專利名稱：一種低碳Fe-Mn-Al-Si系TWIP鋼中試生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋼鐵冶煉工藝，尤其涉及一種低碳 Fe-Mn-Al-Si系TWIP鋼中試生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)鋼鐵一般的生產(chǎn)工藝流程，TWIP鋼可采用冶煉一開坯一熱軋一冷軋的技術(shù)路線進(jìn)行制備。但是關(guān)于TWIP鋼生產(chǎn)工藝的研究中，一是關(guān)于冶煉方面的研究和報(bào)道最少， 一般是在實(shí)驗(yàn)室制備出少量的實(shí)驗(yàn)鋼以供研究之用，缺少TWIP鋼大生產(chǎn)冶煉過程和參數(shù)； 二是對(duì)熱軋制過程的相關(guān)研究也較少，缺少實(shí)現(xiàn)目標(biāo)厚度的熱冷軋過程控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種低碳Fe-Mn-Al-Si系TWIP鋼中試生產(chǎn)方法，包括冶煉和軋制過程和工藝參數(shù)，為TWIP鋼的在生產(chǎn)提供可參考的工藝流程及參數(shù)。 其技術(shù)方案如下一種低碳Fe-Mn-Al-Si系的中試生產(chǎn)方法，包括以下步驟I) TWIP鋼的冶煉Al非真空中頻感應(yīng)爐冶煉先將純鐵加入到感應(yīng)爐中，通電后感應(yīng)爐開始工作,純鐵逐漸熔化后，將Mn、Al、Si 合金元素按照目標(biāo)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的103 %、115 %、103 %計(jì)算質(zhì)量，首先加入硅鐵，隨后加入金屬 Mn ;等加入的金屬熔化后，加入石灰石和瑩石造渣；造渣材料熔化后，由于質(zhì)量較輕而漂浮在鋼液上方，使鋼液與大氣隔離；由于鋼液與大氣的隔離，冶煉過程進(jìn)入還原期，加入鋁石灰進(jìn)行脫氧；脫氧過程結(jié)束后，開始加入純Al，其中按照設(shè)定質(zhì)量的60%加入到鋼液中，既可起到脫氧作用又可以使Al元素達(dá)到成分點(diǎn)的要求；其余Al元素設(shè)定質(zhì)量的40%加入到等待出鋼的鋼包中，最后使鋼液中的Al兀素達(dá)到目標(biāo)成分，中頻感應(yīng)爐冶煉完成后，在 1560°C將鋼液模鑄成尺寸為130 X 160 X 2100mm鑄錠；A2電渣重熔爐冶煉將造渣材料按照30%石灰石和70%瑩石的質(zhì)量比例加入到保護(hù)氣氛電渣重熔爐中，隨后將非真空感應(yīng)爐澆鑄出的鑄錠作為金屬電極放入，通入保護(hù)氣體氬氣后通電，先加入的造渣材料首先熔化；金屬電極在渣中產(chǎn)生的高電阻將其逐漸熔化形成鋼液；然后鋼液通過渣層凈化鋼質(zhì)，消除有害元素后，進(jìn)入到銅結(jié)晶器中，并在循環(huán)水的作用下快速冷卻， 得到了致密組織結(jié)構(gòu)的尺寸為150X 300X 1200mm鑄錠；經(jīng)電渣重熔的鋼錠表面光滑、潔凈均勻致密，成分如表I所示，與目標(biāo)成分吻合，鋼質(zhì)也較高。2) TWIP鋼的軋制BI開坯及熱軋電渣重熔后的鑄錠用熱軋機(jī)進(jìn)行開坯，根加熱溫度為1200°C，保溫0.5h，開坯結(jié)束溫度為950°C，得到約32. 4mm厚的鋼板，隨后，將這些鋼板切割成600 X 400 X 30mm的規(guī)格用做后續(xù)的軋制，開坯后的TWIP鋼板坯在Φ750X 550mm高強(qiáng)度二輥實(shí)驗(yàn)軋機(jī)上進(jìn)行熱軋， 加熱溫度為1150°C，保溫時(shí)間為O. 5h，開軋溫度為1100°C，終軋溫度為900°C。設(shè)置道次的壓下量為3. 5_，應(yīng)變速率約為2s_S經(jīng)8道次熱軋后，得到的3. 