一种基于亚快速凝固+轧制工艺的高抗拉强度的低密度冷轧薄钢带及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种基于亚快速凝固+轧制工艺的高抗拉强度的低密度冷轧薄钢带及其制造方法，其化学成分及质量百分数为：C：0.6％

【技术实现步骤摘要】
一种基于亚快速凝固+轧制工艺的高抗拉强度的低密度冷轧薄钢带及其制造方法


[0001]本专利技术属于钢铁生产
，具体涉及一种基于亚快速凝固+轧制工艺的高抗拉强度的低密度冷轧薄钢带及其制造方法。

技术介绍

[0002]与传统的普通高强钢相比，先进高强钢最大的优势在于保证力学性能的同时减轻板材构建的厚度和重量，还具有良好的成型性、防撞凹性、抗疲劳性能、较高的加工硬化率，在各行各业显示良好的应用前景。Fe
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Mn
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C
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Al系低密度钢出现于上世纪年代，随着研究的深入，低密度钢的特殊性逐渐被挖掘出来。首先，该钢种密度比其他钢种要小，研究表明，每增加1％的Al，钢的密度可以降低1.3％，同时可以显著提高层错能，每增加1wt％Al，层错能增加9～11mJ/m2。低密度钢的加工硬化机制不仅仅局限于高锰钢的相变诱导塑性及孪晶诱导塑性强化，微带诱导塑性、剪切带诱导塑性及动态滑移带细化等加工硬化机制也能用于强化低密度钢，同时纳米级第二相κ＇碳化物的弥散分布可以钉扎细化晶粒及通过Nb、V、Ti的微合金化可以进一步强化其综合力学性能，包括屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等等。鉴于以上特点，低密度钢广泛应用于汽车、船舶制造行业等领域，通过降低重量，可以降低能源消耗、减少尾气排放。
[0003]迄今为止，人们就一直寻求金属材料“轻量、强度、韧性”三大指标的平衡。不过，强度和韧性始终是相互排斥的，很难达到获得高强度的同时仍然保证良好的塑性，因此，亟需一种具有高强度的同时又能保证高塑性的低密度钢板。目前Fe
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Mn
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C
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Al系列低密度、高强度、高塑性钢的研究主要通过传统的热轧、热轧后退火、酸洗、冷轧、冷轧后退火生产工艺进行制备，工艺复杂，能耗及环境污染较大，成本较大，开发难度较大。
[0004]目前现有的专利文献CN111235484B公开了一种高强度高硬度低密度钢的制备方法，其特点是该合金钢的化学组成成分及重量百分比为C：0.7
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1.8％，Mn:25
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34％， Al:8
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12％，Si:0.3％
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0.9％，Cr:0.3％
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1.2％，V：0.1
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0.7％，Ti:0.1％
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0.8％，Mo:0.7％
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1.3％，经过热锻、水韧、热轧和固溶处理后，再经过冷轧和时效处理，抗拉强度可以达到950
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1127MPa，硬度达到62
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68HRC。专利文献CN104711494A公开了一种高强度高塑性的NiAl强化低密度钢，其特点是该合金钢的化学组成成分重量％为C：0.5
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1.5％， Mn:10
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30％，Al:5
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12％，Ni：5
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15％，抗拉强度达到1350MPa以上，延伸率达到10％以上。专利文献CN108779528B公开了具有高延展性、低密度高强度奥氏体钢带，其特点是该合金钢的化学组成成分重量％为C：0.65
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0.9％，Mn:5.0
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20％，Al:5.5
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11％，0＜ Si≤0.15％，0＜Cu≤0.34％，0＜Cr≤0.14％，同时加入一种或者一种以上的V、Ti、Nb、 V、Zr等微合金元素，该钢的抗拉强度≥800MPa、延伸率≥25％、密度≤7.3kg/m3。
[0005]上述专利文献中公布的钢制品的制造方法均采用传统连轧工艺，工艺流程长、能耗高、机组设备多、基建成本高，生产综合成本高，且由于合金元素高，铸造过程容易产生偏析，轧制过程轧制力大，热轧和冷轧都容易形成裂纹，开发难度大，对于高抗拉强度、高延伸
