本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高雙輥鑄軋低碳薄帶鋼中針狀鐵素體體積分數(shù)的方法。

背景技術(shù)：

雙輥鑄軋技術(shù)是以液態(tài)金屬為原料，利用兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的鑄輥作為結(jié)晶器，使液態(tài)金屬通過鑄輥輥縫凝固并成型，直接生產(chǎn)出厚度為1~5mm的帶材的前沿技術(shù)。與傳統(tǒng)的帶鋼生產(chǎn)工藝相比，雙輥鑄軋技術(shù)可以省去連鑄機、加熱爐、粗軋機組及精軋機組等生產(chǎn)設(shè)備，使傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的長為幾百米的帶鋼生產(chǎn)線縮短至50~60m，是一種節(jié)能、環(huán)保、低成本的短流程技術(shù)。

利用雙輥鑄軋技術(shù)生產(chǎn)低碳薄帶鋼是一個重要發(fā)展方向。然而目前研究發(fā)現(xiàn)，基于雙輥鑄軋技術(shù)開發(fā)低碳薄帶鋼，其組織相對于傳統(tǒng)工藝所生產(chǎn)的熱軋板組織粗大。這是因為基于雙輥鑄軋工藝特點，所制備鑄帶厚度僅有1~5mm，不能夠進行較大變形量的加工變形，鑄帶組織很難得到細化，從而影響低碳薄帶鋼的力學(xué)性能。目前認為在雙輥鑄軋低碳薄帶鋼中獲取針狀鐵素體組織可以有效細化其組織，從而改善其力學(xué)性能，因此如何提高雙輥鑄軋低碳薄帶鋼中針狀鐵素體的含量是一個亟待解決的問題。

氧化物冶金技術(shù)可以利用原奧氏體晶粒內(nèi)的尺寸合適的夾雜物作為針狀鐵素體形核質(zhì)點有效的得到針狀鐵素體組織，針狀鐵素體是一種交叉互鎖狀和高位錯密度的針狀組織。針狀鐵素體板條間的方位差較大，可以有效地抑制裂紋的擴展。

目前，氧化物冶金技術(shù)控制針狀鐵素體形成的方法多用TiO_x、(Ti-Mn-Si)-O_x、 (Ti-Al-Si-Mn)-O_x等氧化物誘導(dǎo)針狀鐵素體的形成，但是所利用的氧化物密度與鋼水差距較大，在鋼包及中間包中，夾雜物容易聚集上浮形成鋼渣，在連續(xù)生產(chǎn)的鋼坯、連鑄坯中很難控制其均勻分布，因此目前氧化物冶金技術(shù)在生產(chǎn)低碳鋼中沒有得到成熟應(yīng)用。而在大線能量焊接過程中，不會出現(xiàn)氧化物夾雜上浮現(xiàn)象，并且氧化物可以均勻分布，所以在大線能量焊接中可以得到成熟應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對目前雙輥鑄軋所制備的低碳薄帶鋼組織相對常規(guī)工藝熱軋板組織粗大，導(dǎo)致雙輥鑄軋低碳薄帶鋼性能較差問題，本發(fā)明提供一種提高雙輥鑄軋低碳薄帶鋼中針狀鐵素體體積分數(shù)的方法，通過成分設(shè)計以及采用雙輥薄帶連鑄工藝，獲取大量針狀鐵素體組織，同時縮短流程，降低成本。

本發(fā)明的提高雙輥鑄軋低碳薄帶鋼中針狀鐵素體體積分數(shù)的方法按以下步驟進行：

（1）冶煉鋼液，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比含C 0.03~0.25%，Si 0.2~0.5%，Mn 1~1.5%，Al≤0.01%，V 0.02~0.1%，P 0.003~0.01%，S 0.001~0.02%，O 0.003~0.008%，N 0.008~0.015%，余量為Fe；

（2）將中間包預(yù)熱至1100~1200℃，將鋼包中的鋼液經(jīng)中間包澆入雙輥薄帶連鑄設(shè)備中，控制澆注溫度為1520~1540℃，鋼液經(jīng)鑄輥的輥縫凝固并導(dǎo)出，導(dǎo)出速度為30~50m/min，得到厚度為2.0~2.5mm的鑄帶；

