專利名稱：一種利用控軋控冷方法生產的貝氏體薄鋼板及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于冶金行業(yè)單軋鋼板軋制工藝領域，特別涉及一種利用控軋控冷方法生產的貝氏體薄鋼板及其制 備方法。
背景技術：
根據組織形貌的不同，鋼的種類一般分為珠光體型、貝氏體型、馬氏體型及其復相組織構成的多相型。其中，貝氏體鋼是最具開發(fā)和應用前景的鋼類，它在強度提高的同時保持了高韌性、優(yōu)良的焊接性能、冷成型性、耐腐蝕性及其它應用性能。生產中，屈服強度46(T620MPa級別的鋼主要采用貝氏體型組織，主要應用于原材料開采、能源開發(fā)、交通運輸、農田水利建設、城鄉(xiāng)建設等經濟建設各個領域，已成為最為重要的結構材料，其中薄規(guī)格(厚度< 20mm)鋼板市場需求量很大。目前，在單張軋制的高強鋼生產中，已經實現通過控軋控冷(TMCP)工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的調質工藝進行實施，從而降低生產成本、減少能源消耗、提高生產效率，其不足在于為達到貝氏體組織控制目標，一般對生產過程中各工藝參數，如加熱溫度、各階段軋制溫度、壓下率及軋后冷卻參數等均有較嚴格的要求，工藝控制困難，尤其對于薄規(guī)格寬板幅鋼板，在現有給定工藝參數范圍內難以根據生產實際情況調整工藝以滿足鋼板板形要求，因此薄規(guī)格(10-20mm)寬板幅鋼板(成品寬度為> 0. 85倍軋機公稱寬度)鋼板的不平度超標是影響此類鋼板生產的最大的因素。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現有技術及產品質量水平的不足，從市場需求的角度出發(fā)，提供一種利用控軋控冷方法生產的貝氏體薄鋼板及其制備方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案
一種利用控軋控冷技術生產的貝氏體薄鋼板，其特征在于其化學成分按重量百分比計含量為c 0. 02 0. 08%、Si :0. 25 0. 55%、Mn :1. 65 I. 85%、P ^ 0. 015%、S ^ 0. 008%、Nb+Ti 0. 05 0. 08%、Mo+Cr :0. 30 0. 50%、Als :0. 015 0. 05%，其余為 Fe 和微量雜質元素，且C+Si/30+(Mn+Cr)/20+Mo/15 彡 0. 25。按上述方案，所述的貝氏體薄鋼板厚度規(guī)格范圍為l(T20mm，成品寬度> 0. 85倍軋機公稱寬度，不平度< 6mm/m。一種利用控軋控冷技術生產的貝氏體薄鋼板的制備方法，其特征在于它包括以下步驟
(1)按預定成分冶煉，得到連鑄坯；
(2)軋制
將連鑄坯于1180°C 1240°C均熱處理，然后在軋機上進行兩階段控制軋制，所述第一階段的開軋溫度> 1070°C，在保證軋制板形前提下盡可能采用大壓下量軋制；第二階段開軋溫度950°C 980°C，終軋溫度> 850°C，軋制道次控制在6 8道次，每道次壓下率不小于15%，且最后一道次采用壓下量為f2mm輕壓；
(3)加速冷卻
采用Mulpic加速冷卻，所述終冷溫度控制在400°C 450°C，冷卻速率10 20°C /s,上下集管水比為I :1. 2 I. 8;
(4)余熱自回火和矯直工藝
加速冷卻完成后且對鋼板進行矯直前，將前述處理而得的鋼板在輥道上擺動8(T120s，以進行余熱自回火，然后根據鋼板板形情況進行小壓下量多道次矯直，至矯平為止。按上述方案，所述軋制工藝中第一階段的累積壓下率>35%，軋制后的中間坯厚度為成品厚度的3-4倍。C、Mn是最有效的固溶強化元素，增加鋼中Mn的含量將降低鋼的相變溫度，細化晶 粒，當Mn的含量超過I. 5%時，還具有促進鋼貝氏體化的作用，并且鋼中的貝氏體生產率隨Mn的增加而提高，綜合考慮焊接性能因素，因此本發(fā)明采用低碳高錳為基礎的化學成分設計。Cr是中等碳化物形成元素，加熱時溶入奧氏體的Cr強烈提高淬透性。鋼中的Cr 一部分置換鐵形成合金滲碳體，提高其穩(wěn)定性；一部分溶入貝氏體鐵素體中，產生固溶強化，提高基體的強度和硬度。