CN113430467A - 一种薄规格1400MPa级贝氏体钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢铁生产技术领域，公开了一种薄规格1400MPa级贝氏体钢及其制造方法。本发明的钢水化学成分按质量百分比包括：C：0.20～0.25％；Si：0.80～1.50％；Mn：1.20～1.70％；Cr：0.10～0.20％；Nb：0.02～0.04％；Al：≤0.003％；P：≤0.020％；S：≤0.004％。本发明采用中低温卷取，获得钢带的微观组织包括贝氏体+4％～7％残余奥氏体。本发明的1400MPa级贝氏体钢的钢卷厚度在0.8～1.8mm。钢带的力学性能优异，其中抗拉强度级≥1400MPa，断后延伸率≥13％。本发明的方法解决了传统热轧工艺难以生产薄规格超高强度产品的问题。

Description

一种薄规格1400MPa级贝氏体钢及其制造方法
技术领域
本发明属于钢铁生产技术领域，特别涉及一种薄规格1400MPa级贝氏体钢及其制造方法。
背景技术
随着世界能源、环境保护问题和要求日趋突出，汽车、农用机械、装备制造等行业都非常重视轻量化。通过提高钢板强度来减薄钢板厚度，是实现轻量化的重要手段。抗拉强度为1400MPa级的超高强钢板应用比例越来越大，但薄规格超高强钢更多的需要依靠热轧后续的冷轧以保证其较薄的厚度，以及冷轧后续的退火以保证其性能。直接利用热轧生产线生产超高强钢板难度高。
专利文献201310241442.0公开了《一种热轧马氏体钢及其生产方法》，该方法添加较多Mn、Ti、Cr元素，合金成本高。该方法卷取温度控制在150～200℃，如此高强度、低的卷取温度，对卷取机提出较高要求。该方法未对极限厚度规格给予说明，实施案例中的厚度为4.0～6.0mm。
专利文献201110154249.4公开了《一种碳硅锰系Q&P钢及其制备方法》，该方法添加较多的C，不利于后续的焊接工艺。
专利文献201310121568.4公开了《一种700MPa级高强度热轧Q&P钢及其制造方法》，该方法添加较多的Si不利于钢带表面质量控制，添加较多的Al不利于浇铸，添加较多的Mn、Ti，合金成本较高。该方法热轧后需两段冷却，而且两段冷却间需在高温处空冷5～10秒。使用该方法生产薄规格的钢带有难度，钢卷的厚度范围为3.0～12.0mm，钢卷厚度＞2mm。
可见，上述现有技术的方法，至少存在如下不足：
(a)钢水中Si含量过高，不利于钢带的表面质量控制；
(b)钢水中Al含量过高，不利于浇铸；
(c)钢水中其它合金添加过多，合金成本高；
(d)热轧后的冷却为多段冷却，冷却段之间需高温空冷数秒，不利于生产薄规格钢带；
(e)卷取温度过低，对卷取机要求较高；
(f)热轧后需配以热处理，以达到超高强度。
因此，本发明的目的在于提供一种制造薄规格1400MPa级贝氏体钢的方法，以克服现有技术中存在的上述技术缺陷。
发明内容
为实现本发明目的，本发明采用如下所述的技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种制造薄规格1400MPa级贝氏体钢的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)冶炼获得钢水，所述钢水按照如下化学成分及质量分数配料：
C：0.20～0.25％；
Si：0.80～1.50％；
Mn：1.20～1.70％；
Cr：0.10～0.20％；
Nb：0.02～0.04％；
P：≤0.020％；
Al：≤0.003％；
S：≤0.004％；
余量为Fe及不可避免的杂质；
(2)将步骤(1)获得的钢水在惰性气体保护下，利用双辊铸轧工艺进行薄带连铸以获得铸带，薄带连铸的铸轧速度为20～60m/min，所获得的铸带的厚度为1.5～2.0mm，；
(3)将步骤(2)获得的铸带经过一道次热轧成薄带，热轧的压下率为10～40％，热轧出口温度820～900℃；
(4)将步骤(3)获得的钢带经气雾冷却***冷却至450～500℃，卷取后空冷至室温，卷取温度为350～400℃。
根据本发明的制造薄规格1400MPa级贝氏体钢的方法，优选地，所述步骤(1)中，经Si脱氧，不添加Al。
根据本发明的制造薄规格1400MPa级贝氏体钢的方法，优选地，所述步骤(2)中，钢水的开浇温度为1500～1600℃。
根据本发明的制造薄规格1400MPa级贝氏体钢的方法，优选地，所述步骤(2)中，薄带连铸的铸轧速度为42～60m/min
