一种基于薄板坯流程的微钛强化热轧冲压用钢带的生产方法

摘要

本发明公开了一种基于薄板坯流程的微钛强化热轧冲压用钢带的生产方法，属于冶金板材技术领域。其化学成分及重量百分比为：C：0.04-0.06%；Si：≤0.03%；Mn：1.30-1.50%；P：≤0.020%；S：≤0.008%；Ti：0.020-0.040%；Als：0.020-0.040%；N：≤0.0050%，Fe及不可避免的残余元素；采用工艺：转炉冶炼→LF炉精炼→连铸→加热炉加热→粗轧前高压水除鳞→2机架粗轧→精轧前高压水除鳞→5机架精轧→层流冷却→卷取。本发明通过低碳、高锰、微钛强化的成分设计及合理的连铸、加热、轧制、冷却工艺，生产出一种冷成型及焊接性能良好的微钛强化热轧冲压用钢带。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金板材生产技术领域，尤其是一种基于薄板坯流程的微钛强化热轧冲压用钢带的生产方法。

背景技术

热轧冲压用钢带普遍应用于汽车行业，需具备良好的冷成型性能，如较低的屈强比、较高的延伸率、较高的扩孔率等，因此一般采用低碳成分设计，对于强度级别较高的钢种，例如抗拉强度超过430MPa的钢种，若不添加微合金元素，仅靠碳锰固溶强化，则性能稳定性难以保证，若添加微合金元素Nb，即通过其细化晶粒的作用保证强度，则会出现屈强比较高、不利于冲压成型的现象，因此需设计一种化学成分，使钢带同时具有较高的强度和较好的塑性。此外，为适应汽车行业节能、减排、降耗的需要，轻量化成为其发展趋势，对于较薄规格产品，尤其是厚度≤2.5mm的产品需求量日益增大，而常规板坯流程生产此类产品的难度较大，因此需选用薄板坯流程，即在薄板坯流程上开发出一种同时具有较高强度和较好塑性的热轧冲压用钢带，同时保证连铸、轧制工艺的稳定性。

发明内容

本发明提供一种基于薄板坯流程的微钛强化热轧冲压用钢带的生产方法，通过采用低碳、高锰、微钛强化的成分设计及合理的连铸、加热、轧制、冷却工艺，生产出一种冷成型及焊接性能良好的微钛强化热轧冲压用钢带。

本发明所采取的技术方案是：

一种基于薄板坯流程的微钛强化热轧冲压用钢带的生产方法，其化学成分设计采用低碳、高锰、微钛强化的成分设计体系，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.04-0.06%；Si：≤0.03%；Mn：1.30-1.50%；P：≤0.020%；S：≤0.008%；Ti：0.020-0.040%；Als：0.020-0.040%；N：≤0.0050%，其它为Fe及不可避免的残余元素；

采用下述工艺：转炉冶炼→LF炉精炼→连铸→加热炉加热→粗轧前高压水除鳞→2机架粗轧→精轧前高压水除鳞→5机架精轧→层流冷却→卷取。

连铸采用液芯压下，铸坯厚度70-75mm，拉速控制在3.8-4.5米/分，中包温度1555-1565℃，结晶器采用平板型，保护渣碱度1.3，二冷采用弱冷模式, 矫直温度≥850℃。

加热炉遵循板坯加热-均热-保温制度，在炉时间25-35min，出炉温度1150～1250℃，保证板坯加热均匀，无明显黑斑，通长方向、坯宽方向上温差不超过30℃；

粗轧前高压水除鳞，除鳞水压力≥28MPa；

2机架粗轧，粗轧机需具备大功率压下能力，压下率达到60%以上，从而有效降低精轧机的轧制负荷，缓解精轧机组的压力；

精轧前高压水除鳞，除鳞水压力≥25MPa；

5机架精轧，需减少温降，保证轧制速度，终轧温度控制在840-860℃；

层流冷却，采用前段冷却、尾部微调的方式，平均冷却速度控制在30～70℃/s，带钢头部10米不冷却，并开启侧喷进行层冷辊道的边部吹扫；

卷取温度控制在：580-620℃。

本发明采用低碳、高锰、微钛强化的成分设计及合理的连铸、加热、轧制、冷却工艺，生产出一种冷成型及焊接性能良好、抗拉强度430-550Mpa级热轧冲压用钢带，厚度范围1.8-8.0mm。

