專(zhuān)利名稱(chēng)：一種薄壁油桶用薄帶鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連鑄工藝，特別涉及一種薄壁油桶用薄帶鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)流程鋼鐵生產(chǎn)中，錫(Sn)是鋼中典型的殘余元素或有害元素，煉鋼過(guò)程中要充分地去除Sn非常困難而且也是非常昂貴，一旦鋼中含有Sn，基本是無(wú)法徹底消除的，只能通過(guò)稀釋鋼水來(lái)降低Sn的含量，這些都造成鋼鐵產(chǎn)品成本的升高。近年來(lái)，由于廢鋼的連續(xù)循環(huán)利用，導(dǎo)致鋼中的Sn等殘余元素的含量逐漸升高，鋼中的Sn是易偏析元素，容易富集在晶界導(dǎo)致裂紋等缺陷發(fā)生，因此在傳統(tǒng)的工藝中Sn元素的含量是被嚴(yán)格控制的，在普通結(jié)構(gòu)用鋼中，對(duì)Sn的含量均有明確的要求Sn (wt%)(0. 005%。 因此，如果能對(duì)鋼(特別是廢鋼)中Sn等殘余元素做到“化害為利”，將對(duì)整個(gè)冶金界產(chǎn)生積極的影響；可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有廢鋼或低品質(zhì)劣質(zhì)礦資源(高錫礦)的有效利用，促進(jìn)鋼的循環(huán)利用，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)鋼鐵業(yè)可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的薄帶大都是由厚達(dá)70_200mm的鑄坯經(jīng)過(guò)多道次連續(xù)軋制生產(chǎn)出來(lái)的，傳統(tǒng)熱軋工藝流程是連鑄+鑄坯再加熱保溫+粗軋+精軋+冷卻+卷取，即首先通過(guò)連鑄得到厚度為200mm左右的鑄坯，對(duì)鑄坯進(jìn)行再加熱并保溫后，再進(jìn)行粗軋和精軋，得到厚度一般大于2mm的鋼帶，最后對(duì)鋼帶進(jìn)行層流冷卻和卷取，完成整個(gè)熱軋生產(chǎn)過(guò)程。如果要生產(chǎn)厚度小于I. 5mm (含)的鋼帶，則難度相對(duì)較大，通常要對(duì)熱軋鋼帶進(jìn)行后續(xù)冷軋以及退火來(lái)完成。且工藝流程長(zhǎng)、能耗高、機(jī)組設(shè)備多、基建成本高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。薄板坯連鑄連軋工藝流程是連鑄+鑄坯保溫均熱+熱連軋+冷卻+卷取。該工藝與傳統(tǒng)工藝的主要區(qū)別是薄板坯工藝的鑄坯厚度大大減薄，為50-90mm，由于鑄坯薄，鑄坯只要經(jīng)過(guò)f 2道次粗軋(鑄坯厚度為70-90_時(shí))或者不需要經(jīng)過(guò)粗軋(鑄坯厚度為50_時(shí))，而傳統(tǒng)工藝的連鑄坯要經(jīng)過(guò)反復(fù)多道次軋制，才能減薄到精軋前所需規(guī)格；而且薄板坯工藝的鑄坯不經(jīng)冷卻，直接進(jìn)入均熱爐進(jìn)行均熱保溫，或者少量補(bǔ)溫，因此薄板坯工藝大大縮短了工藝流程，降低了能耗，減少了投資，從而降低了生產(chǎn)成本。但薄板坯連鑄連軋由于較快的冷速會(huì)導(dǎo)致鋼材強(qiáng)度提高，屈強(qiáng)比提高，從而增加軋制載荷，使得可經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)熱軋產(chǎn)品的厚度規(guī)格也不可能太薄，一般為蘭I. 5mm，見(jiàn)專(zhuān)利CN200610123458. 1，CN200610035800. 2以及CN200710031548. 2，且這些專(zhuān)利均未涉及元素B和Sn。解決薄板坯連鑄連軋組織較細(xì)且不均勻，屈強(qiáng)比偏高的問(wèn)題作為一個(gè)很重要的問(wèn)題被提出。比薄板坯連鑄連軋更短的工藝流程是薄帶連鑄連軋工藝，薄帶連鑄技術(shù)是冶金及材料研究領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)前沿技術(shù)，它的出現(xiàn)為鋼鐵工業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)革命，它改變了傳統(tǒng)治金工業(yè)中鋼帶的生產(chǎn)過(guò)程，將連續(xù)鑄造、軋制、甚至熱處理等整合為一體，使生產(chǎn)的薄帶坯經(jīng)過(guò)一道次在線(xiàn)熱軋就一次性形成薄鋼帶，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)周期，其工藝線(xiàn)長(zhǎng)度僅50m左右；設(shè)備投資也相應(yīng)減少，產(chǎn)品成本顯著降低，是一種低碳環(huán)保的熱軋薄帶生產(chǎn)工藝。雙輥薄帶連鑄工藝是薄帶連鑄工藝的一種主要形式，也是世界上唯一實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的一種薄帶連鑄工藝。