42_厚的板料；B2 冷軋完全冷卻至室溫的熱軋板酸洗后，在直四式四輥可逆冷軋機(jī)上進(jìn)行冷軋，目標(biāo)變形量為70 %，在冷軋的初始階段，設(shè)置軋機(jī)的軋制壓下量為O. 2mm每道次，經(jīng)9道次后軋至 I. 5mm,然后將壓下量改為O. Imm每道次，經(jīng)13道次后軋至I. 05mm ；TffIP鋼冷軋板表面光潔，邊部無裂紋出現(xiàn)，整體質(zhì)量較好，說明軋制工藝參數(shù)合理。B3TWIP鋼的熱處理 冷軋TWIP鋼板在箱式電阻爐進(jìn)行退火處理，溫度設(shè)置為1000°C，保溫lOmin，然后在室溫下水淬處理。熱處理后的冷軋TWIP鋼板料的力學(xué)性能如圖2所示，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 711. 6MPa，伸長率達(dá)到了 74. 2%，強(qiáng)塑積為52800MPa%，具有較高的強(qiáng)韌性組合。本發(fā)明的有益效果I、以非真空感應(yīng)爐和電渣重熔爐聯(lián)合冶煉的方式生產(chǎn)TWIP鋼，基本與實(shí)際大生產(chǎn)條件相當(dāng)，改變了當(dāng)前用IOKg實(shí)驗(yàn)爐冶煉TWIP鋼的現(xiàn)狀；2、提出了 Mn、Al、Si合金元素的加入比例和加入方式，解決了中試生產(chǎn)條件下得到目標(biāo)成分的冶煉過程控制方法；3、提出了熱軋溫度和應(yīng)變速率范圍以及熱冷軋道次及壓下量，解決了得到
O.9mmTWIP鋼板材軋制過程控制方法；4、推進(jìn)TWIP鋼的工業(yè)化進(jìn)程，提供中試生產(chǎn)冶煉和軋制工藝參數(shù)；5、提供TWIP鋼冶煉過程中的元素加入比例和加入方式，能夠得到符合目標(biāo)成分的優(yōu)異產(chǎn)品；6、提供TWIP鋼軋制過程中的熱冷軋每道次壓下量和控制方法。


圖I是TWIP鋼中試生產(chǎn)流程圖；圖2是熱處理后冷軋TWIP鋼板料的力學(xué)性能圖；圖3是熱處理后冷軋TWIP鋼金相圖；圖4是熱處理后冷軋TWIP鋼XRD圖譜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的方法作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。本發(fā)明的技術(shù)方案流程圖如圖I所示，以Fe-24Mn-l. 5A1-1. OSi-O. 05C為目標(biāo)成分中試生產(chǎn)TWIP鋼，主要包括TWIP鋼的冶煉和軋制兩個(gè)工藝過程，每個(gè)工藝過程及相關(guān)參數(shù)具體情況如下I)冶煉過程控制及工藝參數(shù)根據(jù)我國當(dāng)前鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀和實(shí)際情況，TWIP鋼的中試生產(chǎn)中的冶煉環(huán)節(jié)采用O. 5噸非真空感應(yīng)爐和2. 5噸電渣重熔爐聯(lián)合冶煉的方式來完成。
Al非真空中頻感應(yīng)爐冶煉先將純鐵加入到感應(yīng)爐中，通電后感應(yīng)爐開始工作。純鐵逐漸熔化后，將Mn、Al、Si 合金元素按照目標(biāo)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的103 %、115 %、103 %計(jì)算質(zhì)量，首先加入硅鐵，隨后加入金屬 Mn ;等加入的金屬熔化后，加入石灰石和瑩石造渣；造渣材料熔化后，由于質(zhì)量較輕而漂浮在鋼液上方，使鋼液與大氣隔離；由于鋼液與大氣的隔離，冶煉過程進(jìn)入還原期，加入鋁石灰進(jìn)行脫氧；脫氧過程結(jié)束后，開始加入純Al，其中按照設(shè)定質(zhì)量的60%加入到鋼液中，既可起到脫氧作用又可以使Al元素達(dá)到成分點(diǎn)的要求；另外Al元素設(shè)定質(zhì)量的40%加入到等待出鋼的鋼包中，最后使鋼液中的Al兀素達(dá)到目標(biāo)成分。