本發(fā)明涉及鋼材生產(chǎn)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種超低碳鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：目前采用傳統(tǒng)的熱軋機(jī)組進(jìn)行超低碳鋼軋制時(shí)，通常采用奧氏體區(qū)軋制，加熱爐加熱到1200℃，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制完畢后再冷卻到鐵素體區(qū)。熱軋工序的70％的能耗源于板坯加熱，引發(fā)一系列的成本，環(huán)保等問題。同時(shí)，常規(guī)的軋制工藝由于板坯溫度高，軋制過程溫度降低速率大，導(dǎo)致板坯的頭部和尾部溫差差大，尤其是軋制3.0mm以下的薄規(guī)格產(chǎn)品，帶鋼頭尾溫度差大，導(dǎo)致長度方向性能不均勻。在軋制過程中，由于軋輥和帶鋼表面存在剪切應(yīng)力，導(dǎo)致帶鋼成品的表層和心部存在顯著的組織差異，影響厚度方向的性能均勻性。但本申請發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本申請實(shí)施例中發(fā)明技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題：采用傳統(tǒng)熱軋機(jī)組進(jìn)行超低碳鋼鐵素體軋制時(shí)，由于軋制過程板坯頭尾溫度不均勻，導(dǎo)致帶鋼成品的頭尾組織和性能存在差異，由于軋制速度變化，軋制冷卻水和軋制潤滑使用不合理，軋輥和帶鋼表面的剪應(yīng)力不斷變化，導(dǎo)致帶鋼成品的表層和心部存在顯著的組織差異，導(dǎo)致成品頭尾性能存在波動(dòng)，表層和心部的硬度也存在波動(dòng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本申請實(shí)施例通過提供一種超低碳鋼及其生產(chǎn)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中超低碳鋼性能不均勻的技術(shù)問題，提高了產(chǎn)品性能的均勻性與穩(wěn)定性。本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種超低碳鋼，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：一種超低碳鋼，其特征在于，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：C：0.001～0.01％，Si：0～0.03％，N：0～0.005％，Al：0.02～0.05％，Ti：0.02～0.05％，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種生產(chǎn)上述超低碳鋼的方法，包括：將經(jīng)冶煉獲得的化學(xué)成分如上述所述的板坯進(jìn)行加熱后，經(jīng)過半連續(xù)式粗軋、精軋獲得熱軋板，所述精軋時(shí)，精軋出口通長的軋制頭尾速度差控制在≤1.5m/s，精軋末機(jī)架加速度控制在≤0.02m/s2，保證帶鋼軋制的速度均勻；將所述熱軋板經(jīng)層流冷卻后卷取獲得成品。進(jìn)一步地，將所述板坯進(jìn)行加熱時(shí)，將所述板坯頭部的溫度控制在1110±20℃，所述板坯尾部的溫度控制在1090±20℃，加熱時(shí)間控制在150～200min。進(jìn)一步地，將加熱后的板坯經(jīng)過精軋時(shí)，精軋入口溫度控制在840±20℃。進(jìn)一步地，將加熱后的板坯經(jīng)過精軋時(shí)，精軋機(jī)組F1-F7通長投入軋制潤滑油，各個(gè)機(jī)架的軋制油用量控制在≥80ml/min。進(jìn)一步地，根據(jù)溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整軋制過程的精軋機(jī)架間的冷卻水量。本發(fā)明提出一種超低碳鋼及其生產(chǎn)方法，通過降低出鋼溫度，大幅度降低能耗；通過控制精軋入口溫度，使得超低碳鋼在精軋區(qū)域的變形在鐵素體區(qū)進(jìn)行；通過控制板坯在加熱爐內(nèi)頭尾的溫度，保證帶鋼長度方向的溫度均勻性；通過投入軋制潤滑、控制軋制過程速度，減少軋輥和帶鋼表面的剪切應(yīng)力，使得在低能耗，低成本的基礎(chǔ)上，能夠生產(chǎn)出高性能的超低碳鋼，同時(shí)鋼卷長度方向和厚度方向的性能均勻，使得熱軋成品的頭部中部尾部的屈服強(qiáng)度可以達(dá)到213-219Mpa，抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到303-313Mpa；斷后延伸率可以達(dá)到38-42％。具體實(shí)施方式本發(fā)明實(shí)施例通過提供一種高性能均勻性鐵素體區(qū)軋制超低碳鋼的生產(chǎn)方法，解決了采用傳統(tǒng)熱軋機(jī)組進(jìn)行超低碳鋼鐵素體軋制時(shí)存在的性能均勻性的問題。