雙輥薄帶連鑄典型的工藝流程為大包中的熔融鋼水通過(guò)大包長(zhǎng)水口、中間包以及布流裝置直接澆注在一個(gè)由兩個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)并能夠快速冷卻的結(jié)晶輥和側(cè)封裝置圍成的熔池中，鋼水在結(jié)晶輥旋轉(zhuǎn)的周向表面凝固形成凝固殼并逐漸生長(zhǎng)，進(jìn)而在兩結(jié)晶輥輥縫隙最小處(nip點(diǎn))形成l_5mm厚的鋼帶，鋼帶經(jīng)由導(dǎo)板導(dǎo)向夾送輥送入軋機(jī)中軋制成0. 7-2. 5mm的薄帶，隨后經(jīng)過(guò)冷卻裝置冷卻，經(jīng)飛剪裝置切頭后，最后送入卷取機(jī)卷取成卷。采用薄帶連鑄來(lái)生產(chǎn)薄壁油桶用鋼，由于厚度較薄,對(duì)于厚度小于I. 5mm (含)的薄規(guī)格熱軋產(chǎn)品，薄帶連鑄工藝具有較強(qiáng)的制造和成本優(yōu)勢(shì)。薄壁油桶用薄帶鋼在全世界范圍內(nèi)的用量非常大，熱軋板狀態(tài)直接供貨的產(chǎn)品規(guī)格特征厚度為I. 25mm和I. 5mm，冷軋板和冷軋熱鍍鋅狀態(tài)供貨的產(chǎn)品規(guī)格特征厚度為I. OmmU. 2mm和I. 5mm,由于產(chǎn)品厚度較薄，因此采用傳統(tǒng)熱連軋工藝生產(chǎn)的成本較高，目前能穩(wěn)定熱軋板供貨的國(guó)內(nèi)廠家主要有寶鋼、武鋼和太鋼等，很多廠家由于傳統(tǒng)熱連軋線(xiàn)的能力限制，原先可用熱軋板供貨的廠家轉(zhuǎn)為采用冷軋薄鋼板或者冷軋熱鍍鋅薄鋼板代替供貨，這也增加了薄壁油桶用鋼的生產(chǎn)成本。 熱軋帶鋼作為薄規(guī)格熱軋板或者“以熱代冷”產(chǎn)品使用時(shí)，對(duì)帶鋼表面質(zhì)量要求很高。一般要求帶鋼表面氧化皮的厚度越薄越好，這就需要在鑄帶后續(xù)的各個(gè)階段控制氧化鐵皮的生成，在典型工藝中，在結(jié)晶輥直至軋機(jī)入口均采用密閉室裝置防止鑄帶氧化，在密閉室裝置內(nèi)如專(zhuān)利US6920912添加氫氣以及在專(zhuān)利US20060182989中控制氧氣含量小于5%，均可以控制鑄帶表面的氧化皮厚度。但是在軋機(jī)至卷取這段輸送過(guò)程如何控制氧化皮的厚度很少有關(guān)專(zhuān)利涉及，尤其是在采用層流冷卻或噴淋冷卻對(duì)帶鋼進(jìn)行冷卻的過(guò)程中，高溫的帶鋼與冷卻水接觸，鑄帶表面的氧化皮厚度增長(zhǎng)很快。同時(shí)，高溫的帶鋼與冷卻水接觸還會(huì)帶來(lái)很多問(wèn)題其一，會(huì)在帶鋼表面形成水斑(銹斑)，影響表面質(zhì)量；其二，層流冷卻或噴淋冷卻用的冷卻水容易造成帶鋼表面局部冷卻不均勻，造成帶鋼內(nèi)部微觀組織的不均勻，從而造成帶鋼性能的不均勻，影響產(chǎn)品質(zhì)量；其三，帶鋼表面局部冷卻不均勻，會(huì)造成板形的惡化，影響板形質(zhì)量。但是，薄帶連鑄由于其本身的快速凝固工藝特性，生產(chǎn)的鋼種普遍存在組織細(xì)化、延伸率偏低、屈強(qiáng)比偏高、成型性不好的問(wèn)題；同時(shí)鑄帶奧氏體晶粒具有明顯不均勻性，會(huì)導(dǎo)致奧氏體相變后所獲得的最終產(chǎn)品組織也不均勻，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的性能不穩(wěn)定。因此采用薄帶連鑄生產(chǎn)線(xiàn)來(lái)生產(chǎn)一些汽車(chē)行業(yè)、石化行業(yè)、油桶制造行業(yè)需要的具有良好成型性的產(chǎn)品，具有一定難度。薄規(guī)格熱軋帶鋼作為薄壁油桶用鋼產(chǎn)品使用時(shí)，要求鋼種在力學(xué)性能上具有較好的強(qiáng)塑性匹配，具有較高的延伸率(延伸率達(dá)到24%以上)，以及在工藝性能上具有良好的沖壓性能(沖壓深度達(dá)到9-12mm)。面對(duì)這樣高的性能要求，對(duì)采用薄帶連鑄來(lái)生產(chǎn)該鋼種具有一定的挑戰(zhàn)，因此，采用薄帶連鑄生產(chǎn)薄壁油桶用薄帶鋼時(shí)，照搬傳統(tǒng)的成分工藝是無(wú)法生產(chǎn)合格的薄壁油桶用鋼的，需要在成分和工藝上有突破。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種薄壁油桶用薄帶鋼及其制造方法，通過(guò)在含Sn的低碳鋼成份中添加微量元素硼，在薄帶連鑄帶鋼出結(jié)晶輥后，向帶鋼兩側(cè)采用噴灑干冰(固態(tài)CO2)的方式對(duì)帶鋼進(jìn)行快速均勻冷卻，提高冷卻均勻性和冷卻強(qiáng)度以及達(dá)到防氧化、均勻奧氏體晶粒組織、降低軋制溫度的效果；同時(shí)采用奧氏體在線(xiàn)再結(jié)晶軋制，實(shí)現(xiàn)鑄帶熱軋后的奧氏體在線(xiàn)再結(jié)晶；然后采用防氧化快速冷卻方法可以減小帶鋼表面氧化皮厚度，改善帶鋼溫度均勻性，提高帶鋼表面質(zhì)量。