一种ASP双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢及其制造方法

摘要

本发明属于金属材料制造技术领域，具体涉及一种ASP双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢及其制造方法。本发明的搪瓷钢的重量百分比组成为：碳≤0.005%，硅≤0.030%，锰0.10-0.35%，磷≤0.015%、硫0.015-0.035%，酸溶铝0.015-0.050%，钛0.070-0.10%，氮0.0040-0.0070%，余量为铁和不可避免的杂质。其制造方法，包括如下步骤：（1）转炉冶炼、（2）LF精炼、（3）RH炉真空精炼、（4）连铸连轧、（5）酸洗、冷轧、退火、平整。本发明采用“LF+RH”双联工艺法，成功实现了超深冲冷轧搪瓷钢在ASP产线上的批量生产。

权利要求

1.双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）转炉冶炼：步骤（1）铁水不进行KR预处理，入炉铁水S含量为0.02-0.06%；

（2）LF精炼：步骤（2）转炉采用纯度大于99.5％的高纯度氧气，炉内保持正压，将终点碳重量百分比含量控在0.05～0.07%，温度控在1620～1675℃，保证终渣碱度R=4～5，做好挡渣出钢；

（3）RH炉真空精炼： LF精炼炉进行脱氧造渣和温度控制，将高氧化性的转炉炉渣转变为FeO+MnO质量百分含量小于＜1.5%的还原性炉渣，有效隔绝炉渣向钢液中传递氧的进行，并通过电极加热将钢水温度控制在1650～1680℃；LF处理后期添加硫化铁合金，使[S]控制在0.015-0.035%；LF出站Als含量控制在0.015%以下；

（4）连铸连轧： RH真空处理时，0-9min时间段内环流气体采用N2模式，其余时间段采用Ar模式，使钢中N含量控制在0.0040-0.0070%；RH工序脱碳结束自由氧含量≤200ppm，减少钢中杀氧铝粒加入量； RH杀氧结束后期，调小气体环流量促进小颗粒夹杂物充分上浮；精确控制钙线加入量在1.2-1.5m/吨钢；

（5）酸洗、冷轧、退火、平整：采用厚度为135mm板坯进行ASP连铸连轧生产；板坯加热温度控制在 1220～1310℃；热轧终轧温度为910～950℃；卷取温度为710-750℃；在层流冷却段采用后段稀疏冷却方式，从而降低冷却速度，控制基体中二相粒子尺寸及分布，同时获得晶粒度为ASTM7－8级的铁素体晶粒，降低热轧板的屈服强度；

冷硬卷进入罩式退火炉退火，退火温度为720℃～750℃，平整延伸率为0.3％～1.1%；

所述搪瓷钢的重量百分比组成为：碳≤0.005%，硅≤0.030%，锰0.10-0.35%，磷≤

0.015%、硫0.015-0.035%，酸溶铝0.015-0.050%，钛0.070-0.10%，氮0.0040-0.0070%，余量为铁和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢的制造方法，其特征在于，所述搪瓷钢的重量百分比组成为：碳0.0035%，硅0.011%，锰0.25%，磷0.007%，硫0.022%，酸溶铝0.030%，钛0.081%，氮0.0053%。

说明书

一种ASP双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明属于金属材料制造技术领域，具体涉及一种ASP 双联工艺生的产超深冲冷轧搪瓷钢及其制造方法，特别是涉及一种ASP 中薄板坯连铸连轧“LF+RH”双联工艺法批量生产超深冲冷轧搪瓷钢的制造方法。

