高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板及其csp生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板及其CSP生產工藝，該鋼板的成分及重量含量如下：C：0.035～0.065％，Si：0.15～0.3％，Mn：1.3～1.6％，Cu：0.12～0.2％，Cr：0.2～0.6％，Ni：0.1～0.2％，Ti：0.1～0.13％，Mo：0.1～0.2％，Als：0.025～0.045％，P：0～0.018％，S：0～0.005％，N：0～0.006％，其余為Fe及不可避免的雜質；生產工藝控制轉爐冶煉出鋼P為0～0.012％；結晶器熱流為2.45～2.55mw/m2，連鑄二冷水的比水量為1.77～1.83L/Kg，開澆連鑄坯厚度為65～75mm，經多次液芯壓下至55～60mm；鑄坯出爐溫度為1230～1250℃；終軋溫度為880～920℃；經層流冷卻后進行卷取，采用頭部階梯冷卻方式，卷取下線后以≤10℃/S的冷速冷卻至280～320℃后再進行快速冷卻。制得的薄規格鋼板在穩定獲得高強度和高耐候性的同時具有高成型性。
【專利說明】高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板及其CSP生產工藝

【技術領域】
[0001]本發明涉及冶金技術，具體地指一種高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板及其CSP生產工藝。

【背景技術】
[0002]武鋼CSP生產線是最新一代的薄板坯連鑄連軋生產線，于2009年3月熱試車，該生產線包括兩座150噸轉爐、兩座LF精煉爐、一座RH精煉爐、雙流薄板坯連鑄線、隧道式加熱爐和七機架熱連軋機。鑄機生產最大鑄坯寬度為1680mm，厚度為70mm和90mm兩種，該鑄機具有帶液芯鑄軋功能，70mm厚鑄坯可鑄軋到52mm，90mm厚鑄坯可鑄軋到70mm，鑄機的設計工作拉速可達5~6m/min。整條生產線熱軋帶鋼的年設計產能為250萬t，其中，供熱軋酸洗鍍鋅卷為54.2萬t，硅鋼原料卷97.8萬t，熱軋直供卷98萬t，生產的鋼種包括:碳素結構鋼、優碳鋼、低合金高強度鋼、耐候結構鋼、汽車結構鋼、管線鋼、超低碳鋼、無取向硅鋼及低碳冷軋基料用鋼等。到2009年底，武鋼CSP線已經能夠生產包括優碳鋼、集裝箱鋼、硅鋼、低合金高強度鋼、管線鋼及低碳冷軋基料用鋼等十幾個品種。同國內外同類薄板坯連鑄連軋生產線相比，武鋼CSP線在達產水平、達產速度和質量控制上已經實現了新的突破。
[0003]為提高CSP產線產品競爭力，開發高附加值產品，武鋼CSP開展了厚度2.0mm以下，屈服強度700Mpa級別的薄規格高強鋼的生產，此部分產品屬于高強薄材，主要應用于特種箱和車輛等“以熱代冷”和“以薄代厚”等高強減薄領域，目前熱軋產線可生產批量較小，主要依靠冷軋。在CSP產線組批生產該高強薄材時，因CSP連鑄機漏斗形結晶器的特殊形狀，同時高強鋼合金元素含量高，產品成型性能有待提高；軋制薄規格鋼板需進行液芯壓下，還殼容易變形，漏鋼風險較聞，漏鋼率最聞時達到40% ;另外，在聞強減薄領域，很多成型件的成型較為復雜，部分要求二次成型或成型后酸洗，而CSP前期生產的高強薄材存在二次成型開裂或酸洗開裂等問題，嚴重制約了 CSP產線此類高附加值產品的開發和推進。


【發明內容】

[0004]本發明的目的就是要提供一種高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板及其CSP生產工藝，該薄規格鋼板不但強度高，而且成型性和耐候性能優良，該工藝降低了 CSP生產線生產高強薄規格鋼時的連鑄漏鋼率。
[0005]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:一種高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板，該鋼板的化學成分及其重量百分比含量如下:C:0.035~0.065%, S1:0.15~0.3%，Mn:1.3 ~1.6%，Cu:0.12 ~0.2%，Cr:0.2 ~0.6%，N1:0.I ~0.2%，Ti:0.1 ~0.13%，Mo:0.1 ~0.2%,Als:0.025 ~0.045%，以下元素控制在:P:0 ~0.018%, S:0 ~0.005%,N:0~0.006%，其余為Fe及不可避免的雜質。
[0006]進一步地，該鋼板的化學成分及其重量百分比含量如下:C:0.035~0.065%,Si:0.2 ~0.3%，Mn:1.3 ~1.6%，Cu:0.12 ~0.2%，Cr:0.3 ~0.5%，N1:0.I ~0.2%,T1:
