一种薄规格电梯用钢及其铁素体区轧制工艺和应用

摘要

本发明涉及钢铁技术领域，具体涉及一种薄规格电梯用钢及其铁素体区轧制工艺和应用，所述电梯用钢的化学成分为C：0.01％～0.05％、Si：0.01％～0.05％、Mn：0.10％～0.50％、S≤0.015％、P≤0.015％、N≤0.006％、Ti≤0.0030％、Nb≤0.0035％、Alt：0.015％～0.040％，余量为Fe，基体组织为铁素体+渗碳体，厚度为0.9～2.0mm；所述铁素体区轧制工艺包括选择原材料、无头带钢轧制和酸洗平整；所述薄规格电梯用钢可用于制作电梯层门。本发明通过稳定的铁素体区轧制保证了薄规格电梯用钢的力学性能和加工板形，实现了电梯行业薄规格钢的“以热代冷”。

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁技术领域，具体涉及一种薄规格电梯用钢及其铁素体区轧制工艺和应用。

背景技术

电梯用钢对钢材表面质量、板形要求高，且为满足使用需要，电梯用钢厚度一般需控制在0.9～2.0mm范围内。目前采用冷轧方式生产电梯用钢的工艺较为成熟，成本也相对偏高，基于电梯行业竞争激烈、利润低的现状，急迫需要一种价格更为低廉的产品代替冷轧带钢。

“以热代冷”是目前电梯用钢生产工艺发展的主要方向之一，但尚未取得实质性进展。传统热轧和CSP工艺是两种常见的热轧方法，由于该两种方法均不是无头轧制，因此无法实现轧制温度的精确控制，板坯头尾温差可达到±50℃；另一方面传统热轧和CSP工艺在生产规格上也存在一定的局限性，传统热轧最薄轧制厚度为1.5mm，CSP最薄轧制厚度为1.2mm，不能满足电梯用钢厚度小于1.2mm时的要求。ESP生产奥氏体轧制产品是电梯用钢“以热代冷”的又一尝试，ESP工艺的无头轧制特点提升了轧制温度的控制精度，板坯头尾温差大的问题得到明显改善；在厚度规格方面，ESP最薄轧制厚度为0.8mm，可满足电梯用钢0.9～2.0mm的规格需求。但ESP生产的奥氏体产品容易出现残存内应力过大、切割后板形差的问题，在电梯行业应用中亦发生了不平度超标、折弯不到位的现象，严重影响ESP轧制产品的推广应用。

发明内容

针对ESP轧制生产的奥氏体产品在电梯行业“以热代冷”过程中，由于自身性能不足，出现了折弯回弹、角度偏差的问题以及由于板形差、特别是切割后易出现翘曲，造成不平度超标的问题，本发明提供一种薄规格电梯用钢及其铁素体区轧制工艺和应用，通过稳定的铁素体区轧制保证了薄规格电梯用钢的力学性能和加工板形，与ESP工艺轧制的奥氏体产品相比，本发明提供的薄规格电梯用钢内应力降低、板形改善、折弯性能好，实现了电梯行业0.9～2.0mm薄规格钢的“以热代冷”，可大量替代传统冷轧板，显著降低了电梯厂家的采购成本。

第一方面，本发明提供一种薄规格电梯用钢，所述电梯用钢的化学成分为C：0.01％～0.05％、Si：0.01％～0.05％、Mn：0.10％～0.50％、S≤0.015％、P≤0.015％、N≤0.006％、Ti≤0.0030％、Nb≤0.0035％、Alt：0.015％～0.040％，余量为Fe；

所述电梯用钢的基体组织为铁素体+渗碳体；

所述电梯用钢厚度为0.9～2.0mm。

第二方面，本发明还提供一种上述薄规格电梯用钢在制作电梯层门上的应用。

第三方面，为保证该薄规格电梯用钢获得稳定的铁素体+渗碳体基体组织，必须保证采用铁素体区轧制工艺，因此本发明还提供一种薄规格电梯用钢铁素体区轧制工艺，所述铁素体区轧制工艺包括如下步骤：

