專利名稱：：采用薄板坯連鑄連軋生產低碳高鈮高強韌性鋼帶的工藝方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于薄板坯連鑄連軋制備領域，特別涉及采用薄板坯連鑄連軋生產低碳高鈮高強韌性鋼帶的工藝方法，主要應用于石油化工、交通運輸設備及工程機械等行業(yè)的高強韌性鋼帶的制備。
背景技術：
：在現(xiàn)有技術中，鈮是作為抑制奧氏體再結晶作用最為顯著的微合金元素之一，是熱連軋鋼帶生產中技術最為成熟的微合金化元素。其作用機理是通過使變形后的奧氏體扁平化，增加位錯密度和變形帶分布，提高Y—a相變的有效晶界面積，并通過固溶鈮的拖曳作用及變形誘導析出的微合金碳氮化物釘扎作用，從而抑制相變鐵素體/貝氏體晶粒長大而獲得均勻而細小的組織。薄板坯連鑄連軋生產含鈮鋼帶的技術路線是在再結晶區(qū)變形使奧氏體充分發(fā)生再結晶、細化奧氏體晶粒；在未再結晶區(qū)多道次大變形軋制，形成"薄餅"狀奧氏體，以增加位錯及變形帶，為后續(xù)鐵素體相變提供更多的形核點；終軋后通過控冷使組織細化。然而，易出現(xiàn)混晶現(xiàn)象是薄板坯連鑄連軋生產含鈮鋼帶的主要問題之一，出現(xiàn)混晶的主要原因是原始粗大的鑄造樹枝晶奧氏體再結晶不完全或者再結晶組織不均勻，進而導致成品鋼帶的機械性能惡化。例如2003年8月發(fā)表在《鋼鐵》第38巻，第8期，16-19頁，"csp工藝中含Nb鋼的混晶問題及改善方法"和2005年2月發(fā)表在《鋼鐵》第40巻，第2期，69-71頁，"連鑄坯組織影響混晶產生的研究"。
發(fā)明內容本發(fā)明目的在于提供一種成本低、工藝簡單，消除了混晶現(xiàn)象，使得最終的鋼帶組織均勻細化，從而機械性能良好的薄板坯連鑄連軋生產低碳高鈮高強韌性鋼帶的工藝方法。根據(jù)上述目的，本發(fā)明整體的技術方案為本發(fā)明利用我國已經(jīng)成熟使用的薄板坯連鑄連軋技術及工藝流程，在不另外增加任何設備的條件下生產低碳高鈮高強韌性鋼帶，通過設定控軋參數(shù)使奧氏體在高溫開軋避免再結晶發(fā)生，保持奧氏體始終處于未再結晶區(qū)軋制狀態(tài)，奧氏體在多道次變形中逐漸扁平化，隨著應變累積的增加，扁平的奧氏體晶粒內部形成了大量的位錯纏結和變形帶，由于自始至終沒有發(fā)生再結晶現(xiàn)象，位錯及變形帶沒有消除而是逐漸增加，為終軋后的鐵素體/貝氏體相變提供了充足的形核點，因此在相變過程中，奧氏體晶界及晶內形核長大情況趨于一致，最終獲得了均勻細化的組織，消除了混晶現(xiàn)象，獲得了性能良好的高強韌性鋼帶。其技術核心是高Nb含量(通常不低于0.09%)和高溫軋制。通過提高Nb含量以提高奧氏體未再結晶溫度，從而使未再結晶區(qū)軋制能夠在較高的溫度下進行。另外，利用固溶Nb對奧氏體/鐵素體相變的推遲作用，可以獲得具有較高強韌性的針狀鐵素體/貝氏體組織。據(jù)報道，該工藝尤其適合于在軋制能力較低的軋機上生產高強韌性鋼，如X70/X80管線鋼等。本發(fā)明的技術方案的工作原理對于薄板坯連鑄連軋工藝，如果將Nb含量提高到較高水平(約0.lwt%，0.092at%)，則奧氏體再結晶中止溫度將遠高于1000°C，而薄板坯連鑄連軋開軋溫度約為IOO(TC。因此，在整個軋制過程中奧氏體的靜態(tài)再結晶將有可能被完全抑制，即軋制將始終處于奧氏體未再結晶區(qū)。盡管薄板坯連鑄連軋總壓下量較小，但提高Nb含量則可以使奧氏體未再結晶區(qū)的壓下量達到80-90%,甚至更大(與產品厚度規(guī)格有關)。