（3）鑄帶導(dǎo)出鑄輥后以10~15℃/s冷卻至900~1050℃，開始進行一道次熱軋，得到1.4~2.0mm厚的熱軋板；

（4）熱軋板出熱軋機后水冷至550~650℃進行卷曲，水冷速率為20~45℃/s，得到低碳薄帶鋼。

上述的低碳薄帶鋼中針狀鐵素體的體積分數(shù)為50~95%。

本發(fā)明利用MnS和VN復(fù)合而成的夾雜物作為針狀鐵素體有效的形核位置，該復(fù)合夾雜物的特點是在鑄帶凝固過程及完全凝固后的固態(tài)組織中形成。在鑄帶凝固過程中，當有固相開始形成，MnS開始在固相中析出；隨著溫度下降，MnS發(fā)生長大，并且有VN在MnS表面形成，得到MnS和VN復(fù)合而成的夾雜物；利用組織中形成的MnS和VN復(fù)合而成的夾雜物作為針狀鐵素體的形核位置，可以有效地避免因氧化物（如（Ti-Al-Si-Mn）-O_x復(fù)合氧化物）在中間包的鋼水中發(fā)生上浮以致夾雜物的尺寸、數(shù)量及分布難以控制的問題，從而使雙輥鑄軋低碳薄帶鋼中獲取大量針狀鐵素體組織；

為了控制MnS的尺寸，當高溫低碳薄帶鋼鑄帶導(dǎo)出鑄輥后，以10~15℃/s冷卻至900~1050℃，使MnS具有足夠高的溫度和足夠的時間長大至0.5~2μm；采取水冷方式可以抑制晶界魏氏鐵素體的形成，創(chuàng)造針狀鐵素體在夾雜物表面形核所需的過冷度條件，從而促進針狀鐵素體的形成。

本發(fā)明以鑄帶中高溫析出的MnS做為基體，VN在MnS表面析出，即利用組織中形成的MnS和VN復(fù)合而成的夾雜物作為針狀鐵素體的形核位置；因為本技術(shù)中MnS和VN都是在鋼水凝固后固態(tài)組織中析出，這樣可以有效地解決因氧化物在中間包的鋼水中發(fā)生上浮以致夾雜物的尺寸、數(shù)量及分布難以控制的問題，從而使雙輥鑄軋低碳薄帶鋼中獲取大量針狀鐵素體組織；經(jīng)檢索，公開號為CN 104962829 A的“一種含針狀鐵素體的雙輥連鑄低碳微合金鋼及其制造方法”及公開號為CN 104959561 A的“一種提高雙輥連鑄低碳微合金鋼針狀鐵素體含量的方法”中，針狀鐵素體形核所利用的夾雜物為Ti、Al、Si、Mn復(fù)合氧化物，本發(fā)明針狀鐵素體形核所利用的質(zhì)點為MnS和VN復(fù)合而成的夾雜物，與其形核機制不同。

本發(fā)明所生產(chǎn)的低碳薄帶鋼熱軋板卷中針狀鐵素體的體積分數(shù)為50~95%，有效的細化了低碳薄帶鋼組織，改善了低碳薄帶鋼的綜合性能，并且相對于傳統(tǒng)帶鋼生產(chǎn)流程，本技術(shù)流程短、節(jié)能環(huán)保，成本低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的具體工藝過程示意圖；

其中：1：鋼包；2：中間包；3：熔池；4：鑄輥；5：鑄帶；6：緩冷系統(tǒng)；7：熱軋機；8：熱軋板；9：水冷系統(tǒng)；10：卷取機；11：低碳薄帶鋼熱軋板卷。

圖2是本發(fā)明實施例1得到的低碳薄帶鋼的金相組織圖。

具體實施方式

本發(fā)明的鋼液經(jīng)中間包澆入雙輥薄帶連鑄設(shè)備中，是將鋼液經(jīng)中間包澆入的旋轉(zhuǎn)方向相反的兩個鑄輥和側(cè)封板組成的空腔內(nèi)形成熔池。

本發(fā)明實施例中得到的雙輥鑄軋低碳薄帶鋼中針狀鐵素體的體積分數(shù)是根據(jù)金相組織圖中針狀鐵素體的面積計算得出，采用的是ImageJ圖像處理軟件。

