本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种抗拉强度800MPa级极薄规格热轧宽带钢及生产方法。
背景技术:
随着下游用户出于降低构件自重、减少钢材用量、降低生产成本因素考虑,以及国家对资源环境的保护力度逐步加大,对高强度、薄规格带钢的需求迅速增加,但对于常规热连轧机生产带钢厚度规格减薄至一定厚度(1.5-2.0mm),是十分困难的,在薄规格基础上,要求实现高强度(抗拉强度≥800MPa),目前国内尚未能实现,均采用热连轧机生产热轧原料、经冷轧加工至期望厚度规格(1.5-2.0mm),调质热处理工艺,以达到期望的力学性能要求。
如热连轧机能够生产出厚度规格达到1.5-2.0mm,同时抗拉强度实现≥800MPa宽带钢,将为下游加工使用用户节省大量原料成本,同时节省加工时间,降低生产周期,是本行业亟需解决的问题。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种抗拉强度800MPa级极薄规格热轧宽带钢及生产方法。该钢筋具体热轧宽带钢的厚度规格减至1.5-2.0mm,力学性能抗拉强度≥800MPa,屈服强度≥700MPa,延伸率≥12%。
为解决上述技术问题,本发明采用下述技术方案:一种抗拉强度800MPa级极薄规格热轧宽带钢,所述轧宽带钢化学成分组成及重量百分比为:C:0.06~0.10%,Si≤0.30%,Mn:1.60~2.00%,P≤0.020%,S≤0.015%,Nb:0.030~0.060%,V:0.04~0.06%,Ti:0.09~0.13%,Als:0.010~0.060%,余量为Fe及不可避免的杂质元素。
本发明所述热轧宽带钢厚度为1.5~2.0mm。
本发明所述热轧宽带钢力学性能抗拉强度≥800MPa,屈服强度≥700MPa,延伸率≥12%。
本发明还提供一种上述抗拉强度800MPa级极薄规格热轧宽带钢的生产方法,包括下述步骤:转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸、板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控轧冷却、卷取;所述板坯连铸工序,所述铸坯化学成分化学成分组成及重量百分比为:C:0.06~0.10%,Si≤0.30%,Mn:1.60~2.00%,P≤0.020%,S≤0.015%,Nb:0.030~0.060%,V:0.04~0.06%,Ti:0.09~0.13%,Als:0.010~0.060%,余量为Fe及不可避免的杂质元素。
本发明所述控制轧制工序,控制轧制包括粗轧、热卷箱卷取、精轧。
本发明所述控制轧制工序,粗轧经5道轧制后,出口温度为1050~1150℃。
本发明所述控制轧制工序,精轧入口温度为1000~1100℃,精轧出口温度为860~920℃。
本发明所述板坯加热工序,将板坯加热至1200~1300℃。
本发明所述控制轧制工序,精轧前两架轧机机架间除鳞水投用,除鳞压力≥10MPa。
本发明所述控制冷却工序,层流冷却速度≥20℃/S,卷取温度550~650℃。
本发明化学组分设计思路:
C:0.06~0.10%,较低的碳含量可使钢具有良好的焊接性和冷成形性,强度的不足可通过微合金化和控轧控冷工艺来弥补;
Mn:1.6~2.0%,Mn通过固溶强化提高钢的强度,同时综合考虑两方面因素,首先促进碳氮化物析出相在加热时候的溶解,抑制析出相在轧制时候的析出,有利于保持较多的析出元素于轧后的冷却过程中在铁素体中析出,加强了析出强化, Mn还可扩大奥氏体相区,降低过冷奥氏体相的转变温度,有利于相变组织的细化,其次同时为降低带钢轧制过程中轧机负荷,保证轧制稳定性,及确保带钢板形质量,强化方式主要以轧后冷却过程的相变强化和析出强化为主,基于此确定元素Mn的含量。
P:≤0.020%,低的磷含量可使钢具有良好的韧性、冷成形性和焊接性。
S:≤0.015%,低的硫含量使钢具有较好的韧性和冷成型性。
Nb:0.030~0.060%,通过细晶强化和析出强化提高钢的强度,Nb可提高奥氏体的再结晶温度,即在较高的温度下实现奥氏体非再结晶区轧制,从而可使轧件在较高的温度下完成轧制变形,同时得到细小的相变组织。此外部分Nb在铁素体区析出,强化铁素体基体。
