一种薄带连铸高扩孔钢及其生产方法技术

一种薄带连铸高扩孔钢及其生产方法，其化学成分重量百分比为：C：0.01‑0.05％，Si：0.2‑0.6％，Mn：0.8‑1.5％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.008％，Als<0.001％，Ca≤0.0050％，Mn/S>250，总氧[O]

【技术实现步骤摘要】
一种薄带连铸高扩孔钢及其生产方法
本专利技术涉及高扩孔钢生产工艺，主要涉及一种薄带连铸高扩孔钢及其生产方法。
技术介绍
传统的薄带钢大都是由厚达70-200mm的铸坯经过多道次连续轧制生产出来的，传统热轧工艺流程是：连铸+铸坯再加热保温+粗轧+精轧+冷却+卷取，即首先通过连铸得到厚度为200mm左右的铸坯，对铸坯进行再加热并保温后，再进行粗轧和精轧，得到厚度一般大于2mm的钢带，最后对钢带进行层流冷却和卷取，完成整个热轧生产过程。如果要生产厚度小于1.5mm(含)的钢带，则难度相对较大，通常要对热轧钢带进行后续冷轧以及退火来完成。且工艺流程长、能耗高、机组设备多、基建成本高，导致生产成本较高。薄板坯连铸连轧工艺流程是：连铸+铸坯保温均热+热连轧+冷却+卷取。该工艺与传统工艺的主要区别是：薄板坯工艺的铸坯厚度大大减薄，为50-90mm，由于铸坯薄，铸坯只要经过1～2道次粗轧(铸坯厚度为70-90mm时)或者不需要经过粗轧(铸坯厚度为50mm时)，而传统工艺的连铸坯要经过反复多道次轧制，才能减薄到精轧前所需规格；而且薄板坯工艺的铸坯不经冷却，直接进入均热炉进行均热保温，或者少量补温，因此薄板坯工艺大大缩短了工艺流程，降低了能耗，减少了投资，从而降低了生产成本。但薄板坯连铸连轧由于较快的冷速会导致钢材强度提高，屈强比提高，从而增加轧制载荷，使得可经济地生产热轧产品的厚度规格也不可能太薄，一般为≥1.5mm，见中国专利CN200610123458.1，CN200610035800.2以及CN200710031548.2。近年来兴起的一种全无头薄板坯连铸连轧工艺(简称：ESP)，是在上述半无头薄板坯连铸连轧工艺的基础上发展起来的一种改进工艺，ESP实现了板坯连铸的无头轧制，取消了板坯火焰切割和起保温均热、板坯过渡作用的加热炉，整条产线长度大大缩短到190米左右，连铸机连铸出来的板坯厚度在90-110mm，宽度在1100-1600mm，连铸出来的板坯通过一段感应加热辊道对板坯起到保温均热的作用，然后再依次进入粗轧、精轧、层冷、卷取工序得到热轧板，这种工艺由于实现了无头轧制，可以得到最薄0.8mm厚度的热轧板，拓展了热轧板的规格范围，再加上其单条产线产量可达220万t/年规模。目前该工艺得到了快速发展和推广，目前世界上已有多条ESP产线在运营生产。比薄板坯连铸连轧更短的工艺流程是薄带连铸连轧工艺，薄带连铸技术是冶金及材料研究领域内的一项前沿技术，它的出现为钢铁工业带来一场革命，它改变了传统治金工业中钢带的生产过程，将连续铸造、轧制、甚至热处理等整合为一体，使生产的薄带坯经过一道次在线热轧就一次性形成薄钢带，大大简化了生产工序，缩短了生产周期，其工艺线长度仅50m左右；设备投资也相应减少，产品成本显著降低，是一种低碳环保的热轧薄带生产工艺。双辊薄带连铸工艺是薄带连铸工艺的一种主要形式，也是世界上唯一实现产业化的一种薄带连铸工艺。双辊薄带连铸典型的工艺流程如图1所示，大包1中的熔融钢水通过大包长水口2、中间包3、浸入式水口4以及布流器5直接浇注在一个由两个相对转动并能够快速冷却的结晶辊8a、8b和侧封装置6a、6b围成的熔池7中，钢水在结晶辊8a、8b旋转的周向表面凝固形成凝固壳并逐渐生长，进而在两结晶辊8a、8b辊缝隙最小处(nip点)形成1-5mm厚的铸带11，钢带经由导板9导向夹送辊12送入轧机13中轧制成0.7-2.5mm的薄带，随后经过冷却装置14冷却，经飞剪装置16切头后，最后送入卷取机19卷取成卷。高扩孔钢，是先进高强钢(AHSS)的一个重要钢种，它具有较高的强度、延伸率，优良的成形性和翻边性能，能满足成形性能要求很高的复杂形状的汽车零部件的要求，比如汽车底盘后桥悬架摆臂，也可用于其它需要凸缘翻边的零部件上。其翻边能力以扩孔率表示，扩孔性能作为钢材的一项成形性能指标，反映的是在扩孔过程中材料抵抗因孔缘局部伸长变形过大而在垂直于孔缘方向上抵抗局部开裂的能力。随着汽车设计对底盘结构的要求日益提高，零件成形更加复杂，对钢板的翻边和扩孔性能要求进一步提高，通过汽车零件翻边和局部扩孔形状设计可提高零件的强度和刚性，可达到汽车钢板减薄和轻量化的目的，传统碳锰固溶强化钢和低合金析出强化钢结构钢板难易满足汽车底盘、悬臂零件成形要求，比如传统440MPa钢板碳锰固溶强化钢和低合金析出强化钢的扩孔率仅在50～70％之间，由此诞生了高扩孔钢。20世纪90年代，美国、日本等相继开发出440～780MPa级高扩孔性能的热轧钢板，其扩孔率为70％～131％，主要应用于成形性，尤其是翻边性能要求良好的汽车底盘、车轮等部件，钢板的扩孔性能与钢板的成分、强度和组织均匀性有关，由于其含有较多贵重合金元素Cr、Nb、Ti、V和Mo等，虽然在冷速较低的条件下可以获得铁素体/贝氏体双相组织，但其成本较高。过去，为满足钢板在轿车底盘上的使用条件，一般有两种选择，一种是使用强度降低的钢板(≤300MPa)，以获得较高的扩孔性能；另一种是在零件设计中减少翻边量，以降低对钢板扩孔性能的要求。随着汽车用钢强度的不断提高，传统汽车用钢的扩孔率随之降低，已难以满足轿车底盘对钢板扩孔率的要求。而随着汽车设计对底盘结构的要求日益提高，其零件形状日趋复杂，强度要求不断提高，对钢板扩孔率也有所增加，高扩孔钢已成为一个重要的汽车用钢品种。目前最常用的高扩孔钢强度级别主要集中在440和590MPa级别上，其显微组织主要是铁素体和贝氏体，有时含少量的马氏体组织。钢板的扩孔性能与多种因素有关，这些因素主要包括：夹杂物水平、组织中各相的性能差异、组织均匀性、屈强比以及组织类型等。从组织类型看，铁素体型和贝氏体型的组织具有比较高的扩孔性能，但其强度相对较低，难以达到780MPa及以上级别，这也是目前高扩孔钢主要集中在440和590MPa两个强度级别上的主要原因。高扩孔钢已成为汽车钢板的一个重要品种之一。由于薄带连铸天然的工艺流程优势，相比传统热轧流程，薄带连铸在轧后冷却过程中很容易生成贝氏体类型的微观组织，很容易使生产出来的产品具备优良的扩孔性能。因此，采用薄带连铸来生产高扩孔钢也就具备天然的优势了。采用薄带连铸来生产高扩孔钢，主要瞄准厚度小于1.8mm(含)的热轧薄规格汽车用钢市场。由于厚度较薄，薄带连铸工艺具有较强的制造和成本优势。高扩孔钢带以热轧/酸洗状态直接供货的产品规格特征厚度为1.2、1.25、1.4、1.5、1.6、1.7mm和1.8mm等，由于产品厚度较薄，传统薄规格的高扩孔钢，很多厂家由于传统热连轧线的能力限制，往往无法全规格供应；或者采用先热连轧工艺生产，然后进行冷轧，这样的生产流程增加了薄规格高扩孔钢的生产成本。热轧带钢作为薄规格热轧产品使用时，对带钢表面质量要求不是最高。一般要求带钢表面氧化皮的厚度越薄越好，这就需要在铸带后续的各个阶段控制氧化铁皮的生成，如在图1所示的典型工艺中，在铸辊8直至轧机13入口均采用密闭室装置10防止铸带氧化，在密闭室装置10内如专利US6920912添加氢气以及在专利US20060182本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄带连铸高扩孔钢，其化学成分重量百分比为：C：0.01-0.05％，Si：0.2-0.6％，Mn：0.8-1.5％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.008％，Als：<0.001％，Ca≤0.0050％，Mn/S>250，总氧[O]