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種超低碳鋼，其化學(xué)成分按重量百分比為：C：0.001～0.01％，Si：0～0.03％，N：0～0.005％，Al：0.02～0.05％，Ti：0.02～0.05％，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明中將C元素的含量控制在0.001～0.01％，主要保證鋼板優(yōu)異的成型性。Ti含量保證鋼種的N和C能完全析出，Al的控制保證減少AlN夾雜物影響沖壓性能。采用本申請實(shí)施例的成分配比，可以在保證成本控制的基礎(chǔ)上，在低溫加熱條件下，生產(chǎn)出深沖性能優(yōu)異且無時(shí)效性的產(chǎn)品。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種生產(chǎn)上述超低碳鋼的方法，包括以下幾個(gè)步驟：步驟S1：將經(jīng)冶煉獲得的化學(xué)成分如上述所述的板坯進(jìn)行加熱后，經(jīng)過半連續(xù)式粗軋、精軋獲得熱軋板，所述精軋時(shí)，精軋出口通長的軋制頭尾速度差(即軋制過程中最大速度與最小速度的差值)控制在≤1.5m/s，精軋末機(jī)架加速度控制在≤0.02m/s2，保證帶鋼軋制的速度均勻，當(dāng)軋制速度變化超過1.5m，軋輥和帶鋼表面的剪切力發(fā)生變化，導(dǎo)致帶鋼頭尾的表面組織差異顯著，嚴(yán)重影響長度方向力學(xué)性能，同時(shí)厚度方向性能均勻性也進(jìn)一步惡化。步驟S2：將所述熱軋板經(jīng)層流冷卻后卷取獲得成品。其中，將所述板坯進(jìn)行加熱時(shí)，將所述板坯頭部的溫度控制在1110±20℃，所述板坯尾部的溫度控制在1090±20℃，加熱時(shí)間控制在150～200min。其中將出鋼溫度目標(biāo)控制在1110℃，是在計(jì)算軋制過程溫降的基礎(chǔ)上，保證精軋區(qū)域在鐵素體區(qū)變形的溫度要求。因?yàn)樵诰堒堉茣r(shí)，尾部在空氣中停留時(shí)間長，溫降大，加熱爐內(nèi)的20℃可以彌補(bǔ)該段的溫度差，所以將頭部溫度控制在1110±20℃，板坯尾部的溫度控制在1090±20℃。如果出鋼溫度高，一方面增加能耗，另一方面，軋制過程為滿足精軋區(qū)域的溫度，需要在板坯停留在輥道上待溫，影響軋制節(jié)奏。如果出鋼溫度低，坑內(nèi)出現(xiàn)奧氏體化不完全的現(xiàn)象，影響產(chǎn)品性能和軋制過程的穩(wěn)定性。將加熱時(shí)間控制在150～200min，是為了保證板坯能充分奧氏體化，且加熱均勻，避免板坯局部加熱不均導(dǎo)致軋制過程不穩(wěn)定。將加熱后的板坯經(jīng)過精軋時(shí)，精軋入口溫度控制在840±20℃，是為了保證在進(jìn)入精軋之前充分進(jìn)入鐵素體區(qū)，經(jīng)過反復(fù)的動(dòng)態(tài)相變熱模擬結(jié)果顯示，高于860℃進(jìn)入精軋，將會(huì)導(dǎo)致奧氏體和鐵素體的兩相區(qū)軋制，兩相區(qū)軋制影響產(chǎn)品的性能，表面質(zhì)量以及軋制的穩(wěn)定性。如果精軋入口溫度低于820℃，將會(huì)提高軋制負(fù)荷，增加軋輥消耗，提高軋制難度。將加熱后的板坯經(jīng)過精軋時(shí)，精軋機(jī)組F1-F7通長投入軋制潤滑油，各個(gè)機(jī)架的軋制油用量控制在≥80ml/min。通過使用軋制潤滑油，可以大幅度降低軋輥和帶鋼表面的剪切應(yīng)力。從前期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，當(dāng)軋制油量低于80ml/min時(shí)，帶鋼表面容易出現(xiàn)剪切導(dǎo)致的細(xì)小再結(jié)晶組織，在后道工序無法有效消除，嚴(yán)重影響后期產(chǎn)品的沖壓性能。然后根據(jù)溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整軋制過程的精軋機(jī)架間的冷卻水量。本發(fā)明提出一種超低碳鋼及其生產(chǎn)方法，通過降低出鋼溫度，大幅度降低能耗；通過控制精軋入口溫度，使得超低碳鋼在精軋區(qū)域的變形在鐵素體區(qū)進(jìn)行；通過控制板坯在加熱爐內(nèi)頭尾的溫度，保證帶鋼長度方向的溫度均勻性；通過投入軋制潤滑、控制軋制過程速度，減少軋輥和帶鋼表面的剪切應(yīng)力，使得在低能耗，低成本的基礎(chǔ)上，能夠生產(chǎn)出高性能的超低碳鋼，同時(shí)鋼卷長度方向和厚度方向的性能均勻，使得熱軋成品的頭部中部尾部的屈服強(qiáng)度可以達(dá)到213-219Mpa，抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到303-313Mpa；斷后延伸率可以達(dá)到38-42％。下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例一：板坯化學(xué)成分：化學(xué)成分C(％)Si(％)Mn(％)N(％)Al(％)Ti(％)目標(biāo)值0.0030.010.150.0020.030.03控制方法：板坯頭部加熱溫度1123℃，尾部加熱溫度1106℃，加熱時(shí)間197min。