(1)选择原材料，所述原材料化学成分重量百分比为：

C：0.01％～0.05％、Si：0.01％～0.05％、Mn：0.10％～0.50％、S≤0.015％、P≤0.015％、N≤0.006％、Ti≤0.0030％、Nb≤0.0035％、Alt：0.015％～0.040％，余量为Fe；

(2)上述原材料冶炼后形成的钢水经无头带钢轧制生产线的连铸上线，经粗轧、感应加热、精轧生产成热轧带钢，所述热轧带钢的厚度为0.9～2.0mm，其中粗轧入口温度不低于900℃，感应加热出口温度不高于1120℃，精轧出口温度在720～820℃之间；

(3)热轧带钢冷却至室温后，运送至连续酸洗平整线进行后续处理，然后包装存放。

进一步的，步骤(2)的粗轧出口温度在910～970℃之间。

进一步的，步骤(2)的热轧带钢出精轧后进行层流冷却，上下表面冷却速率为50％，层流冷却后对热轧带钢进行卷取。

进一步的，步骤(2)的层流冷却采用后段冷却，所述后段冷却是指当热轧带钢离开精轧机出口的距离超过精轧机出口到卷取机之间距离的一半后，对超出的热轧带钢进行层流冷却。

进一步的，步骤(3)的后续处理按顺序依次包括一次拉矫、破鳞、酸洗、漂洗、烘干、平整、二次拉矫、卷取。

进一步的，步骤(3)的一次拉矫延伸率为0.4％、破鳞延伸率为0.6％、平整延伸率为1.0％。

进一步的，步骤(3)的酸洗处理参数包括：酸槽HCl含量为58g/L、总酸度为200g/L、酸洗温度为75℃；

漂洗处理参数包括：漂洗水流量为6000L/h、漂洗泵压力为300Mpa、漂洗水温度为55℃、烘干箱温度为120℃。

本发明的有益效果在于，

本发明电梯用钢的成分设计基于以下原理：

C：0.01％～0.05％，C为提高材料强度和降低延伸率的重要元素，合理的成分设计可保证带钢的可轧性和急成形性能，同时最大限度降低生产成本；

Si：0.01％～0.05％，具有较好的脱氧效果，在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，能够有效抑制碳化物的析出，但过高则会降低钢的成形性能和焊接性能；

Mn：0.10％～0.50％，Mn可强烈推迟珠光体转变，但过高可使得晶粒粗化，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能，Mn含量增加还会提高马氏体淬透性，不利于延伸率；

加入的微量Ti、Nb可与钢中间隙固溶的N、C原子结合，形成Ti、Nb与N、C的第二相析出，减少间隙状态的C、N原子，从而使“柯氏气团”无法形成，因此Ti、Nb可起到消除因C、N原子析出产生的时效的作用。

本发明提供的薄规格电梯用钢铁素体区轧制工艺原理可靠、步骤简单、生产成本低、能耗低、环境污染小，具有非常广泛的应用前景。采用本发明轧制工艺生产的电梯用钢，厚度0.9～2.0mm，屈服极限≤260MPa，平均屈服强度＝235Mpa，抗拉强度＝300～400Mpa，延伸率≥32％，性能优异，质量良好，尺寸公差稳定；同时内应力得以降低，切割后板形保持良好，可应用于电梯配件行业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1薄规格电梯用钢的表面金相照片；

图2是实施例1薄规格电梯用钢的心部金相照片；

图3是实施例2薄规格电梯用钢的表面金相照片；

图4是实施例2薄规格电梯用钢的心部金相照片。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种厚度为1.0mm的薄规格电梯用钢，化学成分为C：0.035％、Si：0.031％、Mn：0.14％、S：0.010％、P：0.010％、N：0.004％、Ti：0.0016％、Nb：0.00296％、Alt：0.038％，余量为Fe；该电梯用钢的基体组织为铁素体+渗碳体(如图1、2所示)。