【技术特征摘要】
1.一种薄带连铸高扩孔钢，其化学成分重量百分比为：C：0.01-0.05％，Si：0.2-0.6％，Mn：0.8-1.5％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.008％，Als：<0.001％，Ca≤0.0050％，Mn/S>250，总氧[O]T：0.007～0.020％，余量为Fe和其特征不可避免杂质。


2.如权利要求1所述的薄带连铸高扩孔钢，其特征在于，所述高扩孔钢的微观组织为铁素体+贝氏体，其中贝氏体相的比例≥15％。


3.如权利要求1或2所述的薄带连铸高扩孔钢，其特征在于，所述高扩孔钢的屈服强度≥290MPa，抗拉强度≥440MPa，延伸率≥29％，扩孔率≥110％。


4.如权利要求1或2或3所述的薄带连铸高扩孔钢的生产方法，其特征是：包括如下步骤：
1)冶炼
按权利要求1所述化学成分进行冶炼，冶炼过程中，造渣的碱度a＝CaO/SiO2控制在a<1.5，优选a<1.2，或a＝0.7～1.0；需要获得低熔点MnO-SiO2-Al2O3三元夹杂物，MnO-SiO2-Al2O3三元夹杂物中的MnO/SiO2控制在0.5～2，优选在1～1.8；钢水中的自由氧[O]Free范围为：0.0005-0.005％，钢水的成分中Mn/S>250；
2)连铸
连铸采用双辊薄带连铸，在两结晶辊辊缝隙最小处形成1.5-3mm厚的铸带；结晶辊直径在500-1500mm之间，优选直径为800mm；结晶辊内部通水冷却，铸机的浇铸速度为60-150m/min...

【专利技术属性】
技术研发人员：方园，吴建春，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31