具有微合金添加剂的薄铸造带材产品及其制造方法
【专利说明】具有微合金添加剂的薄铸造带材产品及其制造方法
[0001] 相关申请
[0002] 本申请是申请号为200880023167.2、申请日为2008年5月6日、发明名称为"具有微 合金添加剂的薄铸造带材产品及其制造方法"的发明专利申请的分案申请。
[0003] 本PCT申请要求2007年5月6日提交的美国专利申请No . 11/744881的优先权，该美 国专利申请No. 11/744881是2005年10月20日提交的申请No. 11/255604的部分继续申请。本 申请还要求2007年6月13日提交的美国临时专利申请No. 60/943781的优先权。
【背景技术】 [0004] 和
【发明内容】
[000引本发明设及制造高强度薄铸造带材、W及通过双漉铸机制造运种铸造带材的方 法。
[0006] 在双漉铸机中，烙融金属被引入一对相对旋转并受内部冷却的铸漉之间，W在移 动的漉面上形成金属凝壳，并在铸漉之间的漉隙处将金属凝壳聚集在一起W生成从铸漉之 间的漉隙向下供给的凝固的带材产品。本文使用的术语"漉隙"是指铸漉彼此最靠近的全体 区域。烙融金属从诱包通过由诱杯和位于漉隙上方的忍子管口构成的金属供给系统诱入， W在漉隙上方形成被支承在漉的铸造表面上并沿漉隙长度延伸的烙融金属铸池。该铸池通 常被限制在与漉的端面保持滑动接合的耐火侧板或侧巧之间，W防止铸池的两个端部发生 泄流。
[0007] 过去，屈服强度"5)大于等于4131化(6043；〇、且带厚小于3.〇1]11]1的高强度低碳薄 带是通过对冷社带材进行恢复退火而制成的。需要使用冷社来生成期望的厚度。然后，对冷 社带材进行恢复退火，W在不显著降低强度的情况下提高延展性。然而，所得带材的最终延 展性仍然比较低，带材不能获得6% W上的总延伸率水平，而6%运个水平是用于结构部件 的一些建造规范对结构钢提出的要求。运种恢复退火的冷社低碳钢基本只适合于例如社制 成形和弯曲等简单的成形操作。在使用冷社加恢复退火制造途径形成运种最终带厚的情况 下，要得到具有更高延展性的钢带在技术上是不可行的。
[0008] 过去，已经通过使用例如妮、饥、铁或钢等元素进行微合金化并进行热社W获得期 望的厚度和强度水平，来制得高强度钢。运种微合金化需要昂贵且高水平的妮、饥、铁或钢， 并且导致形成贝氏体通常占10~20%的贝氏体-铁素体显微组织。见美国专利No.6488790。 或者，显微组织可W是具有10~20%珠光体的铁素体。对带材的热社导致运些合金元素的 部分析出。因此，需要相对较高的Nb、V、Ti或Mo等元素的合金水平，来对主要为铁素体转变 的显微组织提供足够的时效硬化W获得所需的强度水平。运些高微合金水平显著地增加了 所需的热社载荷，并限制了可经济地和实际地制得的热社带材的厚度范围。运种合金化高 强度带材可在对厚度大于3mm的产品范围的较厚端进行酸洗后直接用于锻锋 (g曰Iv曰nizing)D
[0009] 然而，通过向基钢化学成分中添加 Nb、V、Ti或Mo来制造厚度小于3mm的高强度钢带 非常困难，特别是对于宽带材，因为社制载荷高，而且在商业上也总是不可行的。过去，需要 添加大量的运些元素 W强化钢，此外，还导致钢的延伸性能的降低。过去的高强度微合金热 社带材提供强度的效率比较低，比较贵，并且经常需要补偿添加其它的合金元素。
[0010] 此外，一般需要用冷社来降低带材厚度，然而热社带材的高强度使得运种冷社难 W进行，因为需要高冷社载荷来减小带材厚度。此外，运些高合金水平还显著地增加了所需 的再结晶退火溫度，使得建造和操作能够获得对冷社带材进行完全再结晶退火所需的高退 火溫度的退火线造价昂贵。