背景技术

[0002] 超深冲冷轧搪瓷钢兼具优良的冲压性能和抗鳞爆性能，能满足形状复杂、冲压难度大、搪瓷质量要求高的搪瓷制品生产的需要。搪瓷钢最易产生的质量问题就是搪瓷过程中或者冷却之后产生鳞爆。产生鳞爆的原因主要是由于钢中没有足够的陷阱即所谓的贮氢陷阱以贮存在搪烧过程中生成的氢所造成的。钢中的氢陷阱有很多种，包括晶界、位错、显微空洞、夹杂物及第二相粒子等。搪瓷钢中第二相粒子的数量是决定钢板抗鳞爆性以及成形性的关键因素。如果钢中的碳、硫、氮等杂质元素含量低，钢板的成形性好，但由于钢中没有足够的第二相粒子，钢板的抗鳞爆性变差。反之，如果钢中的杂质元素含量高，那么钢板的成形性就差，达不到超深冲性的要求。因此，从合金元素控制来说，提高抗鳞爆性和提高冲压性是互相矛盾和制约的。要解决这一对矛盾，实现良好的综合性能匹配，合理的成分设计和工艺控制是关键。

[0003] 我国国内大部分钢厂都采用常规铸机批量生产IF钢，ASP中薄板坯连铸连轧工艺生产超深冲IF钢主要面临钢水可浇性差导致水口堵塞严重的问题。ASP工艺下批量生产超低碳IF钢时，为了改善钢水流动性，减少水口堵塞，提高连浇炉次，只能采用钙处理方式，即在RH破空后喂入钙铁线，通过加入相对过量的钙使Al2O3完全变性，在炼钢温度下极易成为液体状而排除或以球状存在于钢中。由于夹杂物的变性，可以改变钢水的流动性和夹杂物对钢水的浸润性，从而可以消除中间包水口堵塞，钢中夹杂物由群簇状变为球状，从而可以消除对机械性能的恶劣影响，液态球状易上浮，从而可以改善钢的纯净度。

[0004] 但是如果钢水中S含量过高时，喂钙线过程中极易形成高熔点的CaS(熔点约为2450℃)，同样恶化钢水浇注性能。所以为了防止CaS的生成，钢水应尽可能降低S含量。相关资料显示，在1550℃的中间包浇注温度条件下，当钢中Al含量为0.030%时，为了防止CaS夹杂，钢中S含量不得大于0.015%。使用ASP中薄板坯连铸连轧工艺生产超深冲搪瓷钢时，为确保搪瓷钢具有优良抗鳞爆性能，钢中S元素含量要求0.015-0.035%，为防止生成CaS，解决钢水可浇性问题，实现批量生产，必须对生产工艺进行创新。

[0005] 专利CN1704494A“具有优良抗鳞爆性和超深冲性的冷轧搪瓷钢及其制造方法”报道了一种超低碳具有优良抗鳞爆性和超深冲性的冷轧搪瓷钢及其制造方法，其制造工艺主要特征是在真空脱气处理中采用新的氮环流方法来控制钢中的N和以及全氢或含有极低氮气的气氛中罩式退火炉中退火工艺的使用，通过氮气环流技术替代精炼过程中加入氮化锰合金，能稳定控制氮在严格的范围内，也消除了增碳、过程降温等不利影响。但该专利中未提到通过增加S含量增加二相粒子的方法，也未提及“LF+RH”双联法进行炉外精炼的工艺，也未涉及真空脱气过程中对环流气体进行分段控制的理念。

[0006] 专利CN101941021A“一种基于ASP工艺生产超深冲级冷轧钢板的方法”，公开了一种基于ASP中薄板坯连铸连轧工艺生产超深冲级冷轧钢板的方法，采用铁水预处理+转炉+LF+RH获得满足成分的钢水后，经过ASP中薄板坯连铸连轧工艺生产热轧基板，热轧基板经酸洗、冷轧、罩式退火工序得到深冲级冷轧钢板。但该制造方法只适用于在ASP工艺下生产低硫、低氮的超低碳冷轧IF钢生产制造，未考虑钢中[S]含量增加后，RH处理时喂钙线过程中，生成难溶CaS对钢水可浇性的影响，也没考虑RH氮气环流技术。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供一种ASP中薄板坯连铸连轧工艺条件下，利用“LF+RH”双联法批量生产超深冲冷轧搪瓷钢的制造方法。

[0008] 本发明是通过下述的技术方案来实现的：

[0009] 一种ASP 双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢，所述搪瓷钢的重量百分比组成为：碳≤0.005%，硅≤0.030%，锰0.10-0.35%，磷≤0.015%、硫0.015-0.035%，酸溶铝0.015-
0.050%，钛0.070-0.10%，氮0.0040-0.0070%，余量为铁和不可避免的杂质。

