一种50Mn热轧窄带钢及其制备方法

摘要

本发明提供了一种50Mn热轧窄带钢及其制备方法，属于冶金技术领域。本发明通过控制加热温度，配合两次除鳞工艺，可以有效降低50Mn热轧窄带钢表面的氧化铁皮厚度；先后进行的粗轧和精轧，可以有效细化晶粒，提高带状组织中的带间距，降低带状组织级别；通过对精轧坯依次进行超快冷、链板冷却、卷取水冷和卷取，弥补了窄带钢生产线不具备层流冷却的不足，进一步降低了50Mn钢的带状组织级别，提高了50Mn钢的抗拉强度。实施例的结果显示，本发明提供的制备方法制备的50Mn热轧窄带钢的带状组织级别≤0.5级、氧化铁皮厚度≤10μm、抗拉强度≥720MPa。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种50Mn热轧窄带钢及其制备方法。

背景技术

50Mn钢是一种优质碳素结构钢，其强度、弹性和硬度均较高，广泛应用于承受应力零件、高耐磨零件、高应力零件的制作。50Mn钢由于Mn含量较高，轧制过程中易出现铁素体/珠光体的带状组织，带状组织的存在造成钢材的组织不均匀，并影响钢材性能，形成各向异性，降低钢的塑性、冲击韧性和断面收缩率，不利于深加工处理。同时50Mn钢中的Si含量普遍≥0.20％，以常规的热轧工艺轧制出的钢材易出现“红锈”，造成氧化铁皮酸洗困难，导致冷轧过程中的酸洗消耗增加，与国家的节能减排及可持续发展战略相违。

目前国内具备50Mn钢生产能力的厂家均为中宽带钢生产线，而50Mn热轧窄带钢生产线因其不具备层流冷却系统，无法有效控制轧后温度，生产出的50Mn热轧窄带钢普遍存在带状组织级别高、带钢酸洗不净等缺陷，无法实现大规模的稳定生产，而采用降低50Mn钢中Mn含量的方式虽然能够降低带状组织级别，但是Mn含量的降低会造成轧后带钢抗拉强度降低，力学性能指标不能满足使用要求。因此，需要提供一种带状组织级别低同时力学性能优异的50Mn热轧窄带钢的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种50Mn热轧窄带钢及其制备方法，本发明提供的制备方法能够降低带状组织级别，在确保50Mn热轧窄带钢力学性能的前提下，提高酸洗效果。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种50Mn热轧窄带钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)将50Mn钢坯进行加热，得到待轧钢坯；所述加热包括依次进行的一段加热、二段加热和均热段；所述一段加热的温度为1000～1030℃；所述二段加热的温度为1140～1160℃，所述均热段的温度为1200～1220℃；

(2)将所述步骤(1)的待轧钢坯依次进行第一道次除鳞、粗轧、第二道次除鳞和精轧，得到精轧坯；

(3)将所述步骤(2)的精轧坯依次进行超快冷、链板冷却、卷取水冷和卷取，得到50Mn热轧窄带钢。

优选地，按重量百分比计，所述50Mn热轧窄带钢的成分包括：C：0.48～0.53％，Si：0.20～0.26％，Mn：0.73～0.80％，P：≤0.035％，S：≤0.025％，Cr：≤0.10％，Ni：≤0.10％，Cu：≤0.10％和余量的铁。

优选地，所述步骤(1)中一段加热的时间为32～36min，二段加热的时间为43～50min，均热段的时间为20～24min。

优选地，所述步骤(2)中第一道次除鳞和第二道次除鳞为高压水除鳞，所述第一道次除鳞和第二道次除鳞的水压独立地为17～19MPa。

优选地，所述步骤(2)中粗轧的入口温度为1185～1205℃，出口温度为1180～1195℃。

优选地，所述步骤(2)中精轧的入口温度为1130～1160℃，出口温度为910～930℃。

优选地，所述步骤(3)中超快冷的冷却速率为80～120℃/s，超快冷的水压为0.7～0.9MPa。

优选地，所述步骤(3)中卷取水冷的水压为0.20～0.21MPa。

优选地，所述步骤(3)中卷取速度为1.9～2.1m/s，卷取的温度为640～660℃。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的50Mn热轧窄带钢，所述50Mn热轧窄带钢的带状组织级别≤0.5级，氧化铁皮厚度≤10μm。