在此過程中，原始粗大的奧氏體將逐漸扁平化，同時晶內將產生大量的形變帶，這些扁平化的奧氏體晶界和晶內形變帶將為相變提供大量的形核位置，從而可望獲得均勻的組織。利用金屬材料在未再結晶區(qū)變形與奧氏體晶粒細化的相關性，控制薄板坯連鑄連軋過程中的軋制溫度、變形量等參數(shù)保證，將低碳高鈮高強韌性鋼帶變形過程處于奧氏體未再結晶區(qū)控軋，奧氏體變形過程自始至終都沒有發(fā)生再結晶現(xiàn)象，隨著應變累積，奧氏體扁平化，增加了晶內位錯及變形帶形核點；終軋完成后，通過加速控冷，在奧氏體向鐵素體/貝氏體相變過程中，晶界及位錯、變形帶等處形核長大情況趨于一致，最終得到均勻、細化的金相組織，消除了混晶現(xiàn)象。在熱連軋過程中，高溫開軋參數(shù)的控制最為重要，其主要目的是控制變形溫度及單道次壓下量，以保證奧氏體在高溫開軋過程中沒有發(fā)生動態(tài)再結晶及隨后道次間隔沒有發(fā)生靜態(tài)再結晶。具體控制變形溫度為均熱溫度11001180°C，開軋溫度《105(TC，變形量在40%50%之間。變形量太小會使后續(xù)壓下量加大，隨著溫度降低，增加軋機負荷；而變形量太大，容易產生部分動態(tài)再結晶或者道次間隔發(fā)生靜態(tài)再結晶，導致最后相變出現(xiàn)混晶現(xiàn)象。針對57機架的薄板坯連鑄連軋工藝流程，各道次相對壓下率原則為F卜F2:4050%;F3F4:2040%;F5F7:530%。終軋完成后的控冷過程為了獲得晶粒度較為細小的晶粒尺寸，釆用加速冷卻的方式，控冷速度應該大于1(TC/s。根據(jù)上述目的和技術方案的工作原理，本發(fā)明具體的技術方案為采用薄板坯連鑄連軋生產低碳高鈮高強韌性鋼帶的工藝方法，所用鋼帶的化學組成成分(重量百分數(shù))為C0.01%-0.10%;Nb0.08%-0.20%;Si0.05%-0.5%;Mn0.1%-2.0%;P0.005-0.025%;N《0.01%，余為Fe及不可避免的雜質。在薄板坯連鑄連軋工序中，鑄坯均熱溫度控制在11001180。C，開軋溫度《1050。C，變形量在40%50%之間；終軋溫度80090(TC，巻取溫度500650°C。另外的技術方案為在薄板坯連鑄連軋工序中，采用57套機架熱軋，相對壓下率為F1F2:4050%，F(xiàn)3F4:2040%，F(xiàn)5F7:530%。采用控制冷卻，終軋后快速冷卻到巻取溫度，冷卻速度大于10°C/S。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有成本低、工藝簡單，消除了混晶現(xiàn)象，使得最終的鋼帶組織均勻細化，從而機械性能良好的優(yōu)點。其具體的性能指標Rp0.2》510Mpa，Rm》600Mpa，夏比沖擊吸收功(-2(TC)>86J，延伸率^24%。圖1為本發(fā)明實施例1所得到的為細小鐵素體加貝氏體金相組織圖。圖2為本發(fā)明實施例2所得到的為細小均勻貝氏體金相組織圖。圖3為本發(fā)明實施例3所得到的為細小均勻鐵素體金相組織圖。具體實施例方式利用現(xiàn)有薄板坯連鑄連軋工藝流程包括(電爐)轉爐、鋼包精煉爐、薄板坯連鑄機、均熱爐、熱連軋機、層流冷卻和地下巻取機，本發(fā)明實施例薄板坯連鑄連軋生產線長約400米、鑄坯厚度為70mm、成品巻寬1040mm。本發(fā)明實施例制備了3批低碳高鈮高強韌性鋼帶，其化學成分見表1，表2為本發(fā)明實施例與現(xiàn)有技術對比例工藝步驟和工藝參數(shù)對比表，本發(fā)明實施例的性能指標見表3。