Ti:0.09~0.13%,采用钛处理,高温未溶的Ti(C,N)可有效阻止高温加热时奥氏体晶粒的粗化,在轧制中析出,能够在阻止晶粒长大的同时,产生强烈的析出强化效果,同时对材料焊接时,可明显改善热影响区的性能。
V:0.04~0.06%,采用钒强化,通过V.N和V.C的析出,实现强烈的沉淀强化效果,提高钢的强度。
Als:0.010~0.060%,Al是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性。Al还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。但Al超过一定量时将影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
本发明生产工艺设计思路:本发明的生产方法中,经转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸所生产的铸坯,加热温度和加热时间的控制是关键生产工序之一,要求板坯的出钢温度在1200~1300℃范围内,目的是在确保板坯中的合金元素能够充分固溶,同时避免晶粒过分长大的条件下,提高板坯加热温度,减小轧制轧制负荷,降低轧制难度。
控制轧制包含粗轧、热卷箱、精轧三道工序,粗轧采用五道次轧制,粗轧完成后中间坯温度在1050~1150℃范围内。热卷箱能够有效降低中间坯在辊道上的温降,同时改善中间坯温度均匀性,提高产品轧制过程的稳定性。精轧入口温度在1000~1100℃范围内,确保精轧前两架轧机机架间除鳞水投用,并确保除鳞压力≥10MPa,精轧出口温度在880~920℃范围内。
轧后层流冷却及卷取是相变强化和析出强化阶段,暨带钢生成强度的主要阶段,因此是十分重要的生产环节,要求控制冷却速度≥20℃/S,卷取温度为550~650℃。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明所生产的1.5~2.0mm厚的热轧宽带钢屈服强度≥700MPa,抗拉强度≥800MPa,延伸率≥12%,组织为约占95%的铁素体,及约5%的珠光体。
本发明所生产的800MPa级1.5-2.0mm厚热轧宽带钢,与原热连轧机生产热轧原料、经冷轧加工至期望厚度规格(1.5-2.0mm)、调质热处理工艺相比,下游加工使用用户节省大量原料成本,同时节省加工时间,降低生产周期。
附图说明
图1是实施例1热轧宽带钢的显微组织图;
图2是实施例2热轧宽带钢的显微组织图;
图3是实施例3热轧宽带钢的显微组织图;
图4是实施例4热轧宽带钢的显微组织图;
图5是实施例5热轧宽带钢的显微组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种抗拉强度800MPa级极薄规格热轧宽带钢,厚度为1.5mm。化学成分组成及重量百分比为:C:0.08%,Si:0.12%,Mn:1.84%,P:0.008%,S:0.005%,Nb:0.053%,V:0.053%,Ti:0.106%,Als:0.020%,余量为Fe及不可避免的杂质元素。
生产方法包括下述步骤:转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸、板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控轧冷却、卷取。
板坯加热工序,将板坯加热至1275℃。
控制轧制工序,控制轧制包括粗轧、热卷箱卷取、精轧。粗轧经5道轧制后,出口温度为1120℃。精轧采用7架轧机轧制,精轧入口温度为1080℃,精轧出口温度为890℃。精轧前两架轧机机架间除鳞水投用,除鳞压力13MPa。
控制冷却工序,层流冷却速度25℃/S,卷取温度600℃。
热轧宽带钢力学性能见表1。
实施例2
一种抗拉强度800MPa级极薄规格热轧宽带钢,厚度为1.8mm。化学成分组成及重量百分比为:C:0.08%,Si:0.13%,Mn:1.78%,P:0.012%,S:0.004%,Nb:0.035%,V:0.055%,Ti:0.101%,Als:0.018%,余量为Fe及不可避免的杂质元素。