0.1 ~0.13%,Mo:0.1 ~0.2%,Als:0.025 ~0.045%，以下元素控制在:P:0 ~0.018%,S:0~0.005%, N:0~0.006%，其余為Fe及不可避免的雜質。
[0007]進一步地，該鋼板的化學成分及其重量百分比含量如下:C:0.035~0.05%，S1:0.2 ~0.3%，Mn:1.3 ~1.5%，Cu:0.12 ~0.2%，Cr:0.3 ~0.4%，Ni:0.15 ~0.2%,T1:0.1 ~0.13%, Mo:0.1 ~0.2%, Als:0.03 ~0.045%，以下元素控制在:P:0 ~0.01%,S:0~0.005%, N:0~0.005%，其余為Fe及不可避免的雜質。
[0008]進一步地，所述鋼板厚度為1.2~2.0mm。
[0009]一種上述高成型高耐候極薄規格熱軋鋼的生產方法，包括轉爐冶煉、爐外精煉、連鑄、均熱、軋制及控冷的步驟，所述轉爐冶煉，控制冶煉后出鋼P的重量百分比含量為O~
0.012% ;所述連鑄，結晶器熱流控制為2.45~2.55mw/m2，連鑄二冷水的比水量控制為
1.77~1.83L/Kg,開燒連鑄還厚度為65~75mm,經多次液芯壓下至55~60mm ;所述均熱，控制鑄坯出爐溫度為1230~1250°C ;所述軋制，控制終軋溫度為880~920°C ;所述控冷，經層流冷卻后進行卷取，采用頭部階梯冷卻方式，卷取下線后以< 10°C /S的冷速緩慢冷卻至280~320°C后，再進行快速冷卻。
[0010]進一步地，所述連鑄過程，控制保護渣堿度為1.0~1.15，粘度為1.42~1.65Pa.s，熔點為 1030 ~IlOO0Co
[0011]進一步地，所述控冷，頭部0.8~1.2m以前控制帶鋼卷取溫度為650~670°C，頭部0.8~1.2m以后控制卷取溫度為610~630°C。
[0012]更進一步地，所述控冷，卷取下線后以5~8°C /S的冷速緩慢冷卻至295~305°C后，再進行快速冷卻。
[0013]以下就本發明的化學成分進行分析說明:
[0014]C:對于CSP產線而言，C含量在0.07~0.17%范圍屬于包晶鋼，而CSP產線連鑄漏斗型結晶器，在澆鑄包晶鋼時因包晶反應導致漏鋼和裂紋風險大大增加，為此CSP流程必須避開包晶鋼范圍，C含量必須在CS 0.07%，或C≥0.17 %;C對提高強度影響較大，但是C含量較高時，鋼的焊接性能變差，要求焊接的帶鋼，含碳量一般不超過0.2%;另外，C顯著增加鋼的冷脆性和時效敏感性，因此本發明考慮高強鋼的高耐候和高成型性能，結合CSP產線特點將C含量控制在0.035~0.065%。
[0015]Mn:錳可通過固溶強化提高帶鋼強度，在一定含量下，還能提高鋼的韌性和耐磨性，但當Mn含量大于1.3%時，在連鑄坯凝固過程中形成偏析，導致珠光體條帶的形成，鋼中Mn含量越高，帶狀組織越明顯，結合試驗結果，本發明將Mn含量控制在1.3~1.6%。
[0016]S1:能溶于鐵素體和奧氏體中，增加鋼的強度和硬度，但是過高含量的Si容易在氧化鐵皮和基體的界面處偏聚，影響表面質量的控制，因此，Si含量控制在0.15~0.3%。
[0017]P:在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞，因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%，優質鋼要求更低些，在本發明申請試驗過程中發現，P還易與Ti元素在晶界形成脆性的鈦磷化鐵，削弱晶界韌性，易于導致沿晶開裂等，因此，本發明考慮到高強鋼的高成型性能，控制PS0.018%。
[0018]S:硫在通常情況下也是有害元素，使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋，硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性，所以通常要求硫含量小于
0.055%，優質鋼要求小于0.040% ;除上述影響外，在本發明鋼中，S與Ti在鑄坯凝固過程中形成Ti4C2S2大顆粒夾雜物，降低Ti的析出強化作用，同時，S在晶界上與Mo易于形成含硫化鑰的低熔點共晶產物，導致晶界脆性，這會進一步降低鋼的力學性能和使用性能，考慮到CSP產線特點和高強鋼的高成型性能要求，本發明控制S≤0.005%。
[0019]Ti =Ti是一種非常重要的微合金元素，在鋼中添加一定量的Ti含量，一方面可在減少C當量的同時，通過晶粒細化和析出強化作用，顯著提高鋼的強度，另一方面，可將鋼中O、N、S等不純物質固定起來,改善鋼的可焊接性，降低N對鋼的時效敏感性影響，Ti在
