一种钛碳双稳定碳素结构钢冷轧板的制备方法与流程

1.本发明涉及一种钛碳双稳定碳素结构钢冷轧板的制备方法，属于钢铁冶炼及材料加工领域。


背景技术：

2.高韧性深冲冷轧薄板通常采用低碳、低硅成分轧制，例如汽车面板、家电板等，[c]≤0.002%，[si]≤0.03%。高强度的25号优质碳素结构钢冷轧薄板可以作为优质的轴瓦外壳材料，但冲压成形性能不如超低碳钢。该材料存在的主要问题是成形过程出现开裂，限制了材料的应用领域，给材料的使用带来了难题。文献检索：(1) 《新疆钢铁》2019年第2期刊发了
ꢀ“
钢包头用优质碳素结构钢冷轧钢板开发”采用成分组成为：c：0.25～28wt%，si：0.17～27wt% wt%，mn：0.50～0.60wt%，p：≤0.015wt%，s：≤0.0080wt %，al：0.015～0.030wt%，ca：0.0008～0.0030wt%。生产出了1.8毫米至2.5毫米厚的冷轧钢带，抗拉强度351-497mpa，断后伸长率为24.5～31%，钢材组织为铁素体 球状珠光体，存在1.5级的带状组织。 (2)《轧钢》2002年第2期刊发了
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25 钢冷轧球化退火钢带的生产”利用箱式电炉进行了球化退火试验。采用在奥氏体化加热之前, 增加钢材的预热处理, 在预热温度下进行“截断”片状珠光体, 并形成较多的细小碳化物颗粒。预热温度接近 a 1 点( 720 ℃)，通过较长的预热时间, 使钢带温度均匀地达到预热温度。(3)专利申请号zl 201810723750.x，公开了一种“适用于直装加热优质碳素结构钢板坯的生产方法”，该方法采用动态轻压下装置消除45钢板坯的中心偏析，板坯实现了直接热装轧制。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的在于提供一种钛碳双稳定碳素结构钢冷轧板的制备方法，可以消除由于碳、锰强化导致材料出现带状组织，进一步影响钢材的冷冲压成形性能，生产简单，适用性、可操作性强，在保证了钢材强度的同时，材料具有优异的冷深冲性能。
[0004]
一种钛碳双稳定碳素结构钢冷轧板的制备方法，1）、该冷轧板钢中的成分质量百分比如下：[c]：0.27～0.29 wt%，ti：0.010～0.020 wt%，[mn]：0.55～0.65wt%；si：0.18～0.25wt%，p：≤0.015wt%，s：≤0.004wt%，al：0.020～0.040wt%，n：0.0030～0.0045wt%，cu：≤0.02wt%，cr：≤0.02wt%,ni：≤0.015wt%,其余为铁和不可避免的杂质；2）、生产流程为：铁水脱硫预处理——顶底复吹转炉冶炼——lf精炼——板坯连铸——带钢热连轧——带钢酸洗——带钢冷连轧——带钢热处理，生产的冷轧轧钢带厚度为0.80mm～2.5mm冷轧钢卷横切板；(1) 对铁水进行深脱硫处理，采用kr法脱硫处理，加入脱硫剂5kg/t,脱硫剂主要组成为活性石灰80%，萤石20%，加入脱硫剂搅拌15min，脱硫处理后铁水[s]≤0.002%，然后进行扒出铁水罐顶渣；(2) 转炉熔炼，废钢中[s]≤0.015%，[cu]≤0.05%，[cr]≤0.05%，[ni]≤0.05%，
0.03%，转炉终点[c]含量为0.08～0.10%，[p]含量不大于0.010%，转炉出钢钢水温度控制在1630～1650℃，出钢过程采用硅锰合金和铝铁脱氧合金化，吨钢加入0.5 kg铝对钢水半脱氧，出钢后钢包钢水[s]≤0.008%，[n] ≤0.0025%，炉挡渣出钢，钢包内氧化渣量不大于80kg；(3) lf精炼使用硅铁、电石脱氧进行扩散脱氧，电石加入量1.5 kg/t钢，硅铁加入量0.8～1.0 kg/t钢， lf精炼初始温度大于1530℃，每炉钢lf精炼送电时间不大于20min，lf精炼处理总用时控制在40～42min，lf精炼过程钢水增氮量小于0.0010%，氩气底吹氩搅拌钢水，流量为15～20 