專利名稱：一種寬厚規(guī)格超細(xì)晶粒熱軋卷板及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱連軋鋼板及其生產(chǎn)方法，尤其是一種寬厚規(guī)格超細(xì)晶粒熱連軋卷板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
目前，鋼鐵材料仍然是工程結(jié)構(gòu)材料的主體。但是，隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，鋼鐵工業(yè)所面臨的節(jié)省資源、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的壓力越來越大。要求材料經(jīng)濟(jì)環(huán)保，性能優(yōu)越，對鋼鐵的材料的強(qiáng)度、使用壽命和可靠性提出了更高的要求，以滿足輕量節(jié)能汽車、大跨度載重橋梁、高層建筑、大型工程機(jī)械、深井采油管和大口徑輸油(氣)管、大型高性能艦船等的需要。而材料的超細(xì)化是提高鋼鐵材料物理、機(jī)械性能的最經(jīng)濟(jì)有效的一種手段。目前，以簡單的C-Mn系為基礎(chǔ)，采用特殊的加工工藝使鋼鐵材料的晶粒明顯細(xì)化，大幅度提高其性能，延長使用壽命，有效地提高資源的利用率和回收率，已經(jīng)成為國際上鋼鐵材料研究最集中的熱點(diǎn)之一。自我國設(shè)立“973”計劃起，國內(nèi)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和院校以及冶金企業(yè)都在進(jìn)行這方面的研究，并取得了明顯的進(jìn)展?，F(xiàn)在，東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化實(shí)驗(yàn)室和寶山鋼鐵集團(tuán)公司、鞍山鋼鐵集團(tuán)公司、攀枝花鋼鐵集團(tuán)公司和鋼鐵研究總院等單位的研究者們，已經(jīng)形成了以Q235類普碳鋼的成分為基礎(chǔ)，生產(chǎn)較薄規(guī)格(≤8mm)強(qiáng)度翻番的具有超細(xì)晶粒的熱連軋鋼板的生產(chǎn)技術(shù)，而對寬厚規(guī)格(≥8mm)的超細(xì)晶粒的熱軋卷板，由于受軋機(jī)軋制能力和卷取能力的限制，存在相當(dāng)?shù)碾y度。

發(fā)明內(nèi)容
為解決生產(chǎn)寬厚規(guī)格(≥8mm)超細(xì)晶粒熱軋卷板在受到軋機(jī)軋制能力和卷取機(jī)卷取能力的限制等技術(shù)難題，本發(fā)明提供了以普通碳素鋼成分的寬厚規(guī)格超細(xì)晶粒熱連軋卷板及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明依據(jù)熱軋條件和隨后的冷卻條件下鋼的形變細(xì)化以及相變細(xì)化機(jī)理，通過調(diào)整精軋工藝，適當(dāng)提高精軋入口溫度，加大精軋機(jī)架間的噴水冷卻，合理分配精軋F(tuán)1-F7機(jī)架各道次的變形量，克服了低溫軋制寬厚規(guī)格鋼板時軋制抗力和電機(jī)負(fù)荷超極限的難題；采用新的控軋控冷工藝，使鐵素體晶粒組織得到了超細(xì)化。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，為使在軋制過程中獲得滿足性能的寬厚規(guī)格超細(xì)晶粒熱連軋鋼板，本發(fā)明對普通SS400的化學(xué)成分進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化，具體為C0.12～0.18％，Si0.12～0.25％，Mn0.70～1.30％，P≤0.02％，S≤0.015％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其規(guī)格為厚8～14mm，寬800～1630mm的熱連軋卷板。
本發(fā)明軋制過程包括連鑄坯加熱、粗軋、精軋、層流冷卻、卷取等，其特點(diǎn)是采取了以下生產(chǎn)工藝1)成分要求范圍內(nèi)的連鑄坯加熱控制在1100～1150℃之間，防止奧氏體晶粒過分長大，有利于后續(xù)的精軋區(qū)的控制軋制，同時也節(jié)約了能源；2)精軋開軋入口溫度適當(dāng)提高，控制在960～980℃之間，以便軋機(jī)順利咬入；3)精軋F(tuán)1-F7機(jī)架各道次的變形量控制范圍依次為35～30％、30～25％、25～21％、21～18％、18～14％、14～10％、10～8％，以克服低溫軋制寬厚規(guī)格鋼板時軋制抗力和電機(jī)負(fù)荷超極限的難題，同時在F1-F7機(jī)架間噴水冷卻來保證精軋出口溫度在依然在770～820℃之間，以保留變形組織、抑制奧氏體再結(jié)晶和晶粒長大；4)連軋后立即采用層流冷卻，冷卻速度為25～35℃/s，5)控制在450～500℃之間卷取，保證適當(dāng)?shù)乃茼g性。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果在于，通過調(diào)整精軋工藝，適當(dāng)提高精軋入口溫度，加大精軋機(jī)架間的噴水冷卻，合理分配精軋F(tuán)1-F7機(jī)架各道次的變形量，克服了低溫軋制寬厚規(guī)格鋼板時軋制抗力和電機(jī)負(fù)荷超極限的瓶頸問題，實(shí)現(xiàn)了寬厚規(guī)格超細(xì)晶粒熱軋卷板的生產(chǎn)；通過控制軋制使其在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行多道次、大變形增加相變形核速率，充分細(xì)化奧氏體晶粒；通過軋后快速冷卻及較低溫度的卷取，使晶粒尺寸更加細(xì)化，得到超細(xì)化的鐵素體基體上分布適量貝氏體的多相組織，得到的鐵素體晶粒尺寸為3～6μm，規(guī)格為厚8～14mm，寬800～1630mm的熱連軋鋼板，其力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度均達(dá)到400Mp以上，抗拉強(qiáng)度超過520Mpa，延伸率大于28％。
這種鋼的化學(xué)成分十分簡單，容易冶煉。軋制出的超細(xì)晶粒鋼板具有高強(qiáng)度，高塑韌性，合理的屈強(qiáng)比等優(yōu)良的綜合性能。鋼中不含特殊的合金元素，可替代同級別的低微合金鋼結(jié)構(gòu)，節(jié)約了合金資源，具有很強(qiáng)的市場競爭力，能為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。