Cr不僅能使C曲線明顯右移，而且使貝氏體和貝氏體轉變區(qū)域分離，可顯著推遲珠光體轉變，使鋼在較大冷速范圍內獲得貝氏體組織。Mo存在于鋼的固溶體和碳化物中，有固溶強化作用，并可提高鋼的貝氏體淬透性。Mo對珠光體轉變有顯著的推遲作用，而對貝氏體轉變的影響較小，因而在相當大的冷速范圍內可獲得全部貝氏體組織。Cr和Mo同時加入鋼中，強烈阻止多邊形鐵素體析出，對于獲得全貝氏體組織效果更明顯。從而保證了厚鋼板在較寬冷速范圍內獲得均勻的貝氏體組織。在鋼中加入Nb，可以通過Nb (CN)未溶質點及應變誘導析出抑制高溫變形過程的再結晶，擴大未再結晶區(qū)范圍，以便TMCP工藝的施行，從而達到細化鐵素體晶粒的目的；Ti的添加，可起到抑制加熱過程中奧氏體晶粒的長大作用，同時，微合金低溫區(qū)析出物也能起到析出強化的作用。鋼中Al的加入則會形成酸溶鋁(Als)和酸不溶鋁，而Als包括固溶鋁和A1N，彌散的AlN粒子能阻止奧氏體晶粒的長大，細化晶粒。鋼中S、P是有害雜質元素，鋼中P、S含量越低越好。當鋼中S含量較多時，熱軋時容易產生熱脆等問題；而鋼中P含量較多時，鋼容易發(fā)生冷脆，此外，磷還容易發(fā)生偏析。本發(fā)明制備工藝通過軋制工藝的控制包括板坯預先加熱，對軋制道次與壓下量的優(yōu)化分配等，可在加速冷卻前增加弛豫時間，有利于碳氮化合物的析出和組織細化，且在一定外力作用下減少由于高溫回復導致的位錯密度降低，有利于鋼板綜合性能的提高，另一方面，在軋制工藝第二階段通過控制各道次的壓下率或壓下量，可利用軋機的設備能力對鋼板進行高溫矯直，達到一定的平整效果，改善軋制鋼板板形；通過調整Mulpic加速冷卻工藝參數可保證鋼板均勻冷卻，從而避免鋼板在冷卻過程出現瓢曲等板形不良等問題，控制冷卻過程鋼板板形不惡化，然后利用加速冷卻后余熱自回火使中溫相變產生的組織應力充分釋放，再采用小壓下量多道次矯直工藝可避免增加鋼板殘余應力，可保證鋼板在冷床冷卻過程中不會因為應力釋放而出現瓢曲等板形問題，而最終通過控制鋼材高溫奧氏體組織形態(tài)、相變過程，控制鋼材的組織類型、形態(tài)、分布和析出相等因素，制得滿足要求的貝氏體薄鋼板。本發(fā)明涉及的貝氏體薄鋼板的制造方法采用控扎控冷工藝，通過調控各工藝步驟中的工藝參數，解決了薄規(guī)格寬板幅鋼板板形問題，不需要熱處理，且無需添加其它任何設備，即可制備得到性能優(yōu)異的貝氏體薄鋼板，由此制備的貝氏體薄鋼板厚度規(guī)格范圍為l(T20mm，成品寬度彡0. 85倍軋機公稱寬度，鋼板不平度彡6mm/m，強度指標ReL (屈服強度)彡550MPa,Rm (抗拉強度)彡670MPa,A (延伸率)彡20%,-20°C Akv (沖擊功)彡200J ；與國內外同等屈服強度級別鋼種相比，具有更優(yōu)良的低溫沖擊韌性(_20°C Akv ^ 200J)，適用于制造在極端寒冷環(huán)境中工作的鋼鐵設備，擴大了產品應用領域；
生產工藝簡便可控，生產效率高。


圖I為本發(fā)明實施例I中的貝氏體薄鋼板的軋制制度圖；
圖2為本發(fā)明實施例I中的貝氏體博鋼板的貝氏體組織圖。
具體實施例方式下面結合實例對本發(fā)明的發(fā)明內容作進一步說明
實施例I
利用控軋控冷技術生產的貝氏體薄鋼板，厚度為IOmm,寬度3800mm,其化學成分按重量百分比計含量見表1，具體為C :0. 05%、Si 0. 39%、Mn :1. 68%、P 0. 013%、S 0. 004%、Nb+Ti :0. 07%、Mo+Cr :0. 35%、Als :0. 035%,其余為 Fe 和微量雜質元素，且C+Si/30+ (Mn+Cr) /20+Mo/15 (表 I 中簡稱為 Pcm) < 0. 25 ；
具體制備方法如下
(1)根據預定成分，見表1，在130t轉爐產線上冶煉，并澆鑄成規(guī)格為250mm X 1600mm X L 的連鑄坯。表I本發(fā)明實例鋼化學成分(wt%)
更例 Ic [Si [Mn Ip Is |Cr+Mo |Nb+Ti [Ms IPcm
10. 05 09" I. 68 OTF 0. 004 0! 35 0. 07 0. 035 < 0. 25