薄帶連鑄在生產(chǎn)此類(lèi)鋼種時(shí)，能夠解決薄帶連鑄工藝過(guò)程中組織不均勻、延伸率偏低、屈強(qiáng)比偏高、成型性不好的問(wèn)題，滿(mǎn)足折彎成型、沖壓成型等使用要求，從而滿(mǎn)足冷軋基料和“以熱代冷”產(chǎn)品的使用要求。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種薄壁油桶用薄帶鋼，其化學(xué)成分重量百分比為C 0. 04-0. 12%，Si :0. 2-0. 4%, Mn :0. 4-1. 0%, P S 0. 055%, S S 0. 008%，N :0. 004-0. 010%, Al :0. 01-0. 06%,Sn 0. 005-0. 04%, B :0. 001-0. 006%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
在本發(fā)明化學(xué)成分設(shè)計(jì)中C :C是鋼中最經(jīng)濟(jì)、最基本的強(qiáng)化元素，通過(guò)固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化來(lái)提高鋼的強(qiáng)度。C是奧氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程中析出滲碳體必不可少的元素，因此C含量的高低在很大程度上決定鋼的強(qiáng)度級(jí)別，即較高的C含量對(duì)應(yīng)較高的強(qiáng)度級(jí)別。但是，由于C的間隙固溶和析出對(duì)鋼的塑性和韌性有較大危害，而且，過(guò)高的C含量對(duì)焊接性能不利，因此C含量不能過(guò)高，鋼的強(qiáng)度通過(guò)適當(dāng)添加合金元素來(lái)彌補(bǔ)。故本發(fā)明采用的C含量范圍是0. 04-0. 12%。Si =Si在鋼中起固溶強(qiáng)化作用，且鋼中加Si能提高鋼質(zhì)純凈度和脫氧，但Si含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致可焊性和焊接熱影響區(qū)韌性惡化。故本發(fā)明采用的Si含量范圍是0. 2-0. 4%。Mn :Mn是價(jià)格最便宜的合金元素之一，它能提高鋼的淬透性，在鋼中具有相當(dāng)大的固溶度，通過(guò)固溶強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)鋼的塑性和韌性基本無(wú)損害，是在降低C含量情況下提高鋼的強(qiáng)度最主要的強(qiáng)化元素。但Mn含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致可焊性和焊接熱影響區(qū)韌性惡化。故本發(fā)明采用的Mn含量范圍是0. 4-1. 0%。P P可顯著提高鋼的耐腐蝕性能，并且能提高強(qiáng)度。但高含量的P容易在晶界偏析，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。在薄帶連鑄工藝中，鑄帶的凝固和冷卻速率極快，可有效抑制P的偏析，從而可有效避免P的劣勢(shì)，充分發(fā)揮P的優(yōu)勢(shì)，油桶用鋼在客觀上也要求鋼種具有一定的耐腐蝕性。故在本發(fā)明中，采用較傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)薄壁油桶用鋼時(shí)更高的P含量，適當(dāng)放寬P元素的含量，煉鋼工序中取消脫磷工序，在實(shí)際操作中，不需要刻意進(jìn)行脫磷工序，也不需要額外添加磷，P含量的范圍< 0. 055%。S :在通常情況下S是鋼中有害元素，使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在軋制時(shí)造成裂紋。S還會(huì)降低焊接性能和耐腐蝕性。故在本發(fā)明中，S也作為雜質(zhì)元素來(lái)控制，其含量范圍是彡0. 008%。Al :A1是為了脫氧而加入鋼中的元素，添加0.01-0. 06%含量的Al有利于改善鋼材的強(qiáng)韌性能。N :與C元素類(lèi)似，N元素可通過(guò)間隙固溶提高鋼的強(qiáng)度，本發(fā)明要利用鋼中的N跟B作用生成BN的析出相，需要鋼中有一定的N含量。但是，N的間隙固溶對(duì)鋼的塑性和韌性有較大危害，自由N的存在會(huì)提高鋼的屈強(qiáng)比，因此N含量也不能過(guò)高。本發(fā)明采用的N含量范圍是 0. 004-0. 010%oSn Sn元素被公認(rèn)為鋼中的有害元素，因?yàn)镾n是易偏析元素,少量的Sn就會(huì)在晶界富集，導(dǎo)致是裂紋等缺陷發(fā)生，因此在傳統(tǒng)的工藝中Sn元素的含量是被嚴(yán)格控制的。薄帶連鑄由于快速凝固的特點(diǎn)，元素在枝晶間的偏析大大減小，可以大大提高元素的固溶量，因此在薄帶連鑄工藝條件下，Sn元素的范圍可以擴(kuò)大，因此可以大大降低煉鋼成本。圖3是Sn元素與平均熱流密度的關(guān)系。由圖3可見(jiàn)，當(dāng)Sn加入量小于0. 