根据本发明的制造薄规格1400MPa级贝氏体钢的方法，优选地，所述步骤(3)中，钢带热轧出口温度在838～900℃。
根据本发明的制造薄规格1400MPa级贝氏体钢的方法，优选地，所述钢带在步骤(3)的热轧后且在步骤(4)的气雾冷却前，还经过2～3秒的空冷，以细化微观组织中的贝氏体铁素体板条束。
根据本发明的第二方面，提供了一种薄规格1400MPa级贝氏体钢，所述薄规格1400MPa级贝氏体钢使用前述方法制造。
根据本发明的薄规格1400MPa级贝氏体钢，优选地，成品钢卷厚度在0.8～1.8mm。
根据本发明的薄规格1400MPa级贝氏体钢，优选地，所述薄规格1400MPa级贝氏体钢的抗拉强度≥1400MPa，断后延伸率≥13％。
根据本发明的薄规格1400MPa级贝氏体钢，优选地，所述薄规格1400MPa级贝氏体钢的微观组织包含贝氏体+4～7％的残余奥氏体。
有益技术效果
与现有技术相比，本发明的技术优势及有益技术效果至少在于：
(1)本发明中Si含量仅为0.8％～1.5％，显著低于现有技术，配合本发明技术路线能稳定获得4～7％的残余奥氏体，保证本发明的贝氏体钢具有高强度的同时，又具有较高的断后延伸率；同时，因本发明Si含量较低，也使得钢带的酸洗表面质量良好，更易于后续的焊接工艺。
(2)本发明为Si脱氧，不添加Al，由此消除了Al易堵水口的缺点，保证正常生产时能连浇5炉。
(3)本发明添加的Mn、Cr较低，且Nb含量仅为0.02～0.04％，合金成本低，配合本发明技术路线能稳定获得贝氏体铁素体板条束，使本发明的贝氏体钢具有≥1400MPa的强度。
(4)本发明中空冷段仅2～3秒，且空冷段设置在热轧后、冷却段前，配合本发明的整体工艺路线，能增加奥氏体晶粒内的亚晶数量，进一步细化贝氏体铁素体板条束，极易生产薄规格钢带——使本发明的贝氏体钢带具有≥1400MPa高强度、较高延伸率的同时，厚度控制在0.8～1.8mm。
(5)本发明仅进行一道次10％～40％压下量的热轧，热轧温度为820℃～900℃，使得本发明极易获得满足薄规格、高强度要求的0.8～1.8mm的贝氏体高强钢薄带。
(6)本发明的卷取温度为350℃～400℃，显著高于现有技术，使得本发明的方法对卷取机要求较低，在卷取时不易出现塌卷等卷形不良的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为根据本发明实施例的制造薄规格1400MPa级贝氏体钢的生产工艺流程图。
图2为根据本发明实施例1生产的超高强钢的金相组织图。
图3为根据本发明实施例2生产的超高强钢的金相组织图。
图4为根据本发明实施例3生产的超高强钢的金相组织图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本发明所使用的技术术语或科学术语应当为本发明所属领域具有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例1
(1)钢水冶炼：采用电炉炼钢，VD真空炉脱气，LF炉精炼，得到成分合格的钢水，按重量百分比为：C：0.233％；Si：1.2％；Mn：1.48％；Cr：0.18％，Nb：0.034％；Al：0.0020％；P：0.010％；S：0.0020％；余量为铁及不可避免的杂质元素。
(2)薄带连铸：将合格的钢水利用双辊铸轧工艺进行连铸，钢水的开浇温度为1560℃，铸轧速度为42m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸，铸带厚度为1.85mm。
(3)热轧：铸带以18.9％的压下量经一个道次热轧成厚度为1.50mm的热轧薄带，热轧出口温度为866℃，气雾冷却后带钢温度为465℃，卷取温度387℃。
按照上述成分和工艺生产的高强钢，产品力学性能为：屈服强度1134MPa，抗拉强度1487MPa，延伸率15％，残余奥氏体含量6％。
根据上述实施例，得到的薄规格1400MPa级贝氏体钢的金相组织如图2所示。
实施例2
(1)钢水冶炼：采用电炉炼钢，VD真空炉脱气，LF炉精炼，得到成分合格的钢水，按重量百分比为：C：0.217％；Si：0.95％；Mn：1.62％；Cr：0.20％，Nb：0.032％；Al：0.0025％；P：0.012％；S：0.0017％；余量为铁及不可避免的杂质元素。
(2)薄带连铸：将合格的钢水利用双辊铸轧工艺进行连铸，钢水的开浇温度为1530℃，铸轧速度为57m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸，铸带厚度为1.6mm。