[0010] 优选的，上述的ASP 双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢，所述搪瓷钢的重量百分比组成为：碳0.0035%，硅0.011%，锰0.25%，磷0.007%，硫0.022%，酸溶铝0.030%，钛0.081%，氮0.0053%。

[0011] 上述的ASP 双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢的制造方法，包括如下步骤：

[0012] （1）转炉冶炼、

[0013] （2）LF精炼、

[0014] （3）RH炉真空精炼、

[0015] （4）连铸连轧、

[0016] （5）酸洗、冷轧、退火、平整。

[0017] 上述的ASP 双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢的制造方法中， 所述的步骤（1）具体为：铁水不进行KR预处理，入炉铁水S含量为0.02-0.06%；

[0018] 上述的ASP 双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢的制造方法中，所述的步骤（2）具体为：转炉采用纯度大于99.5％的高纯度氧气，炉内保持正压，将终点碳重量百分比含量控在看，0.03～0.06%、温度控在1620～1675℃，保证终渣碱度R=4～5，做好挡渣出钢；

[0019] 上述的ASP 双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢的制造方法中，所述的步骤（3）具体为：LF精炼炉进行脱氧造渣和温度控制，将高氧化性的转炉炉渣转变为FeO+MnO质量百分含量小于＜1.5%的还原性炉渣，有效隔绝炉渣向钢液中传递氧的进行，并通过电极加热将钢水温度控制在1650～1680℃；LF处理后期添加硫化铁合金，使[S]控制在0.015-0.035%；LF出站Als含量控制在0.015%以下。Als为酸溶铝。

[0020] 上述的ASP 双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢的制造方法中，所述的步骤（4）具体为：RH真空处理时，0-9min时间段内环流气体采用N2模式，其余时间段采用Ar模式，使钢中N含量控制在0.0040-0.0070%；RH工序脱碳结束自由氧按下限控制（自由氧含量≤200ppm），减少钢中杀氧铝粒加入量； RH杀氧结束后期，调小气体环流量促进小颗粒夹杂物充分上浮；精确控制钙线加入量在1.2-1.5m/吨钢。RH炉真空精炼进行深脱碳、提高钢水的洁净度、控制夹杂物的形态以及微合金化处理。

[0021] 上述的ASP 双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢的制造方法中，所述的步骤（5）具体为：采用厚度为135mm板坯进行ASP连铸连轧生产；板坯加热温度控制在 1220～1310℃；热轧终轧温度为910～950℃；卷取温度为710-750℃；在层流冷却段采用后段稀疏冷却方式，从而降低冷却速度，控制基体中二相粒子尺寸及分布，同时获得晶粒度为ASTM7－8级的铁素体晶粒，降低热轧板的屈服强度。

[0022] 上述的ASP 双联工艺生产的超深冲冷轧搪瓷钢的制造方法中，所述的步骤（6）中冷硬卷进入罩式退火炉退火，退火温度为720℃～750℃，平整延伸率为0.3％～1.1%。

[0023] 该方法以含Ti的超低碳冷轧IF钢为基础，采用ASP中薄板坯连铸连轧工艺流程，通过LF进行脱氧造渣和温度控制的同时，LF处理后期加入硫化铁合金，保证[S]含量控制在0.015-0.035%；通过RH真空处理时，0-9min环流气体采用N2模式，其余时间段采用Ar模式，使钢中N含量控制在0.0040-0.0070%，并添加足量钛铁合金使钛与C、N、S等间隙原子完全结合；同时在热轧过程中采用后段稀疏冷却的层流冷却模式，使钢中含有大小、数量适中的TiN、TiS、Ti4C2S2等二相粒子，使搪瓷钢兼具优良的成形性能和抗鳞爆性能。

