一种含锆细晶粒热轧板带钢及其制备方法技术

一种含锆细晶粒热轧板带钢及其制备方法，属于钢铁生产领域。该含锆细晶粒热轧板带钢包括的成分及其质量百分含量为：C：0.03～0.25％，Si：0.05～0.5％，Mn：0.8～2.0％，P：0.002～0.03％，S：0.001～0.03％，Al：0.003～0.07％，Ti：0.002～0.05％，Zr：0.001～0.03％，O：0.001～0.012％，N：0.002～0.012％，余量为Fe和不可避免的杂质；含有Al2O3夹杂物、TiO

【技术实现步骤摘要】
一种含锆细晶粒热轧板带钢及其制备方法
[0001]本申请是申请号为202110238994.0，申请日2021年03月04日，专利技术名称为：“一种细晶粒热轧板带钢及其制备方法”的分案申请。


[0002]本专利技术属于钢铁生产
，特别涉及一种含锆细晶粒热轧板带钢及其制备方法。

技术介绍

[0003]低合金高强度热轧板带钢在经济社会建设中具有广泛应用，随着工业生产技术的不断提高，热轧板带钢的生产应用向高强韧性能、低合金成本和高生产效率方向发展。有多种方法可以提高钢板强度，但晶粒细化能同时提高强度和改善韧性，并且节约合金添加量，因而在钢铁行业在有着广泛的应用。
[0004]目前，热轧板带钢普遍采用微合金化加控轧控冷的工艺方法达到细化组织提高性能的目的。控轧控冷工艺一般通过在奥氏体未再结晶区进行轧制，并且需要在中间厚度进行待温，在较低的温度下完成大压下量轧制变形。
[0005]专利CN111020375A公开了一种V
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N微合金化钢中厚板及其生产工艺，提供了一种V
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N微合金化钢中厚板及其生产工艺，通过改善组织均匀性提高中厚板材成材率的生产工艺。但所述的中厚板需要进行低温轧制，并对终轧道次压下量有较高要求，对生产节奏带来影响。
[0006]专利CN102051525A公开了一种低成本Q420qE桥梁用钢板的生产方法，通过添加微量的Nb、Ti合金，结合强的水冷提高性能，生产厚Q420qE级别的桥梁用钢。但该方法的精轧阶段的终轧温度在790～830℃，对设备能力要求高，轧制能耗大。
[0007]专利CN103451535A公开了一种510MPa级汽车大梁用热连轧板带钢及其生产工艺，仅添加少量的Ti，不添加其它贵重合金元素，实现钢种的减量化生产。但是，所述的热连轧板带钢采用低温轧制工艺与连续变速层流冷却工艺，不利于生产工艺的稳定控制。
[0008]专利CN200610116673.9公开了一种细晶强化碳素结构钢热轧薄板的制造工艺，解决利用普通碳素钢成分在热连轧机上生产较高强度热轧板的问题，通过细晶强化提高钢材强度。但需要在粗轧后进行热卷箱卷曲，然后再进行低温终轧，加大了生产工艺的复杂程度。
[0009]专利CN106244931A公开了一种屈服强度450MPa级热轧钢板及其制造方法，采用Ti替代Nb、V等合金元素，结合合适的热轧工艺设计，在保证了材料性能的前提下，降低合金成本。但需要采用低温控轧结合层流冷却，获得细小的铁素体晶粒，降低了生产效率。
[0010]专利CN107130180A公开了一种低成本Q390中厚板材及其生产方法，采用C
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Mn成分体系设计，不加入Nb、Ti微合金元素，降低生产成本。但需采用具备强冷却能力的轧后超快冷设备进行冷却，稳定控制返红温度，提高了工艺难度和设备要求。
[0011]从上述现有技术来看，为实现晶粒细化，通过低温控轧的方法，对设备与工艺水平
均有较高的要求，并且会降低生产效率，增加生产成本，另外一些产品不适用低温未再结晶区轧制。因此，在高温区进行轧制成为改进生产工艺的有效途径，但该工艺下奥氏体晶粒以及转变组织将发生粗化，降低钢材强韧性能。因此，人们对适用于高温轧制的钢材，在高温轧制过程中充分细化晶粒改善钢板组织性能进行了研究。
[0012]专利CN1092470A公开了一种钛处理钢板高温再结晶轧制加速冷却代替中低温控轧工艺，其特点是采用0.005～0.025％的Ti处理在钢中形成TiN、Ti(CN)沉淀相来细化晶粒，采用高温再结晶轧制和加速冷却，终轧温度要求控制在900～1000℃。
[0013]专利CN102828115A公开了一种Q345B中厚钢板及其生产方法，其特点是采用钒氮微合金化和高温轧制工艺，利用高温轧制过程中析出的VN粒子诱导形成晶内铁素体，细化了晶粒尺寸。其要求钢中N含量为0.008～0.018％，终轧温度1070～1100℃，冷速为18～22℃/s，终冷温度在650～750℃。
[0014]专利CN103343209A公开了一种改善Q235钢板性能的控轧控冷工艺，其特点是避免了钢板中间待温环节，而直接采用高温轧制，开轧温度1000～1100℃，终轧温度控制在900～950℃，轧后立即进行超快冷却，冷却速度＞100℃/s。
[0015]专利CN103966410A公开了一种高温轧制生产Q420级别厚板的方法，其特点是采用VN微合金化成分设计，以高温轧制方式取消中间坯待温过程，粗轧和精轧温度均在1000℃以上，轧后冷却采用堆垛缓冷，所得到的组织为多边形铁素体加珠光体组织。
[0016]从上述现有技术来看，为实现晶粒细化，通过低温控轧的方法，对设备与工艺水平均有较高的要求，并且会明显降低生产效率，增加生产成本。因此，需要针对上述问题，进行热轧钢板成分和工艺技术创新，缩短工艺流程，提高生产效率，节约资源，实现低价格高质量生产。
[0017]上述现有技术在提高轧制温度后可获得细晶组织满足性能要求，但都采用了合金化或轧后立即超快冷的方法，对生产成本和技术实施带来了压力。如果在钢材中引入具有良好热稳定性的组织细化粒子，使其细小弥散分布于钢材基体中，在轧制过程发挥组织细化的作用，将对现有的生产工艺和产品性能带来显著改善和提升。但目前还没有相关的可采用的现有技术来实现这一目的，还需要进一步开展深入研究。