本发明提供了一种50Mn热轧窄带钢的制备方法，包括以下步骤：(1)将50Mn钢坯进行加热，得到待轧钢坯；所述加热包括依次进行的一段加热、二段加热和均热段；所述一段加热的温度为1000～1030℃；所述二段加热的温度为1140～1160℃，所述均热段的温度为1200～1220℃；(2)将所述步骤(1)的待轧钢坯依次进行第一道次除鳞、粗轧、第二道次除鳞和精轧，得到精轧坯；(3)将所述步骤(2)的精轧坯依次进行超快冷、链板冷却、卷取水冷和卷取，得到50Mn热轧窄带钢。本发明通过控制加热温度，配合两次除鳞工艺，可以有效降低50Mn热轧窄带钢表面的氧化铁皮厚度；先后进行的粗轧和精轧，可以有效细化晶粒，提高带状组织中的带间距，降低带状组织级别；通过对精轧坯依次进行超快冷、链板冷却、卷取水冷和卷取，弥补了窄带钢生产线不具备层流冷却的不足，进一步降低了50Mn钢的带状组织级别，提高了50Mn钢的抗拉强度。实施例的结果显示，本发明提供的制备方法制备的50Mn热轧窄带钢的带状组织级别≤0.5级、氧化铁皮厚度≤10μm、抗拉强度≥720MPa。

本发明的制备方法实施难度小，适宜工业化生产，克服了窄带钢生产线无法大规模稳定生产力学性能优异的50Mn钢的技术瓶颈。

附图说明

图1为实施例1中50Mn热轧窄带钢的金相组织形貌图；

图2为实施例1中50Mn热轧窄带钢的氧化铁皮厚度形貌图；

图3为实施例2中50Mn热轧窄带钢的金相组织形貌图；

图4为实施例2中50Mn热轧窄带钢的氧化铁皮厚度形貌图；

图5为实施例3中50Mn热轧窄带钢的金相组织形貌图；

图6为实施例3中50Mn热轧窄带钢的氧化铁皮厚度形貌图；

图7为对比例1中50Mn钢的金相组织形貌图；

图8为对比例1中50Mn钢的氧化铁皮厚度形貌图。

具体实施方式

本发明提供了一种50Mn热轧窄带钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)将50Mn钢坯进行加热，得到待轧钢坯；所述加热包括依次进行的一段加热、二段加热和均热段；所述一段加热的温度为1000～1030℃；所述二段加热的温度为1140～1160℃，所述均热段的温度为1200～1220℃；

(2)将所述步骤(1)的待轧钢坯依次进行第一道次除鳞、粗轧、第二道次除鳞和精轧，得到精轧坯；

(3)将所述步骤(2)的精轧坯依次进行超快冷、链板冷却、卷取水冷和卷取，得到50Mn热轧窄带钢。

本发明将50Mn钢坯进行加热，得到待轧钢坯。

在本发明中，按重量百分比计，所述50Mn热轧窄带钢的成分优选包括：C：0.48～0.53％，Si：0.20～0.26％，Mn：0.73～0.80％，P：≤0.035％，S：≤0.025％，Cr：≤0.10％，Ni：≤0.10％，Cu：≤0.10％和余量的铁，更优选为C：0.50％，Si：0.23％，Mn：0.75％，P：≤0.030％，S：≤0.020％，Cr：≤0.10％，Ni：≤0.10％，Cu：≤0.10％和余量的铁。本发明通过优化50Mn热轧窄带钢的成分和含量，进一步提高了50Mn热轧窄带钢的力学性能。

在本发明中，所述50Mn钢坯优选为铸态坯体。在本发明中，所述50Mn钢坯的形状优选为矩形；所述矩形的长度优选为8000～9000mm，更优选为8550mm；所述矩形的宽度优选为300～350mm，更优选为330mm；所述矩形的厚度优选为150mm。本发明采用矩形坯进行加工，便于后续的轧制。

在本发明中，所述加热包括依次进行的一段加热、二段加热和均热段。在本发明中，所述一段加热的温度为1000～1030℃，优选为1020℃；所述一段加热的时间优选为32～36min，更优选为35min；所述二段加热的温度为1140～1160℃，优选为1150℃；所述二段加热的时间优选为43～50min，更优选为45min；所述均热段的温度为1200～1220℃，优选为1210℃；所述均热段的时间优选为20～24min，更优选为22min。在本发明中，所述加热的总时间优选为95～110min，更优选为100～105min。本发明采用三段加热的方式，可以避免合金中Fe