中頻感應(yīng)爐冶煉完成后，在 1560°C將鋼液模鑄成尺寸為130 X 160 X 2100mm鑄錠。A2電渣重熔爐冶煉將造渣材料按照30%石灰石和70%瑩石的質(zhì)量比例加入到保護(hù)氣氛電渣重熔爐中，隨后將非真空感應(yīng)爐澆鑄出的鑄錠作為金屬電極放入。通入保護(hù)氣體氬氣后通電，先加入的造渣材料首先熔化；金屬電極在渣中產(chǎn)生的高電阻將其逐漸熔化形成鋼液；然后鋼 液通過渣層凈化鋼質(zhì)，消除有害元素后，進(jìn)入到銅結(jié)晶器中，并在循環(huán)水的作用下快速冷卻， 得到了致密組織結(jié)構(gòu)的150X300X 1200mm鑄錠。經(jīng)電渣重熔的鋼錠表面光滑、潔凈均勻致密，成分如表I所示，與目標(biāo)成分吻合，鋼質(zhì)也較高。表lFe-24Mn-l. 5Al-lSi_0. 05C TffIP鋼的主要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％ )
元素CMnSiAlPSFe
含量 0.052 24.260.91.85 0.008 0.001 Bal.2)軋制過程控制方法及工藝參數(shù)BI開坯及熱軋電渣重熔后的鑄錠用熱軋機(jī)進(jìn)行開坯，根加熱溫度為1200°C，保溫0.5h，開坯結(jié)束溫度為950°C，得到約32. 4mm厚的鋼板。隨后，將這些鋼板切割成600 X 400 X 30mm的規(guī)格用做后續(xù)的軋制。開坯后的TWIP鋼板坯在Φ 750 X 550mm高強(qiáng)度二輥實(shí)驗(yàn)軋機(jī)上進(jìn)行熱車L，加熱溫度為1150°C，保溫時(shí)間為O. 5h，開軋溫度為1100°C，終軋溫度為900°C。設(shè)置道次的壓下量為3. 5mm，應(yīng)變速率約為2s—1，經(jīng)8道次熱軋后，得到的3. 42mm厚的板料。B2 冷軋完全冷卻至室溫的熱軋板酸洗后，在直四式四輥可逆冷軋機(jī)上進(jìn)行冷軋，目標(biāo)變形量為70 %。在冷軋的初始階段，設(shè)置軋機(jī)的軋制壓下量為O. 2mm每道次，經(jīng)9道次后軋至
I.5mm。然后將壓下量改為O. Imm每道次，經(jīng)13道次后軋至I. 05mm。TWIP鋼冷軋板表面光潔，邊部無裂紋出現(xiàn)，整體質(zhì)量較好，說明軋制工藝參數(shù)合理。B3TWIP鋼的熱處理及性能和微觀組織特征冷軋TWIP鋼板在箱式電阻爐進(jìn)行退火處理，溫度設(shè)置為1000°C，保溫lOmin，然后在室溫下水淬處理。熱處理后的冷軋TWIP鋼板料的力學(xué)性能如圖2所示，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 711. 6MPa，伸長率達(dá)到了 74. 2%，強(qiáng)塑積為52800MPa%，具有較高的強(qiáng)韌性組合。圖3為熱處理后冷軋TWIP鋼的金相圖，從圖中可以看出，TWIP鋼的微觀組織為等軸單相組織，結(jié)合圖4所示的X射線衍射圖，可知此單相組織為奧氏體。
綜上所述，本發(fā)明所提供的Fe-Mn-Al-Si系TWIP鋼冶煉控制方法、參數(shù)和軋制控制方法、參數(shù)，能夠生產(chǎn)出鋼質(zhì)較高，微觀組織和力學(xué)性能優(yōu)異的TWIP鋼，以期為TWIP鋼的大生產(chǎn)工藝制訂提供借鑒和參考。