技术实现思路

[0018]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种含锆细晶粒热轧板带钢及其制备方法，其中，细晶粒热轧板带钢包括热轧钢板和热轧钢带；该方法对热轧板带钢成分和夹杂物进行优化设计，并结合冶炼与轧制工艺改进，实现高温轧制条件下晶粒尺寸细化，进而提高钢材强韧性。目前，热轧钢材的细化晶粒主要是通过低温控轧实现，而本专利技术提出的细晶粒钢技术可以省略低温控轧工序，加快轧制节奏，实现热轧板带钢的低成本高效率生产。
[0019]本专利技术采取如下技术方案：
[0020]本专利技术的一种细晶粒热轧板带钢，其包含的化学成分及各个化学成分的质量百分含量为：C：0.03～0.35％，Si：0.05～0.8％，Mn：0.5～2.5％，P：0.001～0.035％，S：0.001～0.035％，Al：0.001～0.07％，Ti：0.002～0.05％，细晶元素：0.0006～0.03％，O：0.001～0.012％，N：0.002～0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质；其中，细晶元素为B、Mg、Zr、Ca中的一种或几种；
[0021]所述的细晶粒热轧板带钢含有的夹杂物种类为：Al2O3夹杂物、TiO
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夹杂物、TiN夹杂物、AlN夹杂物、MnS夹杂物、由细晶元素形成的夹杂物和其它不可避免的夹杂物。
[0022]所述的细晶粒热轧板带钢，还包含的化学成分及各个成分的质量百分含量为：Cr：0.01～1％，Mo：0.01～1％，Ni：0.01～1％，Cu：0.01～1％，Nb：0.01～0.2％，V：0.01～0.2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含锆细晶粒热轧板带钢，其特征在于，该含锆细晶粒热轧板带钢包括的化学成分及各个化学成分的质量百分含量为：C：0.03～0.25％，Si：0.05～0.5％，Mn：0.8～2.0％，P：0.002～0.03％，S：0.001～0.03％，Al：0.003～0.07％，Ti：0.002～0.05％，Zr：0.001～0.03％，O：0.001～0.012％，N：0.002～0.012％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述的含锆细晶粒热轧板带钢，含有Al2O3夹杂物、TiO
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夹杂物、TiN夹杂物、AlN夹杂物、MnS夹杂物、ZrO2夹杂物、ZrN夹杂物和其它不可避免的夹杂物；其中，尺寸为0.03～3μm的含有ZrO2的夹杂物的数量密度为300～2000个/mm2；含有ZrO2的夹杂物中，按颗粒数量计，50～100％的ZrO2夹杂物表面上含有Al2O3、ZrN、TiO
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、TiN、MnS中的至少一种夹杂物；所述的含锆细晶粒热轧板带钢，同时含有ZrO2夹杂物、MnS夹杂物、含钛夹杂物的数量占所有含有ZrO2的夹杂物数量的10～60％，其中，含钛夹杂物包括TiO
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夹杂物和TiN夹杂物；所述的含锆细晶粒热轧板带钢，其平均晶粒尺寸为2～20μm，并且平均每3个晶粒中至少含有1个包含ZrO2、ZrN、TiO
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、TiN、AlN、MnS中的一种或多种物质的夹杂物颗粒。2.根据权利要求1所述的含锆细晶粒热轧板带钢，其特征在于，所述的含锆细晶粒热轧板带钢，还包含的化学成分及各个成分的质量百分含量为：Cr：0.01～1％，Mo：0.01～1％，Ni：0.01～1％，Cu：0.01～1％，Nb：0.01～0.2％，V：0.01～0.2％中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的含锆细晶粒热轧板带钢，其特征在于，所述的含锆细晶粒热轧板带钢，显微组织类型为铁素体和/或贝氏体组织；其中，铁素体为多边形状、准多边形状、粒状或针状中的一种或几种，贝氏体为粒状、针状或板条状中的一种或几种；含锆细晶粒热轧板带钢的纵截面形状为等厚度截面或变厚度截面；所述的含锆细晶粒热轧板带钢屈服强度350～750MPa，
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【专利技术属性】
技术研发人员：王超，袁国，康健，李振垒，张元祥，王洋，方烽，王国栋，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：