专利名称：：一种屈服强度355MPa级超细组织热轧碳素钢钢带的制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种钢材的制造方法，具体地说是一种屈服强度355MPa级超细组织热轧碳素钢钢带的制造方法。技术背景钢铁材料性能优异、价格低廉、易于循环利用，是最传统和最主要的结构制造材料。然而，随着经济发展和社会进步，钢铁材料生产正面临着资源、能源和环境等问题的巨大压力，同时也面临着其它材料的激烈竞争。因此，从上世纪末开始，世界上许多国家陆续开展了新一代钢铁材料(或超级钢)的研究与开发工作，旨在大幅度提高钢铁材料的强韧性、使用寿命.，进一步提高钢铁材料的性价比，实现钢铁材料的低成本、高效化生产，巩固和提高钢铁材料作为最主要的工程结构材料的优势地位。提高钢铁材料强度的方法很多，但晶粒细化是唯一既能提高强度又能改善韧性的方法，其它提高强度的方法将会损害韧性。通过材料组织的超细化控制以大幅度提高钢铁材料的强韧性是目前国际钢铁材料研究共同追求的目标。在不有意加入任何合金元素的基础上，组织细化同样是开发低碳钢极限性能的最有效方法之一。目前，普通碳素钢工业化热连轧生产的晶粒尺寸一般为10—20微米，屈服强度在200MPa级左右。按Hall^"Petch关系，低碳碳素钢的屈服强度从目前的200MPa级提高到345MPa级以上，铁素体晶粒尺寸应细化至3~5微米。屈服强度^345MPa级钢是我国目前广泛生产和应用的C-Mn低合金钢和低碳微合金钢的力学性能水平，如果通过有效的工艺手段使普通碳素钢的晶粒尺寸细化至3~5微米便可实现普通碳素钢飞跃式的发展，达到低合金钢和微合金钢的力学性能水平，实现冶金产品制造的升级换代。欲使普通碳素钢组织实现超细化，必须对材料从再加热、初轧、精轧到加速冷却、巻取等整个生产流程进行综合控制。在超细组织形成过程中，材料的原始奥氏体组织细化、a相变细化以及相变铁素体的晶粒长大控制是实现组织超细化的关键。长期以来许多钢铁研究者一直想办法解决此类问题。
发明内容本发明的目的是以普通碳素钢的成分体系为基础，在不添加任何其他合金元素的条件下，在现有的冶炼和热连轧设备上生产出屈服强度为355MPa级、并具有超细组织的热轧碳素钢钢板，替代低合金钢和低碳微合金钢用于汽车结构件的制造，节约资源，降低生产成本。本发明的技术方案是这样实现的它包括板坯加热、板坯粗轧、板坯精轧、层流冷却和巻取五个步骤，其中板坯加热温度为1080112(TC，板坯粗轧出口温度为9601000°C，终轧温度为760800°C，巻取温度为450500°C，层流冷却时控制冷却速度》2(TC/秒。其中粗轧出口厚度》35mm;精轧采用七个轧机进行连续热轧，第一至第四机架的轧制压下率为55%35%，第五和第六机架的轧制压下率为25%10%;第七机架的轧制压下率为5%以下。本发明的技术方案进一步说明如下(1)化学成分采用普碳钢的化学成分进行超细晶钢的生产，并对其冶炼控制范围进行了优化设计，确保钢质纯净，钢的化学成分控制见表l。表1本技术所应用的钢的化学成分(Wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>(2)热轧工艺热轧工艺是本发明的技术关键。为实现表1所列的普通碳素钢的组织超细化控制，本发明采用了再加热原始奥氏体组织细化控制；初轧变形奥氏体再结晶细化控制；精轧变形诱导铁素体相变控制；加速冷却结合低温巻取的高相变形核率和低长大速率的综合组织细化控制技术。本发明所采用的主要技术原理是通过采用比普通碳素钢再加热温度低100—15(TC加热，使原始奧氏体显著细化，为钢带组织细化提供前提条件；通过适当降低粗轧出口温度，使粗轧后再结晶奥氏体晶粒尺寸显著减小，为后续精轧过程中的变形诱导铁素体相变提供有利条件；通过适当降低精轧温度和提高轧制速度，抑制精轧过程中道次间的奥氏体再结晶并实现变形诱导铁素体相变，实现变形与Y—a相变的耦合，使铁素体晶粒显著细化；通过加速冷却和低温巻取，抑制变形诱导铁素体晶粒长大，同时增加未转变奥氏体的过冷度，提高未转变奥氏体的形核率。主要热轧技术方案为适当降低板坯加热温度、粗轧出口温度、精轧终轧温度和巻取温度，本发明的主要工艺参数控制范围见表2。表2本发明的主要工艺参数控制范围加热温度rc)粗轧出口温度rc)终轧温度rc)巻取温度(°c)108011209601000760800450500为了进一步提高精轧机的累积变形效果，应尽可能提高粗轧出口厚度。本发明的粗轧出口厚度设定为^35mm。对精轧七个轧机的压下率进行合理分配，第一至第四机架的轧制压下率为55%35%，其中第一架轧机的压下分配最大；第五和第六机架的轧制压下率为25%10%;第七机架的轧制压下率为5%以下，并主要用于控制和调整低温轧制时的板形。控制冷却是采用前段层流冷却的方式，冷却水的水温<35°(:，控制冷却速度为》2(TC/秒。轧制钢巻在精整时采用平整工艺，进一步控制好钢板和钢带的板形。