本發(fā)明實施例中觀測金相組織采用的設(shè)備為LEICA DMIRM型光學(xué)顯微鏡。

本發(fā)明獲得的低碳薄帶鋼的屈服強度為430~490MPa，抗拉強度為680~740MPa，斷后延伸率為15~28%。

實施例1

冶煉鋼液，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比含C 0.03%，Si 0.2%，Mn 1.5%，Al 0.004%，V 0.02%，P 0.005%，S 0.001%，O 0.003%，N 0.01%，余量為Fe；

將中間包預(yù)熱至1200℃，將鋼包中的鋼液經(jīng)中間包澆入雙輥薄帶連鑄設(shè)備中，控制澆注溫度為1520℃，鋼液經(jīng)鑄輥的輥縫凝固并導(dǎo)出，導(dǎo)出速度為30m/min，得到厚度為2.5mm的鑄帶；

鑄帶導(dǎo)出鑄輥后以10℃/s冷卻至900℃，開始進行一道次熱軋，得到2.0mm厚的熱軋板；

熱軋板出熱軋機后水冷至550℃進行卷曲，水冷速率為45℃/s，得到低碳薄帶鋼；低碳薄帶鋼中針狀鐵素體的體積分數(shù)為90%，金相組織如圖2所示，屈服強度為480MPa，抗拉強度為730MPa，斷后延伸率為17%。

實施例2

冶煉鋼液，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比含C 0.1%，0.3%Si，1%Mn，0.01%Al，0.1%V，0.003%P，0.02%S，0.005%O，0.008%N，余量為Fe；

將中間包預(yù)熱至1150℃，將鋼包中的鋼液經(jīng)中間包澆入雙輥薄帶連鑄設(shè)備中，控制澆注溫度為1540℃，鋼液經(jīng)鑄輥的輥縫凝固并導(dǎo)出，導(dǎo)出速度為50m/min，得到厚度為2.0mm的鑄帶；

鑄帶導(dǎo)出鑄輥后以12℃/s冷卻至1000℃，開始進行一道次熱軋，得到1.4mm厚的熱軋板；

熱軋板出熱軋機后水冷至570℃進行卷曲，水冷速率為35℃/s，得到低碳薄帶鋼；低碳薄帶鋼中針狀鐵素體的體積分數(shù)為63%，其屈服強度為450MPa，抗拉強度為700MPa，斷后延伸率為21%。

實施例3

冶煉鋼液，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比含C 0.17%，Si 0.5%，Mn 1.3%，Al 0.002%，V 0.05%，P 0.01%，S 0.02%，O 0.008%，N 0.015%，余量為Fe；

將中間包預(yù)熱至1130℃，將鋼包中的鋼液經(jīng)中間包澆入雙輥薄帶連鑄設(shè)備中，控制澆注溫度為1520℃，鋼液經(jīng)鑄輥的輥縫凝固并導(dǎo)出，導(dǎo)出速度為40m/min，得到厚度為2.5mm的鑄帶；

鑄帶導(dǎo)出鑄輥后以15℃/s冷卻至1050℃，開始進行一道次熱軋，得到2.0mm厚的熱軋板；

熱軋板出熱軋機后水冷至650℃進行卷曲，水冷速率為25℃/s，得到低碳薄帶鋼；低碳薄帶鋼中針狀鐵素體的體積分數(shù)為95%，屈服強度為490MPa，抗拉強度為740MPa，斷后延伸率為15%。

實施例4

冶煉鋼液，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比含C 0.25%，Si 0.25%，Mn 1.1%，Al 0.002%，V 0.04%，P 0.004%，S 0.015%，0. O 004%，N 0.01%，余量為Fe；

將中間包預(yù)熱至1100℃，將鋼包中的鋼液經(jīng)中間包澆入雙輥薄帶連鑄設(shè)備中，控制澆注溫度為1530℃，鋼液經(jīng)鑄輥的輥縫凝固并導(dǎo)出，導(dǎo)出速度為50m/min，得到厚度為2.2mm的鑄帶；

鑄帶導(dǎo)出鑄輥后以15℃/s冷卻至1050℃，開始進行一道次熱軋，得到1.8mm厚的熱軋板；

熱軋板出熱軋機后水冷至580℃進行卷曲，水冷速率為20℃/s，得到低碳薄帶鋼；低碳薄帶鋼中針狀鐵素體的體積分數(shù)為50%，屈服強度為430MPa，抗拉強度為680MPa，斷后延伸率為28%。