碳是钢中最经济且最有效的强化元素，但对钢的韧性、塑形、成型性和焊接性等产生不利的影响，本发明采用低碳成分设计，使钢的焊接性和冷成型性得到保证，而强度的不足通过微合金化和控轧控冷工艺来弥补。

锰可通过固溶强化来提高钢的强度。Mn促进碳氮化物析出相在加热过程的溶解，抑制析出相在轧制时候的析出，采用高锰设计有利于保持较多的析出元素在轧后的冷却过程中在铁素体中析出，加强析出强化。此外，Mn可扩大奥氏体区，降低过冷奥氏体的转变温度，有利于相变组织的细化，可提高钢的韧性、降低韧脆转变温度。

钛可以产生中等程度的晶粒细化及强烈的沉淀强化作用，钛的化学活性很强，易与钢中的C、N等形成化合物，为了降低钢中固溶氮含量，通常采用微钛处理使钢中的氮被钛固定，同时，TiN可有效阻止奥氏体晶粒在加热过程中的长大，起直接强化作用。

本发明采用低碳、高锰、微钛的成分设计可使钢材在保证一定强度的同时具有良好的塑性和可焊接性，从而保证其具有良好的冷成型性能。

本发明对连铸、加热、轧制、冷却等工艺进行优化，防止钢板中产生气泡、分层、裂纹等缺陷，促进奥氏体向铁素体、珠光体转变，加上材料成分的设计，更进一步增强钢材各方面的性能。

另外，本发明通过结晶器窄边形状、保护渣、二冷强度、矫直温度的选择保证连铸工艺稳定和铸坯表面质量，通过控制终轧温度、卷取温度保证显微组织适宜，从而使钢带同时具备较高的强度和较好的塑性。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明通过采用低碳、高锰、微钛强化的成分设计及合理的连铸、加热、轧制、冷却工艺，生产出一种冷成型及焊接性能良好、抗拉强度430-550Mpa级热轧冲压用钢带。

2、通过结晶器窄边形状、保护渣、二冷强度、矫直温度的选择保证连铸工艺稳定和铸坯表面质量，通过控制终轧温度、卷取温度保证显微组织适宜，从而使钢带同时具备较高的强度和较好的塑性。

具体实施方式

本发明各实施例按照以下步骤进行：

转炉冶炼→LF炉精炼→连铸→加热炉加热→粗轧前高压水除鳞→2机架粗轧→精轧前高压水除鳞→5机架精轧→层流冷却→卷取，并控制如下参数：

连铸采用液芯压下，铸坯厚度70-75mm，拉速控制在3.8-4.5米/分，中包温度1555-1565℃，结晶器采用平板型，保护渣碱度1.3，二冷采用弱冷模式，矫直温度≥850℃；

加热炉遵循板坯加热-均热-保温制度，在炉时间25-35min，出炉温度1150～1250℃，保证板坯加热均匀，无明显黑斑，通长方向、坯宽方向上温差不超过30℃；

粗轧前高压水除鳞压力≥28MPa；

2机架粗轧总压下率达到60%以上，粗轧出口温度为1050-1150℃；

精轧前高压水除鳞压力≥25MPa；

5机架精轧出口温度即终轧温度控制在840-860℃；

层流冷却采用前段冷却、尾部微调的方式，平均冷却速度控制在30～70℃/s，带钢头部10米不冷却，并开启侧喷进行层冷辊道的边部吹扫；

卷取温度控制在580-620℃。

实施例1- 6化学成分取值见表1；

实施例1- 6主要工艺参数见表2；

实施例1- 6钢带力学性能及成型性能见表3；

表1 实施例1-6化学成分取值（wt%）

表2实施例1-6主要工艺参数

表3实施例1-6钢带力学性能及成型性能