表4為現(xiàn)有技術對比例的化學成分和成品力學性能對比表。為了方便對比，同時將對比例列入表中，上述列表中，1-5#為本發(fā)明實施例。6ft為現(xiàn)有技術對比例。表1本發(fā)明實施例鋼與現(xiàn)有技術對比例的化學成分對比表(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本發(fā)明實施例熱連軋工藝鑄坯出均勻爐后，經(jīng)過除鱗機去除表面氧化皮，進入57機架熱連軋機組，鑄坯均熱溫度11001180°C，開軋溫度《1050°C，變形量在40%50%之間；終軋溫度800900。C，熱軋鋼帶厚度為5mm。相對壓下率為F1F2:4050%，F(xiàn)3F4:2040%，F(xiàn)5F7:530%。終軋完成后，采用快冷到巻取溫度，巻取溫度500650°C，冷卻速度大于10°C/s。表2本發(fā)明實施例與現(xiàn)有技術對比例工藝步驟和工藝參數(shù)對比表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3本發(fā)明實施例的性能指標與現(xiàn)有技術對比例對比表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權利要求1、一種采用薄板坯連鑄連軋生產低碳高鈮高強韌性鋼帶的工藝方法，所用鋼帶的化學組成成分(重量百分數(shù))為C0.01％-0.10％；Nb0.08％-0.20％；Si0.05％-0.5％；Mn0.1％-2.0％；P0.005-0.025％；N≤0.01％，余為Fe及不可避免的雜質，其特征在于在薄板坯連鑄連軋工序中，鑄坯均熱溫度控制在1100～1180℃，開軋溫度≤1050℃，變形量在40％～50％之間；終軋溫度800～900℃，卷取溫度500～650℃。2、根據(jù)權利要求1所述的采用薄板坯連鑄連軋生產低碳高鈮高強韌性鋼帶的工藝方法，其特征在于在薄板坯連鑄連軋工序中，采用57套機架熱軋，相對壓下率為F1F2:4050%，F(xiàn)3F4:2040%，F(xiàn)5F7:530%。3、根據(jù)權利要求1所述的采用薄板坯連鑄連軋生產低碳高鈮高強韌性鋼帶的工藝方法，其特征在于采用控制冷卻，終軋后快速冷卻到巻取溫度，冷卻速度大于10°C/s。全文摘要本發(fā)明屬于短流程薄板坯連鑄連軋制備領域，特別涉及采用薄板坯連鑄連軋生產低碳高鈮高強韌性鋼帶的工藝方法。具體步驟為在薄板坯連鑄連軋工序中，鑄坯均熱溫度控制在1100～1180℃，開軋溫度≤1050℃，變形量在40％～50％之間；終軋溫度800～900℃，卷取溫度500～650℃。在薄板坯連鑄連軋工序中，采用5～7套機架熱軋，相對壓下率為F1～F240～50％，F(xiàn)3～F420～40％，F(xiàn)5～F75～30％。采用控制冷卻，終軋后快速冷卻到卷溫度，冷卻速度大于10℃/s。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有成本低、工藝簡單，同時消除了混晶現(xiàn)象，使得最終的鋼帶組織均勻細化，從而機械性能良好的優(yōu)點。文檔編號B21B1/46GK101168169SQ20071017822公開日2008年4月30日申請日期2007年11月28日優(yōu)先權日2007年11月28日發(fā)明者劉清友,孫新軍,兵汪,賈書君,陰樹標申請人:鋼鐵研究總院