[0024] 搪瓷钢中S元素含量为0.015-0.035%， RH喂钙线处理时容易生成难溶CaS(熔点约为2450℃)，造成水口堵塞而影响钢水的可浇性。为顺利实现搪瓷钢批量生产，生产过程中， LF控制出站温度在1650-1680℃，出站Als含量控制在0.015%以下，使钢水保持较高温度和较高的氧活度，降低CaS生成几率；同时RH工序脱碳结束自由氧按下限控制（自由氧含量≤200ppm）、减少钢中杀氧铝粒加入量，降低钢中脱氧产物Al2O3的产生；RH杀氧结束后期，调小气体环流量促进小颗粒夹杂物充分上浮；精确控制钙线加入量在1.2-1.5m/吨钢，使钙线基本全部与Al2O3充分结合变性、上浮，而只有极少量与S结合生成难溶的CaS。

[0025] 本发明基于在加钛超低碳IF钢的基础上，添加一定量的氮、硫合金元素和足量钛元素，使碳、氮、硫原子与钛结合，生成TiN、TiS、Ti4C2S2等化合物，使钢中无间隙原子存在，同时又有足够的第二相粒子分布在铁基体中，兼具优良成形性能和抗鳞爆性能。

[0026] 本发明在ASP中薄板坯连铸连轧工艺基础上，采用“LF+RH”双联工艺法，通过LF后期加入硫化铁合金、出站Als含量控制在0.015%以下、同时RH工序脱碳结束自由氧按下限控制（自由氧含量≤200ppm）、RH杀氧结束后期，调小气体环流量促进小颗粒夹杂物充分上浮、精确控制钙线加入量在1.2-1.5m/吨钢、层流冷却采用后段稀疏冷却、全氢罩式退火等一系列技术创新，成功实现了超深冲冷轧搪瓷钢在ASP产线上的批量生产。

[0027] 用本发明所生产出的成品钢板力学性能为： Rp0.2≤180MPa，270MPa≤Rm≤330MPa，A80≧41％，塑性应变比r90≧2.1，加工硬化指数n90≧0.21，同时具有优良的成形性能和抗鳞爆性能。该方法拓宽了ASP中薄板坯连铸连轧生产线能够生产的产品品种范围，提高了企业的产品竞争力。

具体实施方式

[0028] 下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。

[0029] 实施例1

[0030] 本发明实施例1依次包括如下步骤：

[0031] （1）铁水：铁水不经KR预处理，入炉铁水硫含量为0.045%；

[0032] （2）炼钢：炼钢炉采用120 吨的转炉，出钢量为142.35 吨，转炉采用纯度大于99.5％的高纯度氧气，炉内保持正压，出钢时碳的质量百分数为0.0537%，出钢温度为1637℃，保证终渣碱度R=4～5，做好挡渣出钢；；

[0033] （3）LF造渣、控温、增S：转炉出来的钢水在LF精炼炉进行脱氧造渣和温度控制，具体工艺：将高氧化性的转炉炉渣转变为FeO+MnO质量百分含量小于＜1.5%的还原性炉渣，有效隔绝炉渣向钢液中传递氧的进行，处理周期63min，加热时间35min，到达温度1550℃，离开温度1630℃，喂铝粒30kg，添加硫化铁合金100kg，使[S]控制在0.015-0.035%；LF出站Als含量控制在0.015%以下。

[0034] （4）RH脱碳、增N、夹杂物变性：对LF精炼炉出来的钢水在RH炉中进行真空脱碳（环流气体0-9min采用N2模式，N2流量100Nm3/h）、其余时间段采用Ar模式，喂铝线、喂钙线（喂钙线185m）、加钛铁合金、等方法调整合金成分，使精炼结束时的钢水成分的重量百分数含量（%）控制在 C 0.0024、Si 0.009、 Mn 0.154、 P 0.008、S 0.028、Als 0.031、Ti0.089，N0.0040；钢水温度为1604℃。RH工序脱碳结束自由氧含量≤200ppm，减少钢中杀氧铝粒加入量； RH杀氧结束后期，调小气体环流量促进小颗粒夹杂物充分上浮；精确控制钙线加入量在1.2-1.5m/吨钢。