nl/min；lf处理结束钢水喂入硅钙线进行处理，lf精炼处理结束钢水氮含量[n]≤0.0035%、[s]≤0.0040%，[ca]含量控制在0.0015%～0.0035%，其它元素都符合熔炼成品钢水的控制要求，lf精炼终渣成分：cao含量50～53%，sio2含量约12～15%，feo≤1.0 %，al2o3含量28～32%，mgo含量8%，caf2含量不大于5%，lf处理后期禁止使用铝进行沉淀脱氧，使用含铝的扩散脱氧剂或顶渣改质剂、促进剂、发泡剂进行埋弧精炼， lf精炼末期加入钛铁进行合金化，钛的回收率必须大于70%，防止钛的氧化物夹杂和氮化物夹杂的生成；(4)连铸板坯，板坯厚度250mm，板坯宽度1250 mm和1500mm，长度9.8m；lf精炼终点上钢温度按照连铸过热度20℃控制，空钢包的烘烤温度大于1200℃，烘烤时间大于2.5h，烘烤后钢包温度大于800℃，周转钢包钢包个数不大于4个，中间包内加入高碱度覆盖剂对钢水进行保温，连铸钢水过热度15
±
5℃。例如板坯宽度1250mm，连铸板坯拉速1.1m/min，板坯宽度规格设定后。 连铸过程投入板坯压下装置，板坯压下量为5～6 mm，板坯低倍的中心偏析级别≤1级（曼内斯曼标准），板坯切割后热送、热装轧制；(5)板坯的热装入炉温度680-740℃，板坯加热炉抽出温度1200℃
±
15℃,采用压力20mpa的高压水柱对出炉板坯上下表面喷水除鳞，喷射水柱与板坯表面的夹角为15
º
，粗轧开轧温度为1160～1190℃，轧制速度为3.0～4.5m/s的条件下，进行7道次的粗轧，粗轧中间钢板厚度40～43mm；终轧温度为880℃
±
10℃，精轧后热轧态钢带经层流前段弱冷却进行组织转变，层冷后的精轧钢带入卷取机卷取，卷取温度为675℃
±
10℃，钢卷自然空冷至室温，钢板金相组织为铁素体和珠光体，晶粒度8.5级，钢材带状组织最大0.5级；(6) 酸洗、冷连轧以及热处理，首先对来料热轧卷进行酸洗，再进行冷链扎，冷轧压缩比50～55%，通过冷链轧使来料热轧板铁素体沿轧制方向拉长、塑性变形使得铁素体内部聚集了高密度位错，部分渗碳体片层出现弯曲、破碎，珠光体片层间距减小，渗碳体片通过冷轧过程中的变形不稳定性增加，为退火过程中渗碳体演变提供了条件，来料厚度3.5mm，轧制成为厚度为1.6 mm的冷轧板，然后对冷轧卷进行光亮退火，退火温度为645
±
5℃，加热时间9.5小时，保温时间15小时，待罩时间55分钟。
[0005]
成品冷轧板钢材带状组织的解决方法，采用碳、钛双稳定的成分设计方法，钛的碳、氮化物作为形核质点，通过低过热度、恒定的拉速连铸，降低板坯的中心偏析，板坯经过热装轧制消除、降低热轧钢带的级别（≤0.5级），再经过冷轧退火彻底消除冷轧板的中心偏析。使用微量的钛与碳、氮形成少量的碳化钛沉淀强化、氮化钛微粒在热轧轧后冷却过程和卷取后进一步析出强化，使材料的强度提高，经冷轧轧制、退火消除应力，生产出高强度、高韧性优质碳素结构钢冷轧板。采用该方法生产出的高强度优质碳素结构冷轧板，抗拉强度445mpa～480mpa；断后伸长率29～36%。钢材组织为球状珠光体，晶粒度为9～9.5级，成品冷
轧板金相组织批量检测，带状组织完全消除。钢材的成分及对应的各项性能见表1。
[0006]
备注： 拉伸性能试样标距为50mm。
[0007]
采用本方法生产的高强度优质碳素结构钢冷轧钢各项性能用户满足用户需求，钢板厚度为0.8～2.0毫米，需求以厚度以1.6mm为主，完全解决了由于钢板材料带状组织导致的冲压成形性能不良的难题，实现了批量供货。
具体实施方式
[0008]
一种钛碳双稳定碳素结构钢冷轧板的制备方法，1）、该冷轧板钢中的成分质量百分比如下：[c]：0.27～0.29 wt%，ti：0.010～0.020 wt%，[mn]：0.55～0.65wt%；si：0.18～0.25wt%，p：≤0.015wt%，s：≤0.004wt%，al：0.020～0.040wt%，n：0.0030～0.0045wt%，cu：≤0.02wt%，cr：≤0.02wt%,ni：≤0.015wt%,其余为铁和不可避免的杂质；2）、生产流程为：铁水脱硫预处理——顶底复吹转炉冶炼——lf精炼——板坯连铸——带钢热连轧——带钢酸洗——带钢冷连轧——带钢热处理，生产的冷轧轧钢带厚度为0.80mm～2.5mm冷轧钢卷横切板；(1) 