附圖1為本發(fā)明厚度為8mm的鋼板金相組織照片，附圖2為本發(fā)明厚度為10mm的鋼板金相組織照片，附圖3為本發(fā)明厚度為12mm的鋼板金相組織照片，附圖4為本發(fā)明厚度為14mm的鋼板金相組織照片，附圖5變形速率為1s-1時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線附圖6變形速率為2s-1時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線附圖7變形速率為5s-1時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線附圖8變形溫度為900℃時不同應(yīng)變速率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線附圖9變形溫度為1000℃時不同應(yīng)變速率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明為降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，對普通SS400的化學(xué)成分進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化，使鋼板的強(qiáng)度大幅度提高。為減輕加工和焊接劣化，同時適當(dāng)起到固溶強(qiáng)化的目的，調(diào)整C為0.12～0.18％。為使Si起到固溶強(qiáng)化作用，又避免鋼板表面性狀變差，調(diào)整Si為0.12～0.25％。Mn能降低Ar3相變點(diǎn)，擴(kuò)大奧氏體相區(qū)作用，有助于晶粒細(xì)化增加強(qiáng)度，同時考慮到它有提高強(qiáng)度-延性均衡的作用，故調(diào)整Mn為0.70～1.30％。依據(jù)超細(xì)晶粒鋼的要求，適當(dāng)降低P、S含量，作到了鋼質(zhì)的經(jīng)濟(jì)潔凈化。
本發(fā)明的工藝過程控制特點(diǎn)連鑄坯加熱控制在1100～1150℃之間，降低燒鋼溫度防止了奧氏體晶粒的過分長大帶來的晶界、晶隅減少，使以后晶粒細(xì)化的效果削弱，同時節(jié)省能耗。精軋開軋溫度選在960～980℃之間，終軋溫度選在770～820℃之間，使其在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行多道次大變形應(yīng)變積累，有效地增加形變奧氏體的晶界、形變帶和位錯等缺陷，從而提高鐵素體形核的有效晶界面積和鐵素體的形核率，應(yīng)變誘導(dǎo)鐵素體相變達(dá)到細(xì)化鐵素體晶粒的目的。依據(jù)我們在Gleeble1500熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)上對成分優(yōu)化后的試驗(yàn)鋼進(jìn)行單軸壓縮實(shí)驗(yàn)，測出的不同變形溫度和應(yīng)變速率下的應(yīng)力和應(yīng)變曲線(附圖5～9)及現(xiàn)有精軋機(jī)組具有變形速率高、道次間隔時間短、總變形量大的特點(diǎn)，對精軋F(tuán)1-F7機(jī)架各道次的變形量進(jìn)行了合理的分配，克服了低溫軋制寬厚規(guī)格鋼板時軋制抗力和電機(jī)負(fù)荷超極限的難題。
強(qiáng)制冷卻可以加大相變的過冷度，增加形核率，并且在較低溫度下晶粒長大速度減慢，從而細(xì)化晶粒，改善組織性能。選擇合適的卷取溫度卷取溫度對鋼的韌性影響很大，卷取溫度過低，除會造成卷取困難外，還會產(chǎn)生更多的貝氏體從而使強(qiáng)度提高過多，韌性下降，本發(fā)明采用層流冷卻技術(shù)，其冷卻速度選擇為25～35℃/s。
卷取溫度過高，鋼材的組織比較粗大，導(dǎo)致塑性和韌性降低。在500℃左右卷取，沖擊韌性較好，且其他各項(xiàng)性能均較好，由于鋼板的規(guī)格較寬厚，鋼板內(nèi)外存在溫差，本發(fā)明為加強(qiáng)冷卻效果，選取在450～500℃之間卷取。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)說明。
采用本發(fā)明中設(shè)定的超細(xì)晶粒鋼化學(xué)成分，在180噸轉(zhuǎn)爐上冶煉4罐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并將澆鑄成的連鑄坯在熱軋帶鋼廠按本發(fā)明的要求進(jìn)行試軋制。鋼的化學(xué)成分見表1，軋制過程中工藝參數(shù)見表2和表3，相應(yīng)的機(jī)械性能和鐵素體晶粒尺寸見表4，金相組織照片如圖1～4所示。圖5～9為本發(fā)明實(shí)施例不同變形速率和不同變形溫度的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
表1 實(shí)施例鋼的化學(xué)成分(重量百分比％)