0.02~0.15%范圍時，其含量增加對析出強化和細晶強化的作用非常明顯；而在本發明中，Ti除對強度有影響外，它還有一個更重要的作用，因Mo能促進Μ/A島組元的形成，而M/A島以馬氏體為主的硬相組織，在變形時易在Μ/A島/基體界面處形成微裂紋，且裂紋也易于沿M-A島/基體界面擴展，從而對鋼板的塑性和韌性產生不利影響，而Ti微合金化可有效地抑制Μ/A組元的形成，同時Ti與Mo結合，還有利于提高帶鋼的抗氫侵蝕能力，基于上述原因，本發明控制Ti控制在0.10~0.13%范圍。
[0020]Mo:能使鋼的晶粒細化，提高鋼的淬透性，本發明申請中，Mo的作用主要為:1)通過Mo的淬透性，結合控軋控冷工藝，增加碳在奧氏體中的擴散激活能，降低碳的擴散系數，從而強烈阻礙先共析鐵素體的析出和長大過程，促進高密度位錯亞結構的針狀鐵素體的形成，尤其在變形條件下，Mo的添加能夠有效促進針狀鐵素體形成，對提高強韌性非常有效，針狀鐵素體所具有較好的高強度和高韌性配合，具有較高的變形協調能力，有利于改善成型性能；2)鑰還能提高鋼的抗氫侵蝕的作用，使之不產生點蝕，從而使帶鋼在經過酸洗工藝后，減少缺陷的產生，避免裂紋源的出現；3)當Mo含量超過0.2%時，因其強的淬透性，導致成品帶鋼組織中出現Μ/A島大大增加，增加鋼的脆性，導致折彎開裂幾率的大大增加，結合成型要求，本發明將Mo含量控制在0.10~0.2%的范圍。
[0021]Cu:通過在鋼的表面形成致密的保護性銹層，明顯改善鋼的耐蝕性能，與Cr協同作用，耐蝕性能進一步改善，耐候鋼添加此兩種元素較為普遍，但是，Cu與Cr增加鋼的變形抗力，同時Cu含量較高時，容易產生銅脆現象，使鋼的表面產生龜裂，增加鋼的脆性和表面開裂幾率；同時，含銅鋼在爐內產生很粘的氧化鐵皮，影響鋼材的表面質量，本發明綜合考慮上述影響，結合耐蝕性能要求和相關試驗結果，控制Cu含量為0.12~0.2%范圍。
[0022]Cr:鉻能顯著提高鋼的強度，硬度，耐磨性及淬透性，但同時降低鋼的塑性和韌性。Cr與Cu協同作用明顯增加鋼的耐蝕性能，同時考慮Cr對鋼變形抗力的影響(增加高強鋼軋制負荷明顯)，結合試驗結果，控制Cr含量范圍為0.2~0.6%。
[0023]N1:鎳不但能提高鋼的強度和耐蝕性能，也能保持良好的塑性和韌性，在本發明中，Ni除了有提高耐蝕作用外，還有利于降低銅脆現象。含銅鋼在均熱爐高溫氧化過程中，因富Cu液相向基體的滲透作用，形成的深度達10~15 μ m的由表面氧化物引起的表面微裂紋，導致高強鋼在后續的冷彎受力過程中產生開裂現象。而添加0.1~0.2%的Ni元素后，提高富銅相的熔點，削弱了均熱爐高溫氧化過程液相Cu向內的滲透，減少表面微裂紋的產生，不會對最終產品的表面質量和成型性能產生影響。
[0024]Als:在鋼中具有脫氧，細化晶粒，改善韌性及防止時效的作用，但Als含量過高影響鋼的表面質量，也增加成本，據此，本發明控制Als含量為0.025~0.045%范圍。
[0025]N:在鋼中與Ti在鑄坯凝固過程中形成粗大的TiN，一方面降低了 Ti的析出強化效果；另一方面，TiN在鋼中以大顆粒夾雜的存在，影響鋼的成型性能，顯著降低鋼的塑性；同時，N存在時效作用，使鋼的硬度和強度升高，可焊性和冷脆性增加，在本發明中屬于有害元素，結合CSP產線控制水平，要求NS 0.006%。
[0026]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0027]其一，本發明通過合理設計鋼種成分，使其成品組織為針狀鐵素體+多邊形鐵素體，再配合低P、低S和低N控制，不但使得高強度鋼板兼具高韌性，而且金相組織晶粒細而均勻，鋼表面質量優良，獲得了優良的變形協調能力，從而提高了鋼板的成型性能。
[0028]其二，本發明發揮薄板坯連鑄連軋短流程工藝的優勢，充分利用Ti+Mo元素的析出強化和組織強化效果，保證力學性能和成型性能，結合Cu+Cr+Ni耐侯元素的加入，生產厚度< 2.0mm厚，屈服強度700MPa級別的高成型高耐候鋼；同時利用產線溫度控制精度高的特點，避免了含Ti鋼性能上的波動，在穩定獲得鋼板的高強度和高耐候性的同時能滿足復雜成型要求，該高強薄材為性能優良的高附加值產品，可廣泛應用于“以熱代冷”和“以薄代厚”高強減薄應用領域，如:可用于集裝箱、鐵路車廂、客車和車輛用高強減薄領域。
[0029]其三，本發明工藝，生產過程控制穩定，連鑄漏鋼率降低至I %以下，解決了制約CSP產線生產高強薄材的一大技術瓶頸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為實施例3鋼板的金相組織圖。
[0031 ]圖2為對比例鋼板的金相組織圖。
[0032]圖3為實施例3鋼板的表面形貌圖。
[0033]圖4為對比例鋼板的表面形貌圖。
[0034]圖5為實施例3鋼板制管壓扁后狀態圖。
[0035]圖6為對比例鋼板制管壓扁后狀態圖。

