一种热轧多相钢板的生产方法技术

一种热轧多相钢板的生产方法，钢的化学成分以重量百分数计为C=0.15~0.25，Si=1.2~1.5，Mn=1.2~1.8，P≤0.012，S≤0.005，Alt≤0.06，N≤0.008，Nb=0.030~0.055，V=0.02~0.04，Ti=0.01~0.02，B=0.0006~0.0015，余量为Fe和不可避免的杂质元素；工艺步骤包括：连铸：坯加热温度为1200~1300℃；轧制：开轧温度≥1150℃，精轧阶段终轧温度为940~960℃；四阶段控制冷却，终轧后快冷，冷却速度≥75℃/s，直至700~720℃；冷却：空冷，温度下降30±5℃ 后再超快速冷却，冷却速度≥75℃/s；终冷温度为385~425℃，然后至225~275℃温度时下线堆冷。本发明专利技术的钢板的抗拉强度大于1100Mpa，屈强比小于0.65；钢板不需进行调质处理，钢板的成分中不含贵重合金元素Cr、Mo、Ni等，节约了资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于低合金钢生产
，特别是涉及了应用超快冷技术和Nb、V、Ti复合微合金化技术，热轧一种1100MPa级低屈强比多相钢板的生产方法。
技术介绍
以软韧相铁素体为基体，引入适当的硬相贝氏体、马氏体和亚稳态残余奥氏体的多相钢具有TRIP效应，拥有良好的强度，出色的延展性及可成形性，是制作某些汽车零部件的理想材料，成为目前汽车用钢中研究的热点。我国的汽车用钢板生产还处于起步阶段，大量的优质钢板需要进口。尽管近几年来在此类钢板的生产上取得了一定进展，开发了如冷轧TRIP600钢板，但这种强度级别的钢种无法满足汽车上某些高强度零部件用钢的需求，并考虑到经济效益和生产成本，热轧具有TRIP效应的多相钢的研究在生产中更具有实际意义。随着我国汽车工业的发展，迫切需要开发出更高强度级别的新型TRIP热轧钢板。可以预见，高强度低屈强比钢板的开发在我国具有极大的潜力，蕴涵着巨大的商机和市场。近几年来，钢铁材料领域中的微合金化理论以及实际应用已取得了巨大的进展。更多的研究表明，单个微合金元素（如Nb，V，Ti，Al等）在钢中的作用有其局限性，目前国内外都在积极进行复合微合金碳氮化物析出强化的研究。Nb在钢中以置换溶质原子存在，Nb原子比铁原子尺寸大，易在位错线上偏聚，对位错攀移产生强烈的拖曳作用，使再结晶形核受到抑制，因而对再结晶具有强烈的阻止作用，Nb的这种作用高于Ti和V；通常，在钢中加入Ti，主要是利用Ti与C、N很好的亲和性，形成TiC、TiN以去除基体中的C、N间隙原子以改善钢的塑性或韧性，或是利用钛析出相在高温下的稳定性来钉扎晶界，阻止晶粒长大。然而，含钛钢在生产过程中也带来了一些问题，例如在连铸和轧制过程中，由于细小含钛相的析出，使得材料高温塑性恶化，导致了在铸坯或轧材中出现裂纹；在当V单独加入时，V并不抑制铁素体晶粒的形成，相反，它还加速珠光体的形成，在低VN钢和不含钒的高氮钢中只有晶界铁素体，而无晶内铁素体，但在高VN钢中，由于V(C，N)的析出，促进了晶内铁素体的形成，使铁素体和珠光体均匀分布在晶界与晶内，晶粒明显细化。钢中V(C，N)的沉淀强化效果随氮含量的增加而递增，最大强度增量能够达到300MPa，含钒钢中每增加10×10-6的氮含量可以提高强度6MPa。钒氮微合金化通过优化V的析出和细化铁素体晶粒，充分发挥了晶粒细化强化和沉淀强化的作用，显著改善了钢的强韧性。在所有的微合金元素中，V具有最高的溶解度，因此V钢不需要高的再加热温度，钒具有最低的溶质阻碍参数，因此它对再结晶的影响最小，高强钢中通过增N来优化V（C，N）在铁素体中的析出强化作用。而其他微合金元素的富氮析出相一般对析出强化没有作用，热塑性试验表明，V钢的断裂倾向也比Nb钢的低；Al与O有很强的化学亲和力，因而最早是作为脱氧剂加入钢中的，后来发现酸溶铝可形成弥散细小的AlN而阻止奥氏体晶粒的长大，从而认识到Al也是一种微合金元素。AlN在奥氏体中的固溶度积与NbN相近，故在1100℃左右的温度仍能阻止奥氏体晶粒长大。而在γ→α相变过程中，AlN可促进铁素体的形核，通过增大铁素体的形核率而细化铁素体晶粒。铝固定氮的作用使钢的抗时效性能提高，这在可焊接结构钢中是相当重要的性能。因此，复合微合金化更能有效地发挥细晶强化和沉淀强化作用，提高钢材的性能。以超快速冷却（UFC）为核心的新一代TMCP技术充分体现了“水是最廉价的合金元素”，实现了奥氏体硬化状态的控制和硬化状态下奥氏体相变过程的柔性化控制，在缩短生产线长度、减轻轧制设备负荷、开发多相钢和高强钢、降低合金元素和微合金元素、加大降本增效力度、挖掘钢铁材料的潜力、节省能源和资源等具有十分重要的意义。目前，UFC已经在热轧带钢、中厚板、棒线材以及H型钢生产线得到应用，并在提高材质性能和高附加值产品开发方面的研究令人瞩目。与常规层流冷却工艺相比，UFC可显著提高钢的强度，改善其综合性能，而超快冷与层流冷却的综合应用，使冷速更能柔性化地被控制，成为现在控制冷却技术研究的热点。