04%時(shí)，對(duì)熱流密度的影響不大，即對(duì)薄帶凝固過(guò)程沒(méi)有影響。圖3是Sn含量與表面粗糙度的關(guān)系。因?yàn)殍T帶表面的裂紋通常都是在鑄帶表面凹凸不平的皺褶處產(chǎn)生，用表面粗糙度來(lái)表征表面裂紋發(fā)生情況。如果粗糙度大，則裂紋發(fā)生的概率高。由圖4可知，Sn含量的增加，在快速凝固條件下并沒(méi)有對(duì)鑄帶的表面質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響。由圖3和圖4的結(jié)果可知，Sn沒(méi)有對(duì)鑄帶的凝固和表面質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。Sn的含量范圍在0. 005-0. 04%。B B在鋼中的顯著作用是極微量的硼就可以使鋼的淬透性成倍增加，B可以在高溫奧氏體中優(yōu)先析出粗大的BN顆粒從而抑制細(xì)小AlN的析出，減弱細(xì)小AlN對(duì)晶界的釘扎作用，提高晶粒的生長(zhǎng)能力，從而粗化奧氏體晶粒；同時(shí)還有一部分固溶B偏聚在奧氏體晶界抑制了鐵素體形核，降低了鐵素體的形核率，從而達(dá)到降低屈強(qiáng)比、提高成型性能的作用；另外B與N的結(jié)合可以有效防止晶界低熔點(diǎn)相B2O3的出現(xiàn)。
B是活潑易偏析元素，容易在晶界偏聚，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)含B鋼時(shí)，B含量一般控制的非常嚴(yán)格，一般在0. 001-0. 003%左右；而在薄帶連鑄工藝中，凝固和冷卻速率較快，可有效抑制B的偏析，固溶更多的B含量，因此B的含量可以適當(dāng)放寬；還可以通過(guò)合理的工藝控制生成粗大的BN顆粒,抑制細(xì)小的AlN析出，起到固氮的作用，解決薄帶連鑄生產(chǎn)的帶鋼屈強(qiáng)比偏高、成型性不好的劣勢(shì)。故在本發(fā)明中，采用較傳統(tǒng)工藝更高的B含量，范圍是0.001-0. 006%。本發(fā)明的一種薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其包括如下步驟 a)冶煉按照下述化學(xué)成分冶煉，鋼水化學(xué)成分為C :0. 04-0. 12%，Si : 0. 2-0. 4%，Mn
0.4-1. 0%, P S 0. 055%, S S 0. 008%，N :0. 004-0. 010%, Al :0. 01-0. 06%, Sn :0. 005-0. 04%,B :0. 001-0. 006%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；b)鑄造采用雙輥薄帶連鑄，將鋼水連鑄形成I. 5-3mm厚的鑄帶，結(jié)晶輥直徑500_1500mm，澆鑄速度60-150m/min ； c) 二次冷卻在薄帶連鑄鑄帶出結(jié)晶輥后，鑄帶溫度在1420_1480°C，在鑄帶的兩側(cè)沿鑄帶寬度方向設(shè)置二冷裝置，二冷裝置的開(kāi)始冷卻點(diǎn)設(shè)置在離nip點(diǎn)250-750mm，整個(gè)二冷冷卻段長(zhǎng)度200-500mm ;鑄帶出結(jié)晶輥后立即向鑄帶兩側(cè)采用噴灑干冰的方式對(duì)鑄帶進(jìn)行快速均勻冷卻至1280°C以下，冷卻速率200-300°C /s ；d)在線(xiàn)熱軋二次冷卻后的鑄帶出密閉室后經(jīng)夾送輥將帶鋼送至軋機(jī)中軋制成0. 7-2. 5mm厚度的帶鋼，軋制溫度1050-1200°C，壓下率為20-50% ；e)帶鋼軋后冷卻對(duì)在線(xiàn)熱軋后的帶鋼進(jìn)行軋后冷卻采用防氧化快速冷卻的方式，將干冰直接噴射在帶鋼表面，以加速帶鋼的冷卻，冷卻速率80-200°C /s ；f)帶鋼卷取冷卻后的熱軋帶鋼經(jīng)切頭剪切除質(zhì)量較差的頭部后，直接進(jìn)行卷取成卷，卷取溫度 500-600。。。進(jìn)一步，上述二次冷卻在鑄帶下密閉室內(nèi)進(jìn)行，采用的強(qiáng)化冷卻方法將干冰直接噴射在鑄帶表面，其中干冰與惰性氣體或氮?dú)饣旌象w積比例為5: f 10:1，以0. 5-5MPa的壓力直接將干冰噴射在鑄帶表面。又，熱軋壓下率30-50%。熱軋后鋼帶的厚度為I. 2-2. 0mm。熱軋軋制溫度1050-1150°C。再有，本發(fā)明防氧化快速冷卻的方式，將干冰直接噴射在帶鋼表面，其中干冰與惰性氣體或壓縮氮?dú)饣旌象w積比例為5: f 10:1，以0. 2-3MPa的壓力直接將干冰噴射在帶鋼表面。另外，卷取采用雙卷取機(jī)形式。 在本發(fā)明的制造方法中，二次冷卻，在薄帶連鑄鑄帶出結(jié)晶輥后，鑄帶溫度在1420_1480°C，在鑄帶的兩側(cè)沿鑄帶寬度方向設(shè)置二冷裝置，用于出帶后立即向鑄帶兩側(cè)采用噴灑干冰(固態(tài)CO2)的方式對(duì)鑄帶進(jìn)行快速均勻冷卻至1280°c以下，可以顯著提高帶鋼的冷卻均勻性和冷卻強(qiáng)度，促進(jìn)鋼中BN的析出。