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種低碳Fe-Mn-Al-Si系TWIP鋼中試生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟 DTWIP鋼的冶煉 Al非真空中頻感應(yīng)爐冶煉先將純鐵加入到感應(yīng)爐中，通電后感應(yīng)爐開始工作，純鐵逐漸熔化后，將Mn、Al、Si合金元素按照目標(biāo)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的103%、115%、103%計(jì)算質(zhì)量，首先加入硅鐵，隨后加入金屬M(fèi)n ;等加入的金屬熔化后，加入石灰石和瑩石造渣；造渣材料熔化后，由于質(zhì)量較輕而漂浮在鋼液上方，使鋼液與大氣隔離；由于鋼液與大氣的隔離，冶煉過程進(jìn)入還原期，加入鋁石灰進(jìn)行脫氧；脫氧過程結(jié)束后，開始加入純Al，其中按照設(shè)定質(zhì)量的60%加入到鋼液中，其余Al元素設(shè)定質(zhì)量的40%加入到等待出鋼的鋼包中，最后使鋼液中的Al兀素達(dá)到目標(biāo)成分，中頻感應(yīng)爐冶煉完成后，在1560 C將鋼液t旲鑄成尺寸為.130 X 160 X 2100mm 鑄錠； A2電渣重熔爐冶煉將造渣材料按照30%石灰石和70%瑩石的質(zhì)量比例加入到保護(hù)氣氛電渣重熔爐中，隨后將非真空感應(yīng)爐澆鑄出的鑄錠作為金屬電極放入，通入保護(hù)氣體氬氣后通電，先加入的造渣材料首先熔化；金屬電極在渣中產(chǎn)生的高電阻將其逐漸熔化形成鋼液；然后鋼液通過渣層浄化鋼質(zhì)，消除有害元素后，進(jìn)入到銅結(jié)晶器中，并在循環(huán)水的作用下快速冷卻，得到尺寸為150X 300X 1200mm鑄錠； 2)TWIP鋼的軋制 BI開坯及熱軋電渣重熔后的鑄錠用熱軋機(jī)進(jìn)行開坯，根加熱溫度為1200°C，保溫O. 5h，開坯結(jié)束溫度為950°C，得到約32. 4mm厚的鋼板，隨后，將這些鋼板切割成.600 X 400 X 30mm的規(guī)格用做后續(xù)的軋制，開坯后的TWIP鋼板坯在Φ 750 X 550mm高強(qiáng)度ニ輥實(shí)驗(yàn)軋機(jī)上進(jìn)行熱軋，加熱溫度為1150°C，保溫時(shí)間為O. 5h，開軋溫度為1100°C，終軋溫度為900°C，設(shè)置道次的壓下量為3. 5mm,應(yīng)變速率約為2s_l，經(jīng)8道次熱軋后，得到的.3.42mm厚的板料； B2冷軋完全冷卻至室溫的熱軋板酸洗后，在直四式四輥可逆冷軋機(jī)上進(jìn)行冷軋，目標(biāo)變形量為70%，在冷軋的初始階段，設(shè)置軋機(jī)的軋制壓下量為O. 2_每道次，經(jīng)9道次后軋至I. 5mm,然后將壓下量改為O. Imm姆道次,經(jīng)13道次后軋至I. 05mm ； B3TWIP鋼的熱處理冷軋TWIP鋼板在箱式電阻爐進(jìn)行退火處理，溫度設(shè)置為1000°C，保溫IOmin,然后在室溫下水淬處理。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低碳Fe-Mn-Al-Si系TWIP鋼中試生產(chǎn)方法，主要包括TWIP鋼的冶煉和軋制兩個(gè)工藝過程，TWIP鋼的中試生產(chǎn)中的冶煉環(huán)節(jié)采用0.5噸非真空感應(yīng)爐和2.5噸電渣重熔爐聯(lián)合冶煉的方式來完成。以非真空感應(yīng)爐和電渣重熔爐聯(lián)合冶煉的方式生產(chǎn)TWIP鋼，基本與實(shí)際大生產(chǎn)條件相當(dāng)，改變了當(dāng)前用10Kg實(shí)驗(yàn)爐冶煉TWIP鋼的現(xiàn)狀，推進(jìn)TWIP鋼的工業(yè)化進(jìn)程，提供中試生產(chǎn)冶煉和軋制工藝參數(shù)。
文檔編號(hào)C22B9/18GK102690938SQ20121020425
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者侯利鋒, 衛(wèi)英慧, 李大趙 申請(qǐng)人:中北大學(xué)