得到待轧钢坯后，本发明将所述待轧钢坯依次进行第一道次除鳞、粗轧、第二道次除鳞和精轧，得到精轧坯。

在本发明中，所述第一道次除鳞和第二道次除鳞优选为高压水除鳞；所述第一道次除鳞和第二道次除鳞的水压独立地优选为17～19MPa，更优选为18MPa。本发明对所述第一道次除鳞和第二道次除鳞的时间没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识判断即可。本发明通过两次除鳞工艺，可以有效提高氧化铁皮的剥离性，降低50Mn热轧窄带钢表面的氧化铁皮厚度。

在本发明中，所述粗轧的入口温度优选为1185～1205℃，更优选为1190℃；所述粗轧的出口温度优选为1180～1195℃，更优选为1180～1190℃。在本发明中，所述粗轧的道次优选为4～6道次，更优选为5道次。本发明对所述粗轧的单道次变形量没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识判断即可。本发明通过对钢坯进行粗轧，可以使钢坯中的粗大晶粒初步破碎，提高坯体的表面质量。

在本发明中，所述精轧的入口温度优选为1130～1160℃，更优选为1150℃；所述精轧的出口温度优选为910～930℃，更优选为920℃。在本发明中，所述精轧的道次优选为8～10道次，更优选为9道次。在本发明中，所述待轧钢坯经过粗轧和精轧后的总变形量优选为≥83％，更优选为≥85％。本发明对所述精轧的单道次变形量没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识判断即可。本发明通过对坯体进行精轧，可以使坯体内部的晶粒进一步破碎，从而细化组织结构，提高带状组织中的带间距，降低带状组织级别。

得到精轧坯后，本发明将所述精轧坯依次进行超快冷、链板冷却、卷取水冷和卷取，得到50Mn热轧窄带钢。

在本发明中，所述超快冷的冷却速率优选为80～120℃/s，更优选为90～110℃，最优选为100℃；所述超快冷的水压优选为0.7～0.9MPa，更优选为0.8MPa。本发明采用超快冷的方式可以避免坯体中的晶粒长大，得到细小晶粒的50Mn钢。

在本发明中，所述超快冷后的钢板温度优选为800～820℃，更优选为810～815℃。

在本发明中，所述链板冷却中链板运行速度优选为0.6～1m/s，更优选为0.8m/s；所述链板冷却的方式优选为水雾冷却，所述水雾冷却的水压优选为0.13～0.15MPa，更优选为0.14MPa。本发明通过在链板上设置的水雾冷却，可以弥补不具备层流冷却的不足，对带钢进行降温。

在本发明中，所述链板冷却前的钢板温度优选为750～770℃，更优选为760～765℃；所述链板冷却后的钢板温度优选为720～740℃，更优选为730～735℃。

在本发明中，所述卷取水冷的水压优选为0.20～0.21MPa。本发明通过控制卷取水冷的水压，可以避免因冷速过快造成马氏体等异常组织的生成。

在本发明中，所述卷取速度优选为1.9～2.1m/s，更优选为2.0m/s；所述卷取的温度优选为640～660℃，更优选为650℃。

本发明通过对精轧坯依次进行超快冷、链板冷却、卷取水冷和卷取，弥补了窄带钢生产线不具备层流冷却的不足，进一步降低了50Mn钢的带状组织级别，提高了50Mn钢的抗拉强度。

本发明的制备工艺简单，不需要购买特殊的设备，适于工业大规模生产。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的50Mn热轧窄带钢，所述50Mn热轧窄带钢的带状组织级别≤0.5级，氧化铁皮厚度≤10μm。

本发明提供的50Mn热轧窄带钢的带状组织级别低，且氧化铁皮厚度薄，同时具有较高的抗拉强度，可以用于承受应力零件、高耐磨零件、高应力零件的制作。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

50Mn热轧窄带钢的制备方法，由以下步骤组成：

(1)将长8550mm、宽330mm、厚150mm的50Mn矩形钢坯进行加热，得到待轧钢坯；所述加热为依次进行的一段加热、二段加热和均热段；所述一段加热的温度为1025℃，加热时间为34min；所述二段加热的温度为1157℃，加热时间为50min；所述均热段的温度为1212℃，加热时间为24min，总加热时间为108min；

(2)将所述步骤(1)的待轧钢坯依次进行第一道次除鳞、粗轧、第二道次除鳞和精轧，得到精轧坯；所述第一道次除鳞的水压为18.2MPa；所述粗轧的入口温度为1196℃，出口温度为1190℃，道次为5道次，粗轧后的坯体厚度为26.2mm；所述第二道次除鳞的水压为18.5MPa；所述精轧的精轧入口温度1157℃，出口温度为920℃，道次为9道次；所述待轧钢坯经过粗轧和精轧后，总变形量为83％；