上述二次冷卻在鑄帶下密閉室內(nèi)進(jìn)行，采用強(qiáng)化冷卻方法將干冰(固態(tài)CO2)直接噴射在鑄帶表面，以加速鑄帶的冷卻，一方面起到了降低鑄帶溫度的作用，另一方面固態(tài)的干冰噴到熱態(tài)的鑄帶表面會(huì)氣化，在鑄帶表面形成高密度的霧狀氣體，二氧化碳(CO2)屬于一種惰性氣氛，能夠包覆在鑄帶表面，起到鑄帶防氧化的作用，從而有效控制了鑄帶表面氧化皮的生長(zhǎng)。本發(fā)明設(shè)計(jì)的鑄帶二次冷卻涉及到的BN析出相的理論基礎(chǔ)鋼中硼與氮、鋁和氮在Y-Fe中的熱力學(xué)方程如下BN=B+N ；Log[B] [N] = -13970/T+5. 24 (I)A1N=A1+N ;Log[Al] [N]=_6770/T+l. 03 (2)如圖2所示，鋼中BN的開(kāi)始析出溫度在1280°C左右，980°C時(shí)BN的析出趨于平衡，而此時(shí)AlN的析出才剛剛開(kāi)始(AlN的析出溫度在980°C左右)，從熱力學(xué)上講，BN的析出要優(yōu)先于A1N。因此本發(fā)明通過(guò)合理的工藝控制手段，促進(jìn)B與N的結(jié)合，生成粗大的BN顆粒，從而均勻奧氏體晶粒組織，抑制細(xì)小的AlN析出。通常，薄帶連鑄下密閉室內(nèi)不采用任何冷卻措施，長(zhǎng)期澆鑄情況下，密閉室的環(huán)境溫度高達(dá)800°C以上，鋼結(jié)構(gòu)的密閉室下框架和密閉室墻壁在長(zhǎng)期的高溫下承重服役，會(huì)發(fā)生變形，影響整個(gè)機(jī)械框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和精度，還容易發(fā)生下框架焊接接口處的開(kāi)裂等危險(xiǎn)。因此很多廠家在密閉室的冷卻方面做了很多工作，比如新日鐵的光廠薄帶連鑄就報(bào)導(dǎo)了下密閉室墻壁采用水冷壁的形式達(dá)到冷卻的目的，具體方案是下密閉室墻壁采用兩塊鋼板焊接，中間通循環(huán)水；美國(guó)Nucor的Castrip (見(jiàn)專(zhuān)利US5960856A)采用“水冷枕”的形式達(dá)到冷卻的目的，具體方案是在離帶鋼稍近的地方設(shè)置水冷枕，里面通循環(huán)水，形式就如在大的房間里(密閉室)設(shè)置一個(gè)小隔熱房間(水冷枕圍成)，帶鋼穿過(guò)水冷枕圍成的小隔熱房間，溫度被吸收，在帶鋼冷卻的同時(shí)，起到對(duì)大房間(密閉室)的溫降作用。本發(fā)明在密閉室內(nèi)高壓噴灑干冰，采用干冰自身的“升華”物理特性，可以吸收大量的熱量，在對(duì)帶鋼實(shí)現(xiàn)急速冷卻的同時(shí)，對(duì)密閉室的溫度也起到有效降溫的作用；密閉室溫度的有效降低，對(duì)整個(gè)密閉室的下框架(一般是鋼結(jié)構(gòu))及密閉室墻壁起到冷卻作用，可以有效防止密閉室下框架的變形。在線(xiàn)熱軋，二次冷卻后的鑄帶出密閉室后經(jīng)夾送輥將帶鋼送至軋機(jī)中軋制成
0.7-2. 5mm厚度的帶鋼，控制軋制溫度1050-1200°C，目的是保證熱軋后奧氏體發(fā)生完全再結(jié)晶?？刂茻彳垑合侣蕿?0-50%，熱軋壓下量增加會(huì)促進(jìn)奧氏體再結(jié)晶。通過(guò)二次冷卻裝 置來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)較低的軋制溫度1050-1200°C，相對(duì)較低的軋制溫度，對(duì)于軋制來(lái)說(shuō)是有利的，軋制溫度越低，越有利于軋制板形質(zhì)量的控制，在常規(guī)薄帶工藝過(guò)程中，軋機(jī)前的溫度往往高達(dá)1200°C以上，甚至1250°C以上，此時(shí)的帶鋼非常軟，無(wú)法施加較大的軋制力，很難有效軋制。在保證奧氏體在線(xiàn)再結(jié)晶的前提下，優(yōu)選地，軋制溫度1050-1150°C。帶鋼軋后冷卻，對(duì)在線(xiàn)熱軋后的帶鋼進(jìn)行軋后冷卻，冷卻采用防氧化快速冷卻的方式將干冰(固態(tài)CO2)直接噴射在帶鋼表面，以加速鋼帶的冷卻，一方面起到了降低帶鋼溫度的作用，另一方面CO2屬于一種惰性氣氛，其比重比氧大，能夠包覆在帶鋼表面，起到帶鋼防氧化的作用，從而有效控制了熱軋帶鋼表面氧化皮的生長(zhǎng)。該種冷卻方式可以避免傳統(tǒng)層流冷卻帶來(lái)的問(wèn)題，使帶鋼表面溫度均勻下降，提高帶鋼溫度均勻性，從而達(dá)到均勻化內(nèi)部微觀組織的效果；同時(shí)冷卻均勻，可以提高帶鋼的板形質(zhì)量；減少帶鋼表面的氧化皮厚度，便于作冷軋基料時(shí)的后續(xù)酸洗。本發(fā)明采用高速氣體夾裹干冰(CO2)噴射帶鋼表面用于破磷和強(qiáng)化冷卻，由于干冰接觸到熱的帶鋼會(huì)快速吸收熱量后會(huì)變成CO2氣體，所以不會(huì)嵌入帶鋼表面而影響帶材表面質(zhì)量和成分；另外，由于干冰的快速吸熱作用，會(huì)對(duì)帶材起到了快速冷卻作用；更重要的是，干冰揮發(fā)后變成氣體二氧化碳(C02)，隔絕了與氧氣(O2)的接觸，限制帶材表面的氧化皮進(jìn)一步生成。