(3)产品的组织和力学性能所试制钢带的组织为细小等轴铁素体+少量珠光体，晶粒尺寸约为3-5微米。下屈服强度ReL》355MPa，抗拉强度Rm》510MPa，延伸率A》24%;180°宽冷弯(b=35mm)性能，在di.5a时为合格。(4)产品的应用该产品能够替代传统的低合金钢和低碳微合金控轧钢，用于汽车梁类零件的制造。采用超细晶轧制工艺生产的碳素钢热连轧钢板的强度比普通碳素钢提高了100150MPa，并具有优良的综合性能，达到了微合金控轧钢的性能水平。钢板显微组织为细小等轴铁素体十少量珠光体，铁素体晶粒尺寸为2.544.71微米，其使用性能达到了抗拉强度为510MPa级汽车大梁钢的要求。汽车制造厂采用超细晶碳素钢热连轧板生产汽车零件，可节约大量的材料费用，社会效益也将更加显著。超细晶碳素钢的焊接试验结果表明对于薄板(小于5mm)，在单道焊的条件下，焊接接头区能获得良好的综合性能，焊接接头的硬度分布变化不大，基本都小于240(Hv5)，钢的淬硬性倾向很小，焊接接头区不存在软化现象，焊接接头的强度没有弱化。利用本发明方法在实际生产中采用低温轧制和应变诱导铁素体相变技术，以基本不改变目前200MPa级左右碳素钢的化学成分和生产条件为前提，将钢的晶粒尺寸细化到5微米以下，可使钢的强度级别提高到355MPa级，钢板的韧性大幅度提高，具备良好的成形、焊接等性能，综合性能水平基本达到低合金钢和低碳微合金控轧钢的性能水平，可广泛应用于汽车结构件的制造，其经济效益和社会效益将十分显著。图1为3mm钢板金相组织结构2为5mm钢板金相组织结构图具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步描述表3列出了本发明可用于生产超细组织碳素钢热连轧板的五种具体实例的化学成分。这五种超细组织碳素钢的生产方法如下在炼钢厂90吨转炉上进行顶底复合吹炼，采用铁水脱硫技术，使铁水中的S《0.005。/。，钢水经过妈处理，使钢中的化学成分满足表1的要求(实际成分见表3)，余量为Fe及不可避免的夹杂；再将表3所示成分的钢水浇注成210230mmX11501300mm断面的板坯。然后将板坯送至热轧厂，在1700mm轧机上采用超细晶轧制工艺进行热连轧，将其轧制成热轧板巻，再进行平整(精整)；先将连铸板坯加热到10801120。C进行粗轧，结束温度为9601000。C，再进行精轧，终轧温度为76080(TC，带钢轧后采用层流冷却，冷却水的水温<35°(:，控制冷却速度为^2(TC/秒。巻取温度为450500°C。轧制钢巻在精整时采用平整工艺，进一歩控制好钢板和钢带的板形，最终得到2.75~5.0mm的热连轧钢板和钢带。本发明钢的力学性能试验结果列于表4，从表4反映出的性能来看，厚度为2.755.0mm各成分的热轧板都能达到低合金钢和微合金钢的力学性能水平，满足汽车梁类零件的制造要求。钢板显微组织为细小等轴铁素体+少量珠光体，铁素体晶粒尺寸为2.544.71微米，详见图l和图2。表3本发明钢的化学成分(wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表4产品的力学性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1、一种屈服强度355MPa级超细组织热轧碳素钢钢带的制造方法，它包括板坯加热、板坯粗轧、板坯精轧、层流冷却和卷取五个步骤，其中板坯加热温度为1080～1120℃，板坯粗轧出口温度为960～1000℃，终轧温度为760～800℃，卷取温度为450～500℃，层流冷却时控制冷却速度≥20℃/秒。2、根据权利要求1所述的一种屈服强度355MPa级超细组织热轧碳素钢钢带的制造方法，其中粗轧出口厚度》35mm。3、根据权利要求1所述的一种屈服强度355MPa级超细组织热轧碳素钢钢带的制造方法，其中精轧采用七个轧机进行连续热轧，第一至第四机架的轧制压下率为55%35%，第五和第六机架的轧制压下率为25%10%;第七机架的轧制压下率为5%以下。全文摘要本发明涉及一种屈服强度355MPa级超细组织热轧碳素钢钢带的制造方法。它包括板坯加热、板坯粗轧、板坯精轧、层流冷却和卷取五个步骤，其中板坯加热温度为1080～1120℃，板坯粗轧出口温度为960～1000℃，终轧温度为760～800℃，卷取温度为450～500℃，层流冷却时控制冷却速度≥20℃/秒。本发明方法以基本不改变目前200MPa级左右碳素钢的化学成分和生产条件为前提，将钢的晶粒尺寸细化到5微米以下，可使钢的强度级别提高到355MPa级，钢板的韧性大幅度提高，具备良好的成形、焊接等性能，可广泛应用于汽车结构件的制造。文档编号B21B37/74GK101306433SQ20081004830公开日2008年11月19日申请日期2008年7月3日优先权日2008年7月3日发明者浩刘,刘吉斌,刘清友,孙新军,孙方义,涛彭,李平和,柳志敏,毅苏,钟定忠,良陈,陈邦文申请人:武汉钢铁(集团)公司