精軋入口溫度842℃，精軋工序的軋制速度最小值6m/s，最大值7.1m/s，精軋出口通長的軋制頭尾速度差控制在1.1m/s，加速度為0.02m/s2，精軋F(tuán)1-F7通長投入軋制潤滑，F(xiàn)1到F7的潤滑油用量分別為81.6ml/min、83.1ml/min、82.2ml/min、85.6ml/min、81.2ml/min、80.5ml/min、81.6ml/min，根據(jù)軋制過程的溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整精軋機(jī)架間的冷卻水量。熱軋成品的頭部中部尾部的屈服強(qiáng)度分別為：213Mpa、215Mpa、216Mpa；抗拉強(qiáng)度分別為：304Mpa、306Mpa、303Mpa；斷后延伸率分別為38％、41％、42％。實(shí)施例二：板坯化學(xué)成分：化學(xué)成分C(％)Si(％)Mn(％)N(％)Al(％)Ti(％)目標(biāo)值0.0040.080.130.0040.020.036控制方法：板坯頭部加熱溫度1119℃，尾部加熱溫度1098℃，加熱時(shí)間185min。精軋人口溫度855℃，精軋工序的軋制速度最小值9m/s，最大值10.2m/s，精軋出口通長的軋制頭尾速度差控制在1.2m/s，加速度0.02m/s2，精軋F(tuán)1-F7通長投入軋制潤滑，F(xiàn)1到F7的潤滑油用量分別為80.6ml/min、82.1ml/min、81.3ml/min、84.8ml/min、81.9ml/min、81.5ml/min、80.6ml/min，根據(jù)軋制過程的溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整精軋機(jī)架間的冷卻水量。熱軋成品的頭部中部尾部的屈服強(qiáng)度分別為：217Mpa、216Mpa、219Mpa；抗拉強(qiáng)度分別為：315Mpa、313Mpa、314Mpa；斷后延伸率分別為39％、40％、40％。實(shí)施例三：板坯化學(xué)成分：化學(xué)成分C(％)Si(％)Mn(％)N(％)Al(％)Ti(％)目標(biāo)值0.0060.0120.140.0030.030.045控制方法：板坯頭部加熱溫度1103℃，尾部加熱溫度1089℃，加熱時(shí)間195min。精軋入口溫度839℃，精軋工序的軋制速度最小值6.7m/s，最大值7.3m/s，精軋出口通長的軋制頭尾速度差控制在0.6m/s，加速度0.02m/s2，精軋F(tuán)1-F7通長投入軋制潤滑，F(xiàn)1到F7的潤滑油用量分別為82.3ml/min、83.3ml/min、82.7ml/min、83.9ml/min、82.4ml/min、81.8ml/min、81.7ml/min，根據(jù)軋制過程的溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整精軋機(jī)架間的冷卻水量。熱軋成品的頭部中部尾部的屈服強(qiáng)度分別為：214Mpa、213Mpa、215Mpa；抗拉強(qiáng)度分別為：306Mpa、304Mpa、307Mpa；斷后延伸率分別為39％、40％、38％。實(shí)施例四：板坯化學(xué)成分：化學(xué)成分C(％)Si(％)Mn(％)N(％)Al(％)Ti(％)目標(biāo)值0.0080.010.130.0040.0250.042控制方法：板坯頭部加熱溫度1128℃，尾部加熱溫度1110℃，加熱時(shí)間168min。精軋人口溫度857℃，精軋工序的軋制速度最小值5.6m/s，最大值6.4m/s，精軋出口通長的軋制頭尾速度差控制在0.8m/s，加速度0.02m/s2，精軋F(tuán)1-F7通長投入軋制潤滑，F(xiàn)1到F7的潤滑油用量分別為80.8ml/min、82.9ml/min、81.6ml/min、82.4ml/min、81.8ml/min、83.2ml/min、82.6ml/min，根據(jù)軋制過程的溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整精軋機(jī)架間的冷卻水量。熱軋成品的頭部中部尾部的屈服強(qiáng)度分別為：217Mpa、215Mpa、216Mpa；抗拉強(qiáng)度分別為：304Mpa、306Mpa、303Mpa；斷后延伸率分別為39％、41％、42％。實(shí)施例五：板坯化學(xué)成分：控制方法：板坯頭部加熱溫度1110℃，尾部加熱溫度1095℃，加熱時(shí)間166min。精軋入口溫度824℃，精軋工序的軋制速度最小值7.8m/s，最大值8.6m/s，精軋出口通長的軋制頭尾速度差控制在0.8m/s，加速度0.02m/s2，精軋F(tuán)1-F7通長投入軋制潤滑，F(xiàn)1到F7的潤滑油用量分別為80.8ml/min、82.1ml/min、83.0ml/min、81.9ml/min、80.7ml/min、81.6ml/min、82.4ml/min，根據(jù)軋制過程的溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整精軋機(jī)架間的冷卻水量。熱軋成品的頭部中部尾部的屈服強(qiáng)度分別為：215Mpa、218Mpa、219Mpa；抗拉強(qiáng)度分別為：314Mpa、317Mpa、318Mpa；斷后延伸率分別為41％、41％、40％。最后所應(yīng)說明的是，以上具體實(shí)施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁1 2 3