帶鋼卷取，冷卻后的熱軋帶鋼經(jīng)切頭剪切除質(zhì)量較差的頭部后，直接進(jìn)行卷取成卷?？刂茻彳垘У木砣囟葹?00-600°C，以使熱軋帶具有貝氏體的組織特征。卷取機(jī)采用雙卷取形式，保證帶鋼的連續(xù)生產(chǎn)。本發(fā)明在含Sn的低碳鋼中添加B元素，通過(guò)合理的二冷模式，在薄帶連鑄帶鋼出結(jié)晶輥后，向帶鋼兩側(cè)采用高壓噴灑干冰(固態(tài)CO2)的方式對(duì)帶鋼進(jìn)行快速均勻冷卻，提高冷卻均勻性和冷卻強(qiáng)度以及達(dá)到防氧化、均勻奧氏體晶粒組織、降低軋制溫度的效果；軋制后的帶鋼采用防氧化快速冷卻方式可以減小帶鋼表面氧化皮厚度，改善帶鋼溫度均勻性，提高帶鋼表面質(zhì)量。薄帶連鑄在生產(chǎn)此類(lèi)鋼種時(shí)，能夠解決薄帶連鑄工藝過(guò)程中組織不均勻、延伸率偏低、屈強(qiáng)比偏高、成型性不好的問(wèn)題，從而滿(mǎn)足折彎成型、沖壓成型等使用要求。利用薄帶連鑄技術(shù)生產(chǎn)含硼(B)薄壁油桶用鋼，迄今為止尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)，歸納優(yōu)點(diǎn)如下(I)省去了板坯加熱、多道次反復(fù)熱軋等復(fù)雜過(guò)程，對(duì)薄鑄帶直接進(jìn)行一道次在線(xiàn)熱軋，生產(chǎn)成本大幅降低。(2)鑄帶厚度本身較薄，通過(guò)在線(xiàn)熱軋至期望產(chǎn)品厚度，薄規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)不需要經(jīng)過(guò)冷軋，直接“以熱代冷”;另一方面，由于厚度較薄，用于冷軋基料時(shí)，可以大大降低后續(xù)冷軋減薄的道次，大大節(jié)約生產(chǎn)成本。
(3)利用含Sn的廢鋼，對(duì)鋼中的Sn做到“化害為利”，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有廢鋼或低品質(zhì)劣質(zhì)礦資源(高錫礦)的有效利用，促進(jìn)鋼的循環(huán)利用，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)鋼鐵業(yè)可持續(xù)發(fā)展。添加B元素，可以解決薄帶連鑄工藝過(guò)程中組織不均勻、屈強(qiáng)比偏高的問(wèn)題，從而滿(mǎn)足冷軋基料的使用要求；同時(shí)易于折彎、沖壓成型。(4)傳統(tǒng)工藝板坯冷卻過(guò)程中發(fā)生合金元素析出，板坯再加熱時(shí)往往會(huì)由于合金元素回溶不充分而降低合金元素利用率。薄帶連鑄工藝中，高溫鑄帶直接熱軋，所添加的合金元素主要以固溶態(tài)存在，可提高合金利用率。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)I.采用薄帶連鑄工藝生產(chǎn)薄壁油桶用薄帶鋼，進(jìn)行熱軋后直接供給市場(chǎng)使用，達(dá)到薄規(guī)格熱軋板供貨的目的以及滿(mǎn)足冷軋基料要求和“以熱帶冷”目的，可以顯著提高板帶材的性?xún)r(jià)比。2.本發(fā)明采用添加微量的硼元素，達(dá)到有效降低帶鋼屈強(qiáng)比，提高帶鋼成型性能 的效果，生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)和薄板坯生產(chǎn)工藝明顯低廉。同時(shí)進(jìn)一步提高對(duì)鋼中有害殘余元素P的綜合利用量，取消煉鋼中的脫磷工序，使生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)和薄板坯生產(chǎn)工藝明顯低廉
MTv o3.利用含Sn的廢鋼，對(duì)鋼中的Sn做到“化害為利”，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有廢鋼或低品質(zhì)劣質(zhì)礦資源(高錫礦)的有效利用，促進(jìn)鋼的循環(huán)利用，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)鋼鐵業(yè)可持續(xù)發(fā)展。4.采用二次冷卻裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)較低的軋制溫度，有利于在線(xiàn)熱軋，有利于軋制板形質(zhì)量的控制；此外利用干冰“升華”的物理吸熱作用，起到有效降低密閉室溫度和防止密閉室鋼結(jié)構(gòu)框架變形的作用。采用軋后防氧化快速冷卻有效減小熱軋帶鋼表面的氧化鐵皮厚度，可以大大提聞鋼板表面質(zhì)量。5.合理靈活的工藝參數(shù)控制拓寬了生產(chǎn)線(xiàn)的工藝空間，可以滿(mǎn)足不同產(chǎn)品規(guī)格的