[0011] 总之，将现有技术的通过师、V、Ti或Mo等元素来进行微合金化的实践应用于生产 高强度薄带在商业上并不经济，因为合金化成本高、元素添加剂的效率相对较低、高社制载 荷导致热社和冷社困难、并且需要高的再结晶退火溫度。
[0012] 本发明公开了一种钢材，其包括按重量计：少于0.25 %的碳、0.20~2.0 %的儘、 0.05~0.50 %的娃、少于0.01 %的侣、和约0.01 %~约0.20 %的妮，并且显微组织主要由贝 氏体和针状铁素体构成，而且有大于70%的妮在固溶体中。或者，妮可W少于0.1%。该钢材 还可包括选自由约0.05%~约0.50%的钢、约0.01%~约0.20%的饥及其混合物组成的组 中的至少一个元素。
[0013] 该钢材可具有至少为340M化的屈服强度，并可具有至少为410M化的抗拉强度 (TS)。该钢材可具有至少为485M化的屈服强度，并可具有至少为520M化的抗拉强度。该钢材 具有至少为6%的总延伸率。或者，总延伸率可至少为10%。
[0014] 该钢材可W是薄铸造钢带。视情况，该薄铸造钢带可具有分布在钢的整个显微组 织中的、平均颗粒尺寸小于50纳米的娃和铁的细微氧化物颗粒。
[0015] 该薄铸造钢带可具有小于2.5mm的厚度。或者，该薄铸造钢带可具有小于2.0mm的 厚度。在另一情况下，该薄铸造钢带的厚度范围可为约0.5mm~约2mm。
[0016] 本发明还公开了一种厚度小于3毫米的热社钢材，其包括按重量计:少于0.25%的 碳、0.20~2.0%的儘、0.05~0.50%的娃、少于0.01 %的侣、和约0.01 %~约0.20%的妮， 并且显微组织主要由贝氏体和针状铁素体构成，并且对于20%~40%的减薄率能够提供至 少为410MPa的屈服强度。该钢材可具有至少为485MPa的屈服强度，并可具有至少为520MPa 的抗拉强度。或者，妮可W少于0.1%。
[0017] 视情况，该热社钢材可具有分布在钢的整个显微组织中的、平均颗粒尺寸小于50 纳米的娃和铁的细微氧化物颗粒。
[0018] 该热社钢材具有至少为6%的总延伸率。或者，总延伸率可至少为10%。该热社钢 材可具有小于2.5mm的厚度。或者，该热社钢材可具有小于2.0mm的厚度。在另一情况下，该 热社钢材的厚度范围可为约0.5mm~约2mm。
[0019] 本发明还公开了 一种卷绕钢材，其包括按重量计：少于0.25 %的碳、0.20~2.0 % 的儘、0.05~0.50%的娃、少于0.01 %的侣、和选自由约0.01 %~约0.20%的妮、约0.01 % ~约0.20 %的饥及其混合物组成的组中的至少一个元素；并且在卷绕和冷却后具有大于 70%的妮和/或饥在固溶体中。或者，妮可W少于0.1%。
[0020] 视情况，该卷绕钢材可具有分布在钢的整个显微组织中的、平均颗粒尺寸小于50 纳米的娃和铁的细微氧化物颗粒。
[0021] 该卷绕钢材可具有至少为W0M化的屈服强度，并可具有至少为410M化的抗拉强 度。该卷绕钢材具有小于3.0mm的厚度。该钢材可具有至少为485M化的屈服强度，并可具有 至少为520M化的抗拉强度。
[0022] 或者，该卷绕钢材具有小于2.5mm的厚度。或者，该卷绕钢材可具有小于2.0mm的厚 度。在另一情况下，该卷绕钢材的厚度范围可为约0.5mm~约2mm。该卷绕钢材具有至少为 6%的总延伸率。或者，总延伸率可至少为10%。