对铁水进行深脱硫处理，采用kr法脱硫处理，加入脱硫剂5kg/t,脱硫剂主要组成为活性石灰80%，萤石20%，加入脱硫剂搅拌15min，脱硫处理后铁水[s]≤0.002%，然后进行扒出铁水罐顶渣；(2) 转炉熔炼，废钢中[s]≤0.015%，[cu]≤0.05%，[cr]≤0.05%，[ni]≤0.05%，0.03%，转炉终点[c]含量为0.08～0.10%，[p]含量不大于0.010%，转炉出钢钢水温度控制在1630～1650℃，出钢过程采用硅锰合金和铝铁脱氧合金化，吨钢加入0.5 kg铝对钢水半脱氧，出钢后钢包钢水[s]≤0.008%，[n] ≤0.0025%，炉挡渣出钢，钢包内氧化渣量不大于80kg；(3) lf精炼使用硅铁、电石脱氧进行扩散脱氧，电石加入量1.5 kg/t钢，硅铁加入
量0.8～1.0 kg/t钢， lf精炼初始温度大于1530℃，每炉钢lf精炼送电时间不大于20min，lf精炼处理总用时控制在40～42min，lf精炼过程钢水增氮量小于0.0010%，氩气底吹氩搅拌钢水，流量为15～20 nl/min；lf处理结束钢水喂入硅钙线进行处理，lf精炼处理结束钢水氮含量[n]≤0.0035%、[s]≤0.0040%，[ca]含量控制在0.0015%～0.0035%，其它元素都符合熔炼成品钢水的控制要求，lf精炼终渣成分：cao含量50～53%，sio2含量约12～15%，feo≤1.0 %，al2o3含量28～32%，mgo含量8%，caf2含量不大于5%，lf处理后期禁止使用铝进行沉淀脱氧，使用含铝的扩散脱氧剂或顶渣改质剂、促进剂、发泡剂进行埋弧精炼， lf精炼末期加入钛铁进行合金化，钛的回收率必须大于70%，防止钛的氧化物夹杂和氮化物夹杂的生成；(4)连铸板坯，板坯厚度250mm，板坯宽度1250 mm和1500mm，长度9.8m；lf精炼终点上钢温度按照连铸过热度20℃控制，空钢包的烘烤温度大于1200℃，烘烤时间大于2.5h，烘烤后钢包温度大于800℃，周转钢包钢包个数不大于4个，中间包内加入高碱度覆盖剂对钢水进行保温，连铸钢水过热度15
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5℃。例如板坯宽度1250mm，连铸板坯拉速1.1m/min，板坯宽度规格设定后。 连铸过程投入板坯压下装置，板坯压下量为5～6 mm，板坯低倍的中心偏析级别≤1级（曼内斯曼标准），板坯切割后热送、热装轧制；(5)板坯的热装入炉温度680-740℃，板坯加热炉抽出温度1200℃
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15℃,采用压力20mpa的高压水柱对出炉板坯上下表面喷水除鳞，喷射水柱与板坯表面的夹角为15
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，粗轧开轧温度为1160～1190℃，轧制速度为3.0～4.5m/s的条件下，进行7道次的粗轧，粗轧中间钢板厚度40～43mm；终轧温度为880℃
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10℃，精轧后热轧态钢带经层流前段弱冷却进行组织转变，层冷后的精轧钢带入卷取机卷取，卷取温度为675℃
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10℃，钢卷自然空冷至室温，钢板金相组织为铁素体和珠光体，晶粒度8.5级，钢材带状组织最大0.5级；(6) 酸洗、冷连轧以及热处理，首先对来料热轧卷进行酸洗，再进行冷链扎，冷轧压缩比50～55%，通过冷链轧使来料热轧板铁素体沿轧制方向拉长、塑性变形使得铁素体内部聚集了高密度位错，部分渗碳体片层出现弯曲、破碎，珠光体片层间距减小，渗碳体片通过冷轧过程中的变形不稳定性增加，为退火过程中渗碳体演变提供了条件，来料厚度3.5mm，轧制成为厚度为1.6 mm的冷轧板，然后对冷轧卷进行光亮退火，退火温度为645
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5℃，加热时间9.5小时，保温时间15小时，待罩时间55分钟。