生產(chǎn)需要。本發(fā)明與已有技術(shù)的區(qū)別和改進(jìn)之處專(zhuān)利EP0830223A1/CN1180325A/US5960856A/DE69700737D 中提到一種澆鑄黑色金屬帶的方法及裝置，在帶鋼凝固出雙輥后，設(shè)置一對(duì)用于帶鋼冷卻的非接觸式吸熱器，用來(lái)吸收帶鋼完全凝固后釋放出來(lái)的凝固潛熱。該專(zhuān)利與本發(fā)明相比，主要區(qū)別在于冷卻強(qiáng)度上，本發(fā)明采用高壓噴灑干冰的方法，直接與帶鋼接觸強(qiáng)制冷卻，可以實(shí)現(xiàn)200°C /s以上的冷卻強(qiáng)度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非接觸式吸熱器的冷卻效果，有效降低軋制溫度，有利于軋制板形質(zhì)量的提聞。專(zhuān)利CN1472019A公開(kāi)了一種薄帶連鑄方法和裝置，在結(jié)晶輥出口處，對(duì)高溫鑄帶沿寬度方向噴吹氣體對(duì)鑄帶實(shí)現(xiàn)冷卻。該專(zhuān)利雖然能夠?qū)﹁T帶起到冷卻作用，但是采用氣冷的方式，冷卻速率的控制范圍有一定限制，本專(zhuān)利采用高壓噴灑干冰的方法，直接與帶鋼接觸強(qiáng)制冷卻，可以實(shí)現(xiàn)200°C /s以上的冷卻強(qiáng)度，有效降低軋制溫度，有利于軋制板形質(zhì)量的提聞。專(zhuān)利JP-A-5-277654在結(jié)晶輥出口下端300_400mm增加了一對(duì)外徑O200mm的從動(dòng)輥，通過(guò)從動(dòng)輥與鑄帶的接觸傳熱，達(dá)到對(duì)帶鋼的冷卻作用。本發(fā)明與該方法采用的手段完全不同，本發(fā)明是通過(guò)對(duì)帶鋼直接進(jìn)行高壓噴灑干冰的方法，帶走帶鋼熱量。專(zhuān)利JP-A-5-277654的主要缺點(diǎn)是冷卻強(qiáng)度有限，其次是結(jié)晶輥與小輥的速度匹配問(wèn)題，如果匹配不良，鑄帶易打折，生產(chǎn)操作不方便，控制不靈活。


圖I為本發(fā)明生產(chǎn)工藝布置示意圖。圖2為BN、AlN析出的熱力學(xué)曲線(xiàn)示意圖。圖3為Sn含量與平均熱流密度的關(guān)系示意圖。圖4為Sn含量與鑄帶表面粗糖度的關(guān)系不意圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的工藝過(guò)程鋼水經(jīng)大包1，通過(guò)大包長(zhǎng)水口 2、中間包3和布流裝置4直接澆注在一個(gè)由兩個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)并能夠快速冷卻的結(jié)晶輥5a、5b和側(cè)封板裝置6a、 6b圍成的熔池7中，鋼水在結(jié)晶輥5a、5b旋轉(zhuǎn)的周向表面凝固，進(jìn)而形成凝固殼并逐漸生長(zhǎng)隨后在兩結(jié)晶輥輥縫隙最小處(nip點(diǎn))形成I. 5-3mm厚的鑄帶11。鑄帶經(jīng)過(guò)在密閉室10內(nèi)的二冷裝置8，出帶后立即向鑄帶11兩側(cè)噴灑干冰(固態(tài)CO2),控制其冷卻速率，使鑄帶11快速均勻冷卻至1280°C以下。然后通過(guò)擺動(dòng)導(dǎo)板9、夾送輥12將鑄帶送至熱軋機(jī)13，熱軋后形成0. 7-2. 5mm的熱軋帶鋼，再經(jīng)軋后防氧化快速冷卻裝置14，將干冰(固態(tài)CO2)直接噴射在帶鋼表面，以加速帶鋼的冷卻，控制冷卻速率，經(jīng)輸送輥道15至飛剪裝置16切頭之后，切頭沿著飛剪導(dǎo)板17掉入飛剪坑18中，切頭后的熱軋帶鋼進(jìn)入卷取機(jī)19、19’進(jìn)行卷取。將鋼卷從卷取機(jī)上取下后，自然冷卻至室溫。上述二次冷卻所在的密閉室10內(nèi)不用另外通惰性氣體保護(hù)鑄帶，直接利用噴灑干冰揮發(fā)出來(lái)的CO2氣體實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄帶的防氧化保護(hù)。在密閉室10上面設(shè)置氣體搜集裝置20，以用來(lái)搜集過(guò)多的高密度二氧化碳?xì)怏w。本發(fā)明實(shí)施例化學(xué)成分如表I所示。工藝參數(shù)以及熱軋帶冷卻到室溫后的性能見(jiàn)表2。對(duì)比例I為薄帶連鑄工藝成份中未添加B元素；對(duì)比例2為傳統(tǒng)熱軋工藝生產(chǎn)的薄壁油桶用薄帶鋼，成份中未添加B元素。綜上所述，利用薄帶連鑄工藝技術(shù)按本發(fā)明提供的鋼種成分設(shè)計(jì)范圍制造的薄壁油桶用薄帶鋼，屈服強(qiáng)度達(dá)到275MPa以上，抗拉強(qiáng)度達(dá)到345MPa以上，延伸率達(dá)到24%以上，屈強(qiáng)比低于0. 8，沖壓深度在10. Omm以上，冷加工折彎性能合格。通過(guò)本發(fā)明得到薄壁油桶用薄帶鋼，可以有效解決薄帶連鑄生產(chǎn)的鋼種普遍存在的組織不均勻、屈強(qiáng)比偏高、成型性不好的問(wèn)題，滿(mǎn)足薄壁油桶用鋼沖壓成型的使用要求。 表I實(shí)施例鋼的化學(xué)成分(wt. %)
權(quán)利要求