(3)将所述步骤(2)的精轧坯依次进行超快冷、链板冷却、卷取水冷和卷取，得到50Mn热轧窄带钢；所述超快速冷却的水压为0.90MPa，冷却速率为100℃/s，超快冷后的钢板温度为810℃；链板冷却前的钢板温度为762℃，链板冷却过程中链板的运行速度为0.8m/s，链板冷却时的水雾压力为0.15MPa，链板冷却后的钢板温度为731℃；所述卷取冷却的水压为0.20MPa；所述卷取的速度为1.9m/s，卷取的温度为658℃。

本实施例得到的50Mn热轧窄带钢的成分按质量百分比计为：C：0.48％，Si：0.23％，Mn：0.80％，P：0.020％，S：0.018％，Cr：0.03％，Ni：0.03％，Cu：0.06％和余量的铁。

本实施例得到的50Mn热轧窄带钢的带状组织级别为0.5级，氧化铁皮厚度为8.29μm，抗拉强度为754MPa。

实施例2

50Mn热轧窄带钢的制备方法，由以下步骤组成：

(1)将长8550mm、宽330mm、厚150mm的50Mn矩形钢坯进行加热，得到待轧钢坯；所述加热为依次进行的一段加热、二段加热和均热段；所述一段加热的温度为1002℃，加热时间为36min；所述二段加热的温度为1141℃，加热时间为50min；所述均热段的温度为1205℃，加热时间为24min，总加热时间为110min；

(2)将所述步骤(1)的待轧钢坯依次进行第一道次除鳞、粗轧、第二道次除鳞和精轧，得到精轧坯；所述第一道次除鳞的水压为17.9MPa；所述粗轧的入口温度为1188℃，出口温度为1182℃，道次为5道次，粗轧后的坯体厚度为25.6mm；所述第二道次除鳞的水压为18.9MPa；所述精轧的精轧入口温度1134℃，出口温度为911℃，道次为9道次；所述待轧钢坯经过粗轧和精轧后，总变形量为83％；

(3)将所述步骤(2)的精轧坯依次进行超快冷、链板冷却、卷取水冷和卷取，得到50Mn热轧窄带钢；所述超快速冷却的水压为0.71MPa，冷却速率为100℃/s，超快冷后的钢板温度为802℃；链板冷却前的钢板温度为751℃，链板冷却过程中链板的运行速度为0.8m/s，链板冷却时的水雾压力为0.15MPa，链板冷却后的钢板温度为722℃；所述卷取冷却的水压为0.21MPa；所述卷取的速度为2.1m/s，卷取的温度为652℃。

本实施例得到的50Mn热轧窄带钢的成分按质量百分比计为：C：0.53％，Si：0.20％，Mn：0.73％，P：0.015％，S：0.010％，Cr：0.07％，Ni：0.04％，Cu：0.02％和余量的铁。

本实施例得到的50Mn热轧窄带钢无带状组织，氧化铁皮厚度为7.95μm，抗拉强度为778MPa。

实施例3

50Mn热轧窄带钢的制备方法，由以下步骤组成：

(1)将长8550mm、宽330mm、厚150mm的50Mn矩形钢坯进行加热，得到待轧钢坯；所述加热为依次进行的一段加热、二段加热和均热段；所述一段加热的温度为1017℃，加热时间为32min；所述二段加热的温度为1150℃，加热时间为44min；所述均热段的温度为1220℃，加热时间为20min，总加热时间为96min；

(2)将所述步骤(1)的待轧钢坯依次进行第一道次除鳞、粗轧、第二道次除鳞和精轧，得到精轧坯；所述第一道次除鳞的水压为17.2MPa；所述粗轧的入口温度为1195℃，出口温度为1187℃，道次为5道次，粗轧后的坯体厚度为26.5mm；所述第二道次除鳞的水压为18.8MPa；所述精轧的精轧入口温度1145℃，出口温度为927℃，道次为9道次；所述待轧钢坯经过粗轧和精轧后，总变形量为83％；

(3)将所述步骤(2)的精轧坯依次进行超快冷、链板冷却、卷取水冷和卷取，得到50Mn热轧窄带钢；所述超快速冷却的水压为0.90MPa，冷却速率为100℃/s，超快冷后的钢板温度为819℃；链板冷却前的钢板温度为767℃，链板冷却过程中链板的运行速度为0.8m/s，链板冷却时的水雾压力为0.15MPa，链板冷却后的钢板温度为738℃；所述卷取冷却的水压为0.20MPa；所述卷取的速度为1.9m/s，卷取的温度为658℃。