生产方法包括下述步骤:转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸、板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控轧冷却、卷取。
板坯加热工序,将板坯加热至1270℃。
控制轧制工序,控制轧制包括粗轧、热卷箱卷取、精轧。粗轧经5道轧制后,出口温度为1110℃。精轧采用7架轧机轧制,精轧入口温度为1060℃,精轧出口温度为880℃。精轧前两架轧机机架间除鳞水投用,除鳞压力12MPa。
控制冷却工序,层流冷却速度25℃/S,卷取温度580℃。
热轧宽带钢力学性能见表1。
实施例3
一种抗拉强度800MPa级极薄规格热轧宽带钢,厚度为1.6mm。化学成分组成及重量百分比为:C:0.08%,Si:0.29%,Mn:1.75%,P:0.012%,S:0.004%,Nb:0.048%,V:0.050%,Ti:0.102%,Als:0.042%,余量为Fe及不可避免的杂质元素。
生产方法包括下述步骤:转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸、板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控轧冷却、卷取。
板坯加热工序,将板坯加热至1260℃。
控制轧制工序,控制轧制包括粗轧、热卷箱卷取、精轧。粗轧经5道轧制后,出口温度为1100℃。精轧采用7架轧机轧制,精轧入口温度为1050℃,精轧出口温度为900℃。精轧前两架轧机机架间除鳞水投用,除鳞压力11MPa。
控制冷却工序,层流冷却速度25℃/S,卷取温度600℃。
热轧宽带钢力学性能见表1。
实施例4
一种抗拉强度800MPa级极薄规格热轧宽带钢,厚度为2.0mm。化学成分组成及重量百分比为:C:0.06%,Si:0.30%,Mn:2.00%,P:0.010%,S:0.005%,Nb:0.030%,V:0.06%,Ti:0.09%,Als:0.010%,余量为Fe及不可避免的杂质元素。
生产方法包括下述步骤:转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸、板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控轧冷却、卷取。
板坯加热工序,将板坯加热至1300℃。
控制轧制工序,控制轧制包括粗轧、热卷箱卷取、精轧。粗轧经5道轧制后,出口温度为1100℃。精轧采用7架轧机轧制,精轧入口温度为1000℃,精轧出口温度为860℃。精轧前两架轧机机架间除鳞水投用,除鳞压力10MPa。
控制冷却工序,层流冷却速度24℃/S,卷取温度550℃。
热轧宽带钢力学性能见表1。
实施例5
一种抗拉强度800MPa级极薄规格热轧宽带钢,厚度为1.5mm。化学成分组成及重量百分比为:C:0.10%,Si:0.20%,Mn:1.60%,P:0.020%,S:0.015%,Nb:0.060%,V:0.04%,Ti:0.13%,Als:0.060%,余量为Fe及不可避免的杂质元素。
生产方法包括下述步骤:转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸、板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控轧冷却、卷取。
板坯加热工序,将板坯加热至1200℃。
控制轧制工序,控制轧制包括粗轧、热卷箱卷取、精轧。粗轧经5道轧制后,出口温度为1100℃。精轧采用7架轧机轧制,精轧入口温度为1100℃,精轧出口温度为920℃。精轧前两架轧机机架间除鳞水投用,除鳞压力12MPa。
控制冷却工序,层流冷却速度20℃/S,卷取温度650℃。
热轧宽带钢力学性能见表1。
表1 实施例1-5热轧卷板力学性能
表1所示,实例1~5所生产的800MPa级,极薄规格(1.5-2.0mm)热轧宽带钢,屈服强度720~755MPa,抗拉强度815~840MPa,延伸率14~16%,具有良好的力学强度及塑性匹配。