1.一種薄壁油桶用薄帶鋼，其化學(xué)成分重量百分比為C 0. 04-0. 12%，Si :0. 2-0. 4%，Mn :0. 4-1. 0%, P ≤ 0. 055%, S ≤ 0. 008%, N :0. 004-0. 010%, Al :0. 01-0. 06%, Sn 0.005-0. 04%, B :0. 001-0. 006%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.一種薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其包括如下步驟 a)冶煉 按照下述化學(xué)成分冶煉，鋼水化學(xué)成分為C :0. 04-0. 12%，Si: 0. 2-0. 4%，Mn 0.4-1. 0%, P :≤ 0. 055%, S :≤ 0. 008%，N :0. 004-0. 010%, Al :0. 01-0. 06%, Sn :0. 005-0. 04%,B :0. 001-0. 006%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)； b)鑄造 采用雙輥薄帶連鑄，將鋼水連鑄形成I. 5-3mm厚的鑄帶，結(jié)晶輥直徑500-1500mm，澆鑄速度 60_150m/min ； c)二次冷卻 在薄帶連鑄鑄帶出結(jié)晶輥后，鑄帶溫度在1420-1480°C，在鑄帶的兩側(cè)沿鑄帶寬度方向設(shè)置二冷裝置，二冷裝置的開(kāi)始冷卻點(diǎn)設(shè)置在離nip點(diǎn)250-750mm，整個(gè)二冷冷卻段長(zhǎng)度200-500_;鑄帶出結(jié)晶輥后立即向鑄帶兩側(cè)采用噴灑干冰的方式對(duì)鑄帶進(jìn)行快速均勻冷卻至1280°C以下，冷卻速率200-300°C /s ； d)在線(xiàn)熱軋 二次冷卻后的鑄帶出密閉室后經(jīng)夾送輥將帶鋼送至軋機(jī)中軋制成0. 7-2. 5mm厚度的帶鋼，軋制溫度1050-1200°C，壓下率為20-50% ； e)帶鋼軋后冷卻 對(duì)在線(xiàn)熱軋后的帶鋼進(jìn)行軋后冷卻采用防氧化快速冷卻的方式，將干冰直接噴射在帶鋼表面，以加速帶鋼的冷卻，冷卻速率80-200°C /s ； f)帶鋼卷取 冷卻后的熱軋帶鋼經(jīng)切頭剪切除質(zhì)量較差的頭部后，直接進(jìn)行卷取成卷，卷取溫度500-600。。。
3.如權(quán)利要求2所述的薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其特征是，所述的二次冷卻在鑄帶下密閉室內(nèi)進(jìn)行，采用的強(qiáng)化冷卻方法將干冰直接噴射在鑄帶表面，其中干冰與惰性氣體或氮?dú)饣旌象w積比為5: f 10:1，以0. 5-5MPa的壓力直接將干冰噴射在鑄帶表面。
4.如權(quán)利要求2所述的薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其特征是，熱軋壓下率30-50%。
5.如權(quán)利要求2所述的薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其特征是，熱軋后帶鋼的厚度為 I. 2-2. 0mm。
6.如權(quán)利要求2所述的薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其特征是，熱軋軋制溫度1050-1150°C。
7.如權(quán)利要求2所述的薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其特征是，防氧化快速冷卻的方式，將干冰直接噴射在帶鋼表面，其中干冰與惰性氣體或壓縮氮?dú)饣旌象w積比例為5ri0;l,以0. 2-3MPa的壓力直接將干冰噴射在帶鋼表面。
8.如權(quán)利要求2所述的薄壁油桶用薄帶鋼的制造方法，其特征是，卷取采用雙卷取機(jī)形式。
全文摘要
一種薄壁油桶用薄帶鋼及其制造方法，采用雙輥薄帶連鑄生產(chǎn)，鑄帶出結(jié)晶輥后采用噴灑干冰的方式，對(duì)鑄帶進(jìn)行均勻強(qiáng)化冷卻，快速將鑄帶冷卻至1280℃以下，冷卻速率200-300℃/s，在這樣的冷卻方式下，可以促進(jìn)粗大BN的析出，防止低熔點(diǎn)相B2O3的出現(xiàn)以及細(xì)小AlN的析出，達(dá)到均勻化奧氏體晶粒、降低屈強(qiáng)比的目的；然后經(jīng)過(guò)奧氏體在線(xiàn)再結(jié)晶軋制，再經(jīng)過(guò)防氧化快速冷卻，對(duì)熱軋后的帶鋼進(jìn)行冷卻，冷卻速率80-200℃/s，卷取溫度500-600℃。通過(guò)本發(fā)明，可以得到屈強(qiáng)比較低、沖壓性能優(yōu)良的薄壁油桶用薄帶鋼。該方法生產(chǎn)的薄壁油桶用熱軋薄帶鋼，可以直接“以熱代冷”使用，取消冷軋工序，大大降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B21B1/46GK102796943SQ20121031722
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者吳建春, 方園, 于艷 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司