该电梯用钢采用铁素体区轧制工艺制得，具体包括如下步骤：

(1)根据设计化学成分选择原材料；

(2)原材料冶炼后形成的钢水经无头带钢轧制生产线的连铸上线，经粗轧、感应加热、精轧生产成热轧带钢，所述热轧带钢的厚度为1.0mm，其中粗轧入口温度为950±30℃，粗轧出口温度为940±30℃，感应加热出口温度为1030±50℃，精轧出口温度为790±30℃；

精轧机出口到卷取机之间距离为60m，由卷取机向精轧机出口方向30m范围内设置层流冷却装置，对出精轧后的热轧带钢进行层流冷却，上下表面冷却速率为50％，层流冷却后对热轧带钢进行卷取；

(3)热轧带钢冷却至室温后，运送至连续酸洗平整线依次进行一次拉矫、破鳞、酸洗、漂洗、烘干、平整、二次拉矫、卷取的后续处理，然后包装存放；

其中一次拉矫延伸率为0.4％、破鳞延伸率为0.6％、平整延伸率为1.0％，酸洗处理参数包括：酸槽HCl含量为58g/L、总酸度为200g/L、酸洗温度为75℃，漂洗处理参数包括：漂洗水流量为6000L/h、漂洗泵压力为300Mpa、漂洗水温度为55℃、烘干箱温度为120℃。

实施例2

一种厚度为1.5mm的薄规格电梯用钢，化学成分为C：0.022％、Si：0.028％、Mn：0.15％、S：0.010％、P：0.010％、N：0.004％、Ti：0.0019％、Nb：0.00282％、Alt：0.028％，余量为Fe；该电梯用钢的基体组织为铁素体+渗碳体(如图3、4所示)。

该电梯用钢采用铁素体区轧制工艺制得，具体包括如下步骤：

(1)根据设计化学成分选择原材料；

(2)原材料冶炼后形成的钢水经无头带钢轧制生产线的连铸上线，经粗轧、感应加热、精轧生产成热轧带钢，所述热轧带钢的厚度为1.5mm，其中粗轧入口温度为950±40℃，粗轧出口温度为940±30℃，感应加热出口温度为1050±50℃，精轧出口温度为780±40℃；

精轧机出口到卷取机之间距离为60m，由卷取机向精轧机出口方向30m范围内设置层流冷却装置，对出精轧后的热轧带钢进行层流冷却，上下表面冷却速率为50％，层流冷却后对热轧带钢进行卷取；

(3)热轧带钢冷却至室温后，运送至连续酸洗平整线依次进行一次拉矫、破鳞、酸洗、漂洗、烘干、平整、二次拉矫、卷取的后续处理，然后包装存放；

其中一次拉矫延伸率为0.4％、破鳞延伸率为0.6％、平整延伸率为1.0％，酸洗处理参数包括：酸槽HCl含量为58g/L、总酸度为200g/L、酸洗温度为75℃，漂洗处理参数包括：漂洗水流量为6000L/h、漂洗泵压力为300Mpa、漂洗水温度为55℃、烘干箱温度为120℃。

对实施例1、2薄规格电梯用钢的力学性能进行测试，测试结果如下表1所示。由表1可以看出，本发明薄规格电梯用钢的屈服强度较现有技术CN106282796A生产的奥氏体电梯用钢明显降低，因此加工性能得以明显改善。

表1实施例1、2薄规格电梯用钢的力学性能

为验证本发明薄规格电梯用钢内应力的改善情况，对采用本发明铁素体区轧制工艺生产的铁素体电梯用钢以及现有技术CN106282796A生产的奥氏体电梯用钢各20卷分别进行分条，统计各卷分条后长度差(最长条与最短条)，并根据公式长度差率＝分条后的长度差/母卷长度计算长度差率，结果如下表2、3所示，通过两个钢种分条纵切后的长度差率对比(铁素体轧制为0.27％、奥氏体轧制为0.41％)可以看出，本发明薄规格电梯用钢的内应力更小，钢板在切割后的不平度可以满足电梯层门的要求。

表2铁素体电梯用钢分条情况统计结果

表3奥氏体电梯用钢分条情况统计结果

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。