[0023] 本发明还公开了一种时效硬化钢材，其包括按重量计：少于0.25%的碳、0.20~ 2.0 %的儘、0.05~0.50 %的娃、少于0.01 %的侣、和选自由约0.01 %~约0.20%的妮、约 0.01 %~约0.20%的饥及其混合物组成的组中的至少一个元素，并且显微组织主要由贝氏 体和针状铁素体构成，并且在时效硬化后延伸率和屈服强度均得W增加。或者，妮可W少于 0.1%。
[0024] 该时效硬化钢材还可包括分布在钢的整个显微组织中的、平均颗粒尺寸小于50纳 米的娃和铁的细微氧化物颗粒。
[00巧]该钢材的屈服强度可根据需要至少为340MPa、或至少为380MPa、或至少为410MPa、 或至少为450MPa、或至少为500MPa、或至少为550MPa、或至少为eOOMPa、或至少为650MPa。该 钢材的抗拉强度可根据需要至少为410M化、或至少为450M化、或至少为500M化、或至少为 550MPa、或至少为600M化、或至少为650M化、或至少为700M化。该时效硬化钢材具有小于 3.0mm的厚度。或者，该时效硬化钢材具有小于2.5mm的厚度。或者，该时效硬化钢材可具有 小于2.0mm的厚度。在另一情况下，该时效硬化钢材的厚度范围可为约0.5mm~约2mm。该时 效硬化钢材具有至少为6%的总延伸率。或者，总延伸率可至少为10%。
[0026] -种钢材，其包括按重量计：少于0.25%的碳、0.20~2.0%的儘、0.05~0.50%的 娃、少于0.01 %的侣、和选自由约0.01 %~约0.20 %的妮、约0.01 %~约0.20 %的饥组成的 组中的至少一个元素，并且显微组织主要由贝氏体和针状铁素体构成，并且包括分布在钢 的整个显微组织中的、平均颗粒尺寸小于50纳米的娃和铁细微氧化物颗粒。或者，妮可W少 于0.1 %。视情况，该钢材可包括约0.05%~0.50%的钢。
[0027] 该钢材可具有至少为340M化的屈服强度，并可具有至少为410M化的抗拉强度。该 钢材可具有至少为485MPa的屈服强度，并可具有至少为520MPa的抗拉强度。该钢材具有至 少为6%的总延伸率。或者，总延伸率可至少为10%。
[002引一种时效硬化钢材，包括按重量计：少于0.25%的碳、0.20~2.0%的儘、0.05~ 0.50 %的娃、少于0.01 %的侣、和约0.01 %~约0.20 %的妮，并且显微组织主要由贝氏体和 针状铁素体构成，并且具有平均颗粒尺寸小于10纳米的妮的碳氮化物颗粒。在本说明书和 所附权利要求书中，碳氮化物颗粒包括碳化物、氮化物、碳氮化物及其组合。或者，妮可W少 于0.1 %。
[0029] 该时效硬化钢材可基本没有大于50纳米的妮的碳氮化物颗粒。该时效硬化钢材可 具有至少为340M化的屈服强度，并可具有至少为410M化的抗拉强度。该时效硬化钢材具有 至少为6%的总延伸率。或者，总延伸率可至少为10%。
[0030] 本发明还公开了一种用于制备卷绕薄铸造钢带的方法，其包括W下步骤：
[0031] 组装内冷式漉铸机，所述漉铸机具有横向定位的铸漉，所述铸漉之间形成漉隙，并 在所述漉隙上方形成被支承在所述铸漉上且在紧接所述铸漉的端部处被侧巧限制的烙融 钢的铸池；
[0032] 使所述铸漉相对旋转，W在所述铸漉移动通过所述铸池时，在所述铸漉上形成金 属凝壳；
[0033] 由向下穿过所述铸漉之间的漉隙的金属凝壳形成钢带；W及
[0034] W至少10°C每秒的速率冷却所述钢带W提供W下成分，该成分包括按重量计：少 于0.25%的碳、0.20~2.0%的儘、0.05~0.50%的娃、