【具體實施方式】
[0036]下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明，便于更清楚地了解本發明，但它們不對本發明構成限定。
[0037]實施例1~7
[0038]表1列出了本發明實施例1~7中Ti+Mo微合金化高成型高耐候極薄規格鋼板的化學成分及其重量百分數，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0039]表1
[0040]

【權利要求】
1.一種高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板，其特征在于:該鋼板的化學成分及其重量百分比含量如下:c:0.035 ~0.065%, S1:0.15 ~0.3%，Mn:1.3 ~1.6%，Cu:0.12 ~0.2%，Cr:0.2 ~0.6 %，N1:0.I ~0.2 %，Ti:0.1 ~0.13 %，Mo:0.I ~0.2 %，Als:0.025 ~0.045%，以下元素控制在:P:0~0.018%, S:0~0.005%, N:0~0.006%，其余為Fe及不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板，其特征在于:該鋼板的化學成分及其重量百分比含量如下:C:0.035~0.065%, S1:0.2~0.3%,Mn:1.3~1.6%,Cu:0.12 ~0.2%，Cr:0.3 ~0.5%，N1:0.I ~0.2%，T1:0.I ~0.13%，Mo:0.I ~0.2%，Als:0.025 ~0.045%，以下元素控制在:P:0 ~0.018%,S:0 ~0.005%，N:0 ~0.006%,其余為Fe及不可避免的雜質。
3.根據權利要求2所述的高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板，其特征在于:該鋼板的化學成分及其重量百分比含量如下:C:0.035~0.05%，S1:0.2~0.3%，Mn:1.3~1.5%，Cu:0.12 ~0.2%，Cr:0.3 ~0.4%,Ni:0.15 ~0.2%，T1:0.I ~0.13%，Mo:0.I ~0.2%，Als:0.03 ~0.045%，以下元素控制在:P:0 ~0.01%，S:0 ~0.005%, N:0 ~0.005%,其余為Fe及不可避免的雜質。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板，其特征在于:所述鋼板厚度為1.2~2.0mm。
5.一種權利要求1所述高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板的CSP生產工藝，包括轉爐冶煉、爐外精煉、連鑄、均熱、軋制及控冷的步驟，其特征在于:所述轉爐冶煉，控制冶煉后出鋼P的重量百分比含量為O~0.012% ;所述連鑄，結晶器熱流控制為2.45~2.55mw/m2，連鑄二冷水的比水量控制為1.77~1.83L/Kg，開澆連鑄坯厚度為65~75mm，經多次液芯壓下至55~60mm ;所述均熱,控制鑄還出爐溫度為1230~1250°C ;所述軋制，控制終軋溫度為880~920°C ;所述控冷，經層流冷卻后進行卷取，采用頭部階梯冷卻方式，卷取下線后以(10C /S的冷速緩慢冷卻至280~320°C后，再進行快速冷卻。
6.根據權利要求5所述高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板的CSP生產工藝，其特征在于:所述連鑄過程，控制保護渣堿度為1.0~1.15，粘度為1.42~1.65Pa.s,熔點為1030~1100。。。
7.根據權利要求5或6所述高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板的CSP生產工藝，其特征在于:所述控冷，頭部0.8~1.2m以前控制帶鋼卷取溫度為650~670°C，頭部0.8~1.2m以后控制卷取溫度為610~630°C。
8.根據權利要求5或6所述高成型高耐候極薄規格熱軋鋼板的CSP生產工藝，其特征在于:所述控冷，卷取下線后以5~8°C /S的冷速緩慢冷卻至295~305°C后，再進行快速冷卻。
【文檔編號】C22C38/50GK104131238SQ201410307408
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】張超, 譚佳梅, 陳良, 錢龍, 張永錕, 梁文, 劉先同, 高智 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司