包钢CSP生产线率先采用后置式超快冷，采用C-Mn钢作原料，开发出厚度4~11mm的590MPa级低成本热轧双相钢，并已供应汽车厂生产卡车、轿车的车轮和车梁等产品，主要力学性能优良，抗拉强度590~620MPa，屈强比0.62~0.67，伸长率26%~36%，n值0.21；攀钢在1450热轧线上的精轧机组后和层流冷却之间布置超快冷设备，这在国内尚属首例。于2010年3月份开展了扩大性工业试验，已累计生产集约化热轧钢板1.8万余吨，力学性能均满足标准要求，与正常生产的产品性能指标基本相当，而且波动范围更小。为碳锰钢的柔性化生产和超快冷设备在其它钢种上的推广应用积累了生产经验；吸取攀钢和包钢超快冷装置的经验，涟钢2250热连轧生产线的控制冷却系统采用了“倾斜式超快冷+ACC”的混合配置方式，相应的品种开发已经在实验室进行，钢种包括普通碳锰钢、HSLA钢、高强钢、管线钢等；在中厚板方面，宝钢最先开展超快速冷却技术。2004年，二重为宝钢安装的5000mm轧机后续工艺设备“ACC钢板快速冷却系统装置”是当时世界轧机最先进的快冷系统，能够以每小时13000t的水流量将宽5m、厚0.4m的钢板在骤然间冷却，使钢材达到更好的性能。2008年，宝钢已基本能够稳定生产X80管线钢、EH36船板钢等产品，并成功地试生产了X120级管线钢，各项性能指标已达到很高水平；鞍钢的4300mm中厚板轧机、首秦的4300mm中厚板轧机以及石家庄敬业钢铁的3000mm中厚板轧机也开始装设UFC+ACC的新式冷却系统，目前，已投入运行调试；此外，萍乡、三明、宝特等钢厂的棒材线和马钢H型钢生产线也采用了超快速冷却，在不增加合金元素的情况下，升级了部分产品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有良好强度和成形性配合的热轧多相钢，通过在普通C-Si-Mn系TRIP钢的基础上添加Nb、V、Ti微合金化元素，并应用超快冷技术，通过四阶段控制冷却，获得显微组织为一定配比的铁素体、贝氏体、残余奥氏体及马氏体的热轧多相钢，其抗拉强度大于1100Mpa，屈强比小于0.65。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种热轧多相钢板的生产方法，制备工艺流程包括冶炼、连铸、轧制和冷却，钢的化学成分以重量百分数计为C= 0.15~0.25， Si=1.2~1.5， Mn=1.2~1.8， P≤0.012， S≤0.005，Alt≤0.06，N≤0.008，Nb=0.030~0.055，V=0.02~0.04， Ti= 0.01~0.02，B=0.0006~0.0015，余量为Fe和不可避免的杂质元素；工艺步骤包括：连铸：坯加热温度为1200~1300℃；轧制：开轧温度≥1150℃，精轧阶段终轧温度为940~960℃；四阶段控制冷却，终轧后快冷，冷却速度≥75℃/s，直至700~720℃；冷却：空冷， 温度下降30±5℃ 后再超快速冷却，冷却速度≥75℃/s；终冷温度为385~425℃，然后至225~275℃温度时下线堆冷。本专利技术采用该化学配比的依据是：C是奥氏体形成元素，起固溶强化和析出强化作用，同时提高残余奥氏体稳定性，含碳量太高会恶化钢板的焊接性能，含碳量太本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热轧多相钢板的生产方法，制备工艺流程包括冶炼、连铸、轧制和冷却，其特征在于：钢的化学成分以重量百分数计为C= 0.15~0.25，Si=1.2~1.5，Mn=1.2~1.8，P≤0.012，S≤0.005，Alt≤0.06，N≤0.008，Nb=0.030~0.055，V=0.02~0.04，Ti= 0.01~0.02, B=0.0006~0.0015，余量为Fe和不可避免的杂质元素；工艺步骤包括：连铸：坯加热温度为1200~1300℃；轧制：开轧温度≥1150℃，精轧阶段终轧温度为940~960℃；四阶段控制冷却，终轧后快冷，冷却速度≥75℃/s，直至700~720℃；冷却：空冷， 温度下降30±5℃ 后再超快速冷却，冷却速度≥75℃/s；终冷温度为385~425℃，然后至225~275℃温度时下线堆冷。

【技术特征摘要】
1.一种热轧多相钢板的生产方法，制备工艺流程包括冶炼、连铸、轧制和冷却，其特征在于：钢的化学成分以重量百分数计为C= 0.15~0.25，Si=1.2~1.5，Mn=1.2~1.8，P≤0.012，S≤0.005，Alt≤0.06，N≤0.008，Nb=0.030~0.055，V=0.02~0.04，Ti= 0.01~0.02, B=0.0006~0.0015，...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭宁琦，汤伟，赵军，钱亚军，
申请(专利权)人：湖南华菱湘潭钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43