4）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为25MPa，所得中间坯料厚度38mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为2.2mm的钢带，精轧入口温度1080℃，终轧温度900℃；
（6）冷却工序：采用前段空冷，空冷时间为3.5s，水冷开冷温度为840℃，冷却速率为20℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为640℃，卷取后得到超高强热轧钢带。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为铁素体+贝氏体+马氏体组织，金相组织图见图7。
实施例8
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带厚度为3.4mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度200mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1265℃，均热时间35min，总加热时间190min；
（4）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为22MPa，所得中间坯料厚度34mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为3.4mm的钢带，精轧入口温度1050℃，终轧温度910℃；
（6）冷却工序：采用前段空冷，空冷时间为4.0s，水冷开冷温度为840℃，冷却速率为30℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为620℃，卷取后得到超高强热轧钢带。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为铁素体+贝氏体+马氏体组织，金相组织图见图8。
实施例9
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带厚度为2.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度190mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1275℃，均热时间32min，总加热时间210min；
（4）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为20MPa，所得中间坯料厚度35mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为2.0mm的钢带，精轧入口温度1055℃，终轧温度870℃；
（6）冷却工序：采用前段空冷，空冷时间为4.5s，水冷开冷温度为800℃，冷却速率为22℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为610℃，卷取后得到超高强热轧钢带。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为铁素体+贝氏体+马氏体组织，金相组织图见图9。
实施例10
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带厚度为3.8mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度210mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1285℃，均热时间33min，总加热时间220min；
（4）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为3.8mm的钢带，精轧入口温度1070℃，终轧温度880℃；
（5）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为20:MPa，所得中间坯料厚度33mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（6）冷却工序：采用前段空冷，空冷时间为5.0s，水冷开冷温度为830℃，冷却速率为27℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为630℃，卷取后得到超高强热轧钢带。
本实施例1000MPa级超高强热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为铁素体+贝氏体+马氏体组织，金相组织图见图10。
表1 实施例1-10的1000MPa级超高强热轧钢带的化学成分组成
及其质量百分含量（%）
表2 实施例1-8 的1000MPa级超高强热轧钢带的力学性能
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种1000MPa级超高强热轧钢带，其特征在于，所述热轧钢带化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.08～0.15%，Mn：2.30～2.83%，Si≤0.80%，Als：0.025～0.052%，S≤0.020%，P≤0.030%，Cr：0.50～0.70%，Ti：0.01～0.05%，Mo：0.15～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种1000MPa级超高强热轧钢带，其特征在于，所述热轧钢带厚度为2.0～4.0mm；热轧钢带金相组织为铁素体+贝氏体+马氏体组织。
3.根据权利要求1所述的一种1000MPa级超高强热轧钢带，其特征在于，所述热轧钢带性能：屈服强度Rp0.2≥700MPa，抗拉强度Rm≥1000MPa，断后伸长率A80≥8%。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序；所述精轧工序，经过7道次精轧轧成厚度为2.0～4.0mm的钢带，精轧入口温度1040～1080℃，终轧温度850～910℃；所述冷却工序，采用前段3.0～5.0s空冷，水冷开冷温度为800～840℃，冷却速率为20～30℃/s。
5.根据权利要求4所述的一种1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼和LF炉精炼工序，控制钢水化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.08～0.15%，Mn：2.30～2.83%，Si≤0.80%，Als：0.025～0.052%，S≤0.020%，P≤0.030%，Cr：0.50～0.70%，Ti：0.01～0.05%，Mo：0.15～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求4所述的一种1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法，其特征在于，所述板坯连铸工序，连铸得到厚度180～230mm的钢坯。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法，其特征在于，所述加热工序，经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度≥1260℃，均热时间30～35min，总加热时间170～230min。
8.根据权利要求4-6任意一项所述的一种1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法，其特征在于，所述粗轧工序，单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为20～25MPa，所得中间坯料厚度32～38mm，经热卷箱卷取头尾颠倒。
9.根据权利要求4-6任意一项所述的一种1000MPa级超高强热轧钢带的生产方法，其特征在于，所述卷取工序，卷取温度为590～640℃。
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