(3)热轧：铸带以25％的压下量经一个道次热轧成厚度为1.20mm的热轧薄带，热轧出口温度为838℃，气雾冷却后带钢温度为465℃，卷取温度395℃。
按照上述成分和工艺生产的高强钢，产品力学性能为：屈服强度1075MPa，抗拉强度1436MPa，延伸率14％，残余奥氏体含量4％。
根据上述实施例，得到的薄规格1400MPa级贝氏体钢的金相组织如图3所示。
实施例3
(1)钢水冶炼：采用电炉炼钢，VD真空炉脱气，LF炉精炼，得到成分合格的钢水，按重量百分比为：C：0.225％；Si：1.3％；Mn：1.66％；Cr：0.14％，Nb：0.037％；Al：0.0021％；P：0.0130％；S：0.0021％；余量为铁及不可避免的杂质元素。
(2)薄带连铸：将合格的钢水利用双辊铸轧工艺进行连铸，钢水的开浇温度为1570℃，铸轧速度为55m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸，铸带厚度为1.5mm。
(3)热轧：铸带以40％的压下量经一个道次热轧成厚度为0.90mm的热轧薄带，热轧出口温度为841℃，气雾冷却后带钢温度为482℃，卷取温度410℃。
按照上述成分和工艺生产的高强钢，产品力学性能为：屈服强度1044MPa，抗拉强度1438MPa，延伸率13％，残余奥氏体含量4％。
根据上述实施例，得到的薄规格1400MPa级贝氏体钢的金相组织如图4所示。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，不在脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种制造薄规格1400MPa级贝氏体钢的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)冶炼获得钢水，所述钢水按照如下化学成分及质量分数配料：
C：0.20～0.25％；
Si：0.80～1.50％；
Mn：1.20～1.70％；
Cr：0.10～0.20％；
Nb：0.02～0.04％；
P：≤0.020％；
Al：≤0.003％；
S：≤0.004％；
余量为Fe及不可避免的杂质；
(2)将步骤(1)获得的钢水在惰性气体保护下，利用双辊铸轧工艺进行薄带连铸以获得铸带，薄带连铸的铸轧速度为20～60m/min，所获得铸带的厚度为1.5～2.0mm；
(3)将步骤(2)获得的铸带经过一道次热轧成薄带，热轧的压下率为10～40％，热轧出口温度820～900℃；
(4)将步骤(3)获得的钢带经气雾冷却***冷却至450～500℃，卷取后空冷至室温，卷取温度为350～400℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，经Si脱氧，不添加Al。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，钢水的开浇温度为1500～1600℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，薄带连铸的铸轧速度为42～60m/min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，钢带热轧出口温度在838～900℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述钢带在步骤(3)的热轧后且在步骤(4)的气雾冷却前，还经过2～3秒的空冷，以细化微观组织中的贝氏体铁素体板条束。
7.一种薄规格1400MPa级贝氏体钢，其特征在于：所述薄规格1400MPa级贝氏体钢使用根据权利要求1-6中的任意一项所述的方法制造。
8.根据权利要求6所述的薄规格1400MPa级贝氏体钢，其特征在于：所述薄规格1400MPa级贝氏体钢的成品钢卷厚度在0.8～1.8mm。
9.根据权利要求6所述的薄规格1400MPa级贝氏体钢，其特征在于：所述薄规格1400MPa级贝氏体钢的抗拉强度≥1400MPa，断后延伸率≥13％。
10.根据权利要求7-9中的任意一项所述的薄规格1400MPa级贝氏体钢，其特征在于：所述薄规格1400MPa级贝氏体钢的微观组织包含贝氏体及4～7％的残余奥氏体。
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