率的薄钢带的开发难度更大。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种基于亚快速凝固+轧制工艺的高抗拉强度的低密度冷轧薄钢带及其制造方法，本专利技术制造方法，热轧阶段省去了板坯加热、多道次反复热轧等复杂过程，仅通过亚快速凝固+单道次20～50％压下量的热轧之后进行冷轧，生产流程更短，工序成本低，生产的能耗和碳排放量大幅度降低；在铸造阶段，由于铸带厚度较薄并且凝固速度较快，在薄带钢中无明显的中心 P偏析带和长条状的MnS夹杂带，表现出较高的韧性，有利于后续进行冷变形加工；本专利技术方法制造的低密度冷轧薄钢带，屈服强度在1550MPa以上，抗拉强度在 1800MPa以上，延伸率为10％以上。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是设计一种基于亚快速凝固+轧制工艺的高抗拉强度的低密度冷轧薄钢带，其化学成分及质量百分数为：C：0.6％
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1.5％，Mn:16％
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25％， Al：6％
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12％，V:0.01％
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0.2％，Zr：0.01％
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0.5％，Si:0.01％
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0.5％，Cu：0.01％
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2％，Ni： 0.05％
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2％，余量为Fe和杂质元素。
[0008]优选的技术方案是，杂质元素的化学成分及质量百分数符合P≤0.06％、S≤0.002％、 N≤0.003％。
[0009]相应地，本专利技术还公开了一种基于亚快速凝固+轧制工艺的高抗拉强度的低密度冷轧薄钢带的制造方法，包括如下步骤：
[0010]S1：按照上述的化学成分及质量百分数，冶炼制备钢水；
[0011]S2：将步骤S1制备的钢水经亚快速凝固制备成铸带；
[0012]S3：将步骤S2制备的铸带经过一道次热轧制备成薄钢带；
[0013]S4：将步骤S3制备的薄钢带经气雾冷却系统冷却至600℃～800℃；
[0014]S5：将步骤S4制备的薄钢带于900℃～1150℃温度下固溶处理1～3h，然后进行压下量为20％
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50％的冷轧，并于650℃～850℃温度下时效处理10～12h后空冷；
[0015]其中，所述的制造方法制造的低密度冷轧薄钢带的屈服强度在1550MPa以上，抗拉强度在1800MPa以上。
[0016]优选的技术方案有，所述的步骤S2中，具体操作为：将步骤S1制备的钢水经过单棍熔体旋转的方法凝固成铸带，铸带的厚度为1.4～2.5mm。
[0017]优选的技术方案还有，所述的步骤S3中，所述的步骤S3中，一道次热轧压下量为 20％～50％，薄钢带的厚度为0.8～1.9mm、宽度为60mm～150mm。
[0018]优选的技术方案还有，所述的步骤S3中，热轧出口温度为850℃～1050℃。
[0019]进一步优选的技术方案还有，所述的制造方法制造的低密度冷轧薄钢带的金相组织为奥氏体及析出相，冷轧薄钢带的厚度为0.5～1.0mm，延伸率为10％以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于亚快速凝固+轧制工艺的高抗拉强度的低密度冷轧薄钢带，其特征在于，其化学成分及质量百分数为：C：0.6％
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1.5％，Mn:16％
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25％，Al：6％
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12％，V:0.01％
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0.2％，Zr：0.01％
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0.5％，Si:0.01％
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0.5％，Cu：0.01％
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2％，Ni：0.05％
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2％，余量为Fe和杂质元素。2.如权利要求1所述的基于亚快速凝固+轧制工艺的高抗拉强度的低密度冷轧薄钢带，其特征在于，杂质元素的化学成分及质量百分数符合P≤0.06％、S≤0.002％、N≤0.003％。3.一种如权利要求1或2所述的基于亚快速凝固+轧制工艺的高抗拉强度的低密度冷轧薄钢带的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：按照权利要求1或2所述的化学成分及质量百分数，冶炼制备钢水；S2：将步骤S1制备的钢水经亚快速凝固制备成铸带；S3：将步骤S2制备的铸带经过一道次热轧制备成薄钢带；S4：将步骤S3制备的薄钢带经气雾冷却系统冷却至600℃～800℃；S5：将步骤S4制备的薄钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗慧，陈金龙，祝世超，郭魂，尹飞鸿，沈洪雷，张建梅，杨辉，张丹丹，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：