表2 實(shí)施例鋼的軋制過程溫度(℃)及冷卻速度(℃/s)

表3 實(shí)施例鋼的精軋過程中各機(jī)架的壓下量(％)

表4 實(shí)施例鋼的機(jī)械性能和鐵素體晶粒尺寸

實(shí)施例的鋼采用本發(fā)明所描述的制造寬厚規(guī)格超細(xì)晶粒熱連軋鋼板卷的生產(chǎn)方法，得到了屈服強(qiáng)度為410～450MPa，抗拉強(qiáng)度在525～560MPa，延伸率在29～36％，鐵素體晶粒尺寸為3.1～6.0μm的寬厚規(guī)格超細(xì)晶粒熱連軋鋼板。
權(quán)利要求
1.一種寬厚規(guī)格超細(xì)晶粒熱軋卷板，其特征在于，化學(xué)成份為，以重量百分比計C0.12～0.18％，Si0.12～0.25％，Mn0.70～1.30％，P≤0.02％，S≤0.015％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其規(guī)格為厚8～14mm，寬800～1630mm的熱連軋卷板。
2.如權(quán)利要求1所述一種寬厚規(guī)格超細(xì)晶粒熱軋卷板板的生產(chǎn)方法，軋制過程包括連鑄坯加熱、粗軋、精軋、層流冷卻、卷取，其特征在于軋制過程采取了以下生產(chǎn)工藝1)在成分要求范圍內(nèi)的連鑄坯加熱控制在1100～1150℃之間；2)精軋開軋入口溫度適當(dāng)提高，控制在960～980℃之間，以便軋機(jī)順利咬入；3)精軋F(tuán)1-F7機(jī)架各道次的變形量控制范圍依次為35～30％、30～25％、25～21％、21～18％、18～14％、14～10％、10～8％，同時在F1-F7機(jī)架間噴水冷卻，精軋出口溫度770～820℃；4)連軋后立即采用層流冷卻，冷卻速度為25～35℃；5)控制在450～500℃之間卷取。
全文摘要
本發(fā)明公開一種寬厚規(guī)格超細(xì)晶粒熱軋卷板及生產(chǎn)方法，化學(xué)成份為，以重量百分比計C0.12～0.18％，Si0.12～0.25％，Mn0.70～1.30％，P≤0.02％，S≤0.015％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，板卷厚度8～14mm，本發(fā)明通過適當(dāng)提高精軋入口溫度，加大精軋機(jī)架冷卻量，合理分配精軋機(jī)架各道次的變形量，使其在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行；軋后快速冷卻及較低溫度的卷取，得到超細(xì)化的鐵素體及貝氏體的多相組織，鐵素體晶粒尺寸為3～6μm，其力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度均達(dá)到400Mpa以上，抗拉強(qiáng)度超過520Mpa，延伸率大于28％。鋼中不含特殊的合金元素，替代同級別的低微合金鋼，節(jié)約合金資源，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
文檔編號B21B37/00GK1952197SQ200510047538
公開日2007年4月25日 申請日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月20日
發(fā)明者孫建倫, 張萬山, 郝森, 關(guān)菊, 孫群, 王科強(qiáng), 劉立群, 陳克東 申請人:鞍鋼股份有限公司