本实施例得到的50Mn热轧窄带钢的成分按质量百分比计为：C：0.52％，Si：0.26％，Mn：0.77％，P：0.032％，S：0.007％，Cr：0.01％，Ni：0.08％，Cu：0.02％和余量的铁。

本实施例得到的50Mn热轧窄带钢无带状组织，氧化铁皮厚度为7.83μm，抗拉强度为762MPa。

对比例1

50Mn钢的制备方法，由以下步骤组成：

(1)将长8550mm、宽330mm、厚150mm的50Mn矩形钢坯进行加热，得到待轧钢坯；所述加热为依次进行的一段加热、二段加热和均热段；所述一段加热的温度为1120℃，加热时间为35min；所述二段加热的温度为1250℃，加热时间为55min；所述均热段的温度为1230℃，加热时间为30min，总加热时间为120min；

(2)将所述步骤(1)的待轧钢坯依次进行第一道次除鳞、粗轧、第二道次除鳞和精轧，得到精轧坯；所述第一道次除鳞的水压为15.2MPa；所述粗轧的入口温度为1225℃，出口温度为1180℃，道次为5道次，粗轧后的坯体厚度为36mm；所述第二道次除鳞的水压为15.8MPa；所述精轧的精轧入口温度1180℃，出口温度为975℃，道次为9道次；所述待轧钢坯经过粗轧和精轧后，总变形量为83％；

(3)将所述步骤(2)的精轧坯依次进行超快冷、链板运行和卷取，得到50Mn钢；所述超快速冷却的水压为0.50MPa，冷却速率为70℃/s，超快冷后的钢板温度为885℃；无链板水雾冷却，所述链板运行的速度为1.5m/s，无卷取冷却水；所述卷取的速度为4m/s，卷取的温度为820℃。

对比例1得到的50Mn钢的成分按质量百分比计为：C：0.52％，Si：0.30％，Mn：0.90％，P：0.025％，S：0.020％，Cr：0.01％，Ni：0.02％，Cu：0.02％和余量的铁。

对比例1得到的50Mn钢的带状组织为3级，氧化铁皮厚度为19.20μm，抗拉强度为695MPa。

通过实施例1～3和对比例1制备的50Mn钢的性能对比可以看出，通过对精轧坯依次进行超快冷、链板冷却、卷取水冷和卷取，弥补了窄带钢生产线不具备层流冷却的不足，进一步降低了50Mn钢的带状组织级别及氧化铁皮厚度，提高了50Mn钢的抗拉强度。

图1为实施例1中50Mn热轧窄带钢的金相组织形貌图。由图1可以看出，本发明实施例1制备的50Mn热轧窄带钢内部晶粒细小，组织分布均匀，带状组织级别低。

图2为实施例1中50Mn热轧窄带钢的氧化铁皮厚度形貌图。由图2可以看出，本发明实施例1制备的50Mn热轧窄带钢的氧化铁皮厚度薄。

图3为实施例2中50Mn热轧窄带钢的金相组织形貌图。由图3可以看出，本发明实施例2制备的50Mn热轧窄带钢内部晶粒细小，组织分布均匀，且无带状组织。

图4为实施例2中50Mn热轧窄带钢的氧化铁皮厚度形貌图。由图4可以看出，本发明实施例2制备的50Mn热轧窄带钢的氧化铁皮厚度薄。

图5为实施例3中50Mn热轧窄带钢的金相组织形貌图。由图5可以看出，本发明实施例3制备的50Mn热轧窄带钢内部晶粒细小，组织分布均匀，且无带状组织。

图6为实施例3中50Mn热轧窄带钢的氧化铁皮厚度形貌图。由图6可以看出，本发明实施例3制备的50Mn热轧窄带钢的氧化铁皮厚度薄。

图7为对比例1中50Mn钢的金相组织形貌图。由图7可以看出，对比例1制备的50Mn钢内部晶粒较大，且带状组织级别高。

图8为对比例1中50Mn钢的氧化铁皮厚度形貌图。由图8可以看出，对比例1制备的50Mn钢的氧化铁皮厚度较厚。

通过实施例1～3和对比例1制备的50Mn钢的性能对比可以看出，对精轧坯依次进行依次进行超快冷、链板冷却、卷取水冷和卷取，可以起到层流冷却的作用，降低50Mn钢的带状组织级别及氧化铁皮厚度，提高抗拉强度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。