20. 02 0750" I. 70 oToT2~ 0. 005 o! 40 0. 08 0. 030 < 0. 25
30. 08 O5" I. 65 Ol2~ 0. 004 o! 32 0. 05 0. 015 < 0. 25 ~ |o. 06 |o. 40 |l. 72 |o. 014 |o. 003 |o. 36 |o. 06 |o. 019 |< 0. 25
(2)軋制
將連鑄坯驗收合格后，于1180°C 1240°C均熱處理，然后在4300mm軋機上進行兩階段控制軋制，所述第一階段的開軋溫度1198°C，在保證軋制板形前提下盡可能采用大壓下量軋制，使第一階段的累積壓下率> 35%，軋制后的中間坯厚度為40mm ;第二階段開軋溫度9680C，終軋溫度為860°C，軋制道次為7道次，每道次壓下率不小于15%，且最后一道次采用壓下量為f 2mm輕壓；具體軋制規(guī)程見圖I，軋制工藝參數條件設置見表2 ;
表2控軋工藝主要參數控制
權利要求
1.一種利用控軋控冷技術生產的貝氏體薄鋼板，其特征在于其化學成分按重量百分比計含量為c 0. 02 0. 08%、Si :0. 25 0. 55%、Mn :1. 65 I. 85%、P :≤ 0. 015%、S ≤ 0. 008%、Nb+Ti 0. 05 0. 08%、Mo+Cr :0. 30 0. 50%、Als :0. 015 0. 05%，其余為 Fe 和微量雜質元素，且C+Si/30+(Mn+Cr)/20+Mo/15 ≤ 0. 25。
2.根據權利要求I所述的利用控軋控冷技術生產的貝氏體薄鋼板，其特征在于所述的貝氏體薄鋼板厚度規(guī)格范圍為l(T20mm，成品寬度> 0. 85倍軋機公稱寬度，不平度≤6mm/m0
3.根據權利要求I所述的利用控軋控冷技術生產的貝氏體薄鋼板的制備方法，其特征在于它包括以下步驟 (1)按預定成分冶煉，得到連鑄坯； (2)軋制 將連鑄坯于1180°C 1240°C均熱處理，然后在軋機上進行兩階段控制軋制，所述第一階段的開軋溫度> 1070°C，在保證軋制板形前提下盡可能采用大壓下量軋制；第二階段開軋溫度950°C 980°C，終軋溫度> 850°C，軋制道次控制在6 8道次，每道次壓下率不小于15%，且最后一道次采用壓下量為f2mm輕壓； (3)加速冷卻 采用Mulpic加速冷卻，所述終冷溫度控制在400°C 450°C，冷卻速率10 20°C /s,上下集管水比為I :1. 2 1.8 ; (4)余熱自回火和矯直工藝 加速冷卻完成后且對鋼板進行矯直前，將前述處理而得的鋼板在輥道上擺動8(T120s，以進行余熱自回火，然后根據鋼板板形情況進行小壓下量多道次矯直，至矯平為止。
4.根據權利要求3所述的利用控軋控冷技術生產的貝氏體薄鋼板的制備方法，其特征在于所述軋制工藝中第一階段的累積壓下率> 35%，軋制后的中間坯厚度為成品厚度的3-4 倍。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金行業(yè)單軋鋼板軋制工藝領域，特別涉及一種利用控軋控冷方法生產的貝氏體薄鋼板及其制備方法。一種利用控軋控冷技術生產的貝氏體薄鋼板，其特征在于其化學成分按重量百分比計含量為C0.02~0.08%、Si0.25~0.55%、Mn1.65~1.85%、P≤0.015%、S≤0.008%、Nb+Ti0.05~0.08%、Mo+Cr0.30~0.50%、Als0.015~0.05%，其余為Fe和微量雜質元素，且C+Si/30+(Mn+Cr)/20+Mo/15≤0.25。該貝氏體薄鋼板厚度規(guī)格范圍為10~20mm，成品寬度≥0.85倍軋機公稱寬度，鋼板不平度≤6mm/m，強度指標ReL≥550MPa，Rm≥670MPa，A≥20%，-20℃Akv≥200J。
文檔編號B21B1/46GK102747295SQ20121026448
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權日2012年7月27日
發(fā)明者張云燕, 李德發(fā), 洪君, 熊濤, 熊玉彰, 王世森, 董漢雄, 陳勇 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司