[0035] （5）连铸连轧：

[0036] 连铸采用厚度为135mm的ASP连铸生产，钢包下渣自动检测，钢包与长水口之间采用Ar密封，中间包使用低碳碱性包衬+无碳覆盖剂，结晶器使用低碳高粘度保护渣。具体连铸工艺：中包测温时间：2011-10-29 01:26:58 中包测温温度：1562℃；铸机速度2.0m/min；中包测温时间：2011-10-29 01:33:04 中包测温温度：1561℃；铸机速度2.0m/min；中包测温时间：2011-10-29 01:39:10 中包测温温度：1565℃；铸机速度2.0m/min；中包测温时间：2011-10-29 01：51：14 中包测温温度：1565℃；铸机速度2.0m/min；中包测温时间：2011-10-29 01:56:22 中包测温温度：1564℃；铸机速度2.0m/min；中包测温时间：2011-
10-29 02:02:27 中包测温温度：1561℃；铸机速度2.0m/min。

[0037] 均热：上述铸坯经过二冷却弯曲矫直剪切后直接进入均热炉，加热温度控制在 1220～1310℃，以保证热连轧终轧温度不低于910-950℃，具体均热工艺：加热段上部：1280℃，加热段下部：1265℃；均热段上部：1270℃，均热段下部：1240℃；板坯加热时间90分钟。

[0038] 热轧：出均热炉的铸坯经过六机架热连轧机组轧制为厚度4.5mm的热轧基板，热轧终轧温度为930℃。具体热轧工艺：

[0039]‘

[0040] 层流冷却：层流冷却段采用后段稀疏冷却方式，从而降低冷却速度，控制基体中二相粒子尺寸及分布，经过ASP工艺热轧和层流冷却后， 获得晶粒度为ASTM8级的铁素体晶粒，从而降低热轧板的屈服强度。具体层流冷却工艺：后段稀疏冷却模式：第8、9、10、11组上集管前三排关，后三排开，下集管全开。

[0041] （6）酸洗、冷轧、退火、平整：热轧卷开卷后进入酸洗槽，酸洗速度85 m/min，酸洗后带钢卷取。酸洗卷开卷后进入双机架冷轧机组冷轧，冷轧总压下量为60－85％，冷硬卷经全氢罩式退火和平整工序后得到最终冷轧成品。

[0042] 具体酸洗工艺： 酸液温度控制：3＃酸罐85℃，2＃酸罐80℃，1＃酸罐78℃，控制2+
误差±2℃。3＃酸罐游离酸浓度170g/L，Fe 浓度45g/ L。

[0043] 冷轧工艺：采用毛化工作辊轧制，粗糙度2.2μm；乳化液皂化值175mg，乳化液温度55℃，浓度4.3％(wt/wt)；冷轧压下率73.3％。

[0044] 退火、平整：冷硬卷进入罩式退火炉退火，退火温度为720℃～750℃，平整延伸率为0.3％～1.1 %。具体的退火平整工艺：

[0045] 退火工艺：氢气纯度＞99％；冷点温度725℃，热点温度739℃。

[0046] 平整工艺：延伸率0.6％；平整机开卷张力20；平整机入口张力42；平整机卷取张力48；平整涂油量800mg/m2。

[0047] 本实施例的ASP 生产线的成品卷的宽度为1250 mm，卷重17.62吨。本实施例生产的超深冲冷轧搪瓷钢化学成分和力学性能分别如表 1和表2所示。

[0048]

[0049] 实施例2：

[0050] 本发明实施例2依次包括如下步骤：

[0051] （1）铁水：铁水不经KR预处理，入炉铁水硫含量为0.047%；

[0052] （2）炼钢：炼钢炉采用120 吨的转炉，出钢量为154.06吨，转炉采用纯度大于99.5％的高纯度氧气，炉内保持正压，出钢时碳的质量百分数为0.066%，出钢温度为1651℃，保证终渣碱度R=4～5，做好挡渣出钢；；

[0053] （3）LF造渣、控温、增S：转炉出来的钢水在LF精炼炉进行脱氧造渣和温度控制，具体工艺：处理周期58min，加热时间34min，到达温度1564℃，离开温度1660℃，喂铝粒30kg，添加硫化铁合金150kg。

[0054] （4）RH脱碳、增N、夹杂物变性：对LF精炼炉出来的钢水在RH炉中进行真空脱碳（环流气体0-9min采用N2模式，N2流量105Nm3/h），其余时间段采用Ar模式，、喂铝线、喂钙线（喂钙线200m）、加钛铁合金、等方法调整合金成分，使精炼结束时的钢水成分的重量百分数含量（%）控制在 C 0.0010、Si 0.012、 Mn 0.169、 P 0.011、S 0.031、Als 0.032、Ti0.087，N0.0070；钢水温度为1600℃。RH工序脱碳结束自由氧含量≤200ppm，减少钢中杀氧铝粒加入量； RH杀氧结束后期，调小气体环流量促进小颗粒夹杂物充分上浮；精确控制钙线加入量在1.2-1.5m/吨钢。

[0055] （5）连铸连轧：

[0056] 连铸采用厚度为135mm的ASP连铸生产，钢包下渣自动检测，钢包与长水口之间采用Ar密封，中间包使用低碳碱性包衬+无碳覆盖剂，结晶器使用低碳高粘度保护渣。具体连铸工艺：中包测温时间：2011-11-27 05:43:02 中包测温温度：1552℃；铸机速度2.2m/min；中包测温时间：2011-11-27 05:50:28 中包测温温度：1563℃；铸机速度2.2m/min；中包测温时间：2011-11-27 05:57:27 中包测温温度：1563℃；铸机速度2.2m/min；中包测温时间：2011-11-27 06:04:29中包测温温度：1561℃；铸机速度2.2m/min；中包测温时间：2011-11-27 06:11:28 中包测温温度：1559℃；铸机速度2.2m/min；中包测温时间：2011-
11-27 06:18:29 中包测温温度：1556℃；铸机速度2.2m/min。

[0057] 均热：上述铸坯经过二冷却弯曲矫直剪切后直接进入均热炉，加热温度控制在 1220～1310℃，以保证热连轧终轧温度不低于910-950℃，具体均热工艺：加热段上部：1290℃，加热段下部：1270℃；均热段上部：1275℃，均热段下部：1250℃；板坯加热时间95分钟。

[0058] 热轧：出均热炉的铸坯经过六机架热连轧机组轧制为厚度4.0mm的热轧基板，热轧终轧温度为930℃。具体热轧工艺：

[0059]

[0060] 层流冷却：层流冷却段采用后段稀疏冷却方式，从而降低冷却速度，控制基体中二相粒子尺寸及分布，经过ASP工艺热轧和层流冷却后， 获得晶粒度为ASTM8级的铁素体晶粒，从而降低热轧板的屈服强度。具体层流冷却工艺：后段稀疏冷却模式：第8、9、10、11组上集管前三排关，后三排开，下集管全开。

[0061] （6）酸洗、冷轧、退火、平整：热轧卷开卷后进入酸洗槽，酸洗速度85 m/min，酸洗后带钢卷取。酸洗卷开卷后进入双机架冷轧机组冷轧，冷轧总压下量为60－85％，冷硬卷经全氢罩式退火和平整工序后得到最终冷轧成品。

[0062] 具体酸洗工艺： 酸液温度控制：3＃酸罐85℃，2＃酸罐80℃，1＃酸罐78℃，控制误差±2℃。3＃酸罐游离酸浓度170g/L，Fe2+浓度45g/L。

[0063] 冷轧工艺：采用毛化工作辊轧制，粗糙度2.2μm；乳化液皂化值175mg，乳化液温度55℃，浓度4.3％(wt/wt)；冷轧压下率80％。

[0064] 退火、平整：冷硬卷进入罩式退火炉退火，退火温度为720℃～750℃，平整延伸率为0.3％～1.1 %。具体的退火平整工艺：

[0065] 退火工艺：氢气纯度＞99％；冷点温度726℃，热点温度740℃。

[0066] 平整工艺：延伸率0.5％；平整机开卷张力20；平整机入口张力40；平整机卷取张力