一种含有针状铁素体低碳薄带钢的制造方法

摘要

一种含有针状铁素体低碳薄带钢的制造方法，按以下步骤进行：（1）冶炼钢液，化学成分按质量百分比含C 0.02~0.18%，Si 0.2~0.6%，Mn 0.5~1%，Al 0.002~0.0035%，Zr 0.05~0.3%，P 0.003~0.15%，S 0.001~0.02%，O 0.003~0.015%，N≤0.004%，余量为Fe；（2）预热中间包，将钢包中的钢液经中间包浇入双辊薄带连铸设备中，钢液经铸辊的辊缝凝固并导出，得到铸带；（3）铸带导出后冷却至900~1000℃，开始进行一道次热轧；（4）水冷至550~620℃进行卷曲，得到含有针状铁素体低碳薄带钢。本发明所制造的含有针状铁素体低碳薄带钢中针状铁素体的含量为40~90%，有效细化低碳薄带钢组织，并解决了传统低碳薄带钢生产流程复杂，成本高，能耗大等问题。

权利要求

1.一种含有针状铁素体低碳薄带钢的制造方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）冶炼钢液，化学成分按质量百分比含C 0.02 0.18%，Si 0.2 0.6%，Mn 0.5 1%，Al ~ ~ ~

0.002 0.0035%，Zr 0.05 0.3%，P 0.003 0.15%，S 0.001 0.02%，O 0.003 0.015%，N≤~ ~ ~ ~ ~

0.004%，余量为Fe；

（2）预热中间包至1100 1200℃，将钢包中的钢液经中间包浇入双辊薄带连铸设备中，~控制浇注温度为1520 1540℃，钢液经铸辊的辊缝凝固并导出，导出速度为30 50m/min，得~ ~到厚度为2.0 2.5mm的铸带；

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（3）铸带导出后以15 25℃/s冷却至900 1000℃，开始进行一道次热轧，得到1.4 2.0mm~ ~ ~厚热轧板；

（4）将热轧板水冷至550 620℃进行卷曲，水冷速率为30 50℃/s，得到含有针状铁素体~ ~低碳薄带钢，其针状铁素体的体积分数为40 90%，屈服强度为400 450MPa，抗拉强度为650~ ~ ~

710MPa，断后延伸率为16 30%。

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说明书

一种含有针状铁素体低碳薄带钢的制造方法

技术领域

[0001] 本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种含有针状铁素体低碳薄带钢的制造方法。

背景技术

[0002] 氧化物冶金技术最初是在大线能量焊接过程中提出，已经在大线能量焊接得到成熟应用。通过氧化物冶金技术，利用焊缝中细小、均匀分布的氧化物夹杂作为晶内针状铁素体的形核质点，可以使焊缝得到针状铁素体组织，从而提高焊缝的韧性，并且可以有效地阻碍裂纹的扩展。除了在大线能量焊接利中用针状铁素体提高韧性外，在管线钢中针状铁素体也得到了一定利用。管线钢中利用针状铁素体组织，可以有效提高其韧性、降低韧脆转变温度、提高使用寿命。与大线能量焊接获取针状铁素体不同的是，在管线钢中得到针状铁素体组织主要是利用热轧过程中产生的大量位错作为针状铁素体的形核驱动力。

[0003] 影响钢中晶内针状铁素体的形成因素很多，主要有：氧化物的种类、数量及尺寸，原奥氏体晶粒尺寸，冷却速率；目前已经研究证实，TiOx、(Ti-Mn-Si)-Ox、(Ti-Al-Si-Mn)-Ox等夹杂物可以有效的促进针状铁素体形核，但是这些氧化物的密度与钢水密度差距较大，在钢包及中间包中大多氧化物通过聚集上浮的形式形成钢渣，在连续生产的钢坯、连铸坯中很难控制其均匀分布，因此目前氧化物冶金技术在生产低碳钢中没有得到成熟应用。

[0004] 双辊薄带连铸技术以液态金属为原料，利用两个旋转方向相反的铸辊作为结晶器，液态金属通过辊缝凝固并成型，从而制备1 5mm薄带材的技术。与常规带钢生产流程相~比，利用双辊薄带连铸技术可以省去连铸机、加热炉、粗轧机以及精轧机等生产设备，缩短了薄带钢的生产流程，节约了薄带钢生产成本，并降低能耗；但是，目前发现利用双辊薄带连铸技术所制备的低碳薄带钢铸带的初始铸态组织比较粗大，后续热轧的压下率小（10~
30%），无法明显细化，影响了最终低碳薄带钢的强韧性；目前认为在低碳薄带钢中获取针状铁素体组织可以有效细化其组织，从而提高低碳薄带钢的力学性能。

[0005] 经检索，公开号为CN 102405300 A的“高强度薄铸钢带产品及其制备方法”，利用了双辊薄带连铸技术制备高强度薄铸钢带产品，其组织中具有一定量的针状铁素体组织，但是对于针状铁素体的形核所利用夹杂物种类并没有明确提出；公开号为CN 104962829 A的“一种含针状铁素体的双辊连铸低碳微合金钢及其制造方法”及公开号为CN 104959561 A的“一种提高双辊连铸低碳微合金钢针状铁素体含量的方法”，均利用Ti、Al、Si、Mn复合氧化物作为有效的针状铁素体形核位置。

发明内容

[0006] 针对双辊薄带连铸技术制备低碳薄带钢现有技术存在的上述问题，本发明提供一种含有针状铁素体低碳薄带钢的制造方法，获取大量的针状铁素体形核位置，从而获得含有针状铁素体的低碳薄带钢，细化低碳薄带钢组织，同时解决传统低碳薄带钢生产流程复杂，成本高，能耗大等问题。

[0007] 本发明的含有针状铁素体低碳薄带钢的制造方法按以下步骤进行：

[0008] （1）冶炼钢液，化学成分按质量百分比含C 0.02 0.18%，Si 0.2 0.6%，Mn 0.5 1%，~ ~ ~Al 0.002 0.0035%，Zr 0.05 0.3%，P 0.003 0.15%，S 0.001 0.02%，O 0.003 0.015%，N≤~ ~ ~ ~ ~
0.004%，余量为Fe；

[0009] （2）预热中间包至1100 1200℃，将钢包中的钢液经中间包浇入双辊薄带连铸设备~中，控制浇注温度为1520 1540℃，钢液经铸辊的辊缝凝固并导出，导出速度为30 50m/min，~ ~
得到厚度为2.0 2.5mm的铸带；
~

[0010] （3）铸带导出后以15 25℃/s冷却至900 1000℃，开始进行一道次热轧，得到1.4~ ~ ~2.0mm厚热轧板；

[0011] （4）将热轧板水冷至550 620℃进行卷曲，水冷速率为30 50℃/s，得到含有针状铁~ ~素体低碳薄带钢。

[0012] 上述的含有针状铁素体低碳薄带钢中针状铁素体的体积分数为40 90%。~

[0013] 本发明利用MnS和ZrO2复合而成的夹杂物作为针状铁素体的有效形核位置，在钢水凝固过程中，MnS开始在已凝固组织中的ZrO2表面析出，得到MnS和ZrO2复合而成的夹杂物。与TiOx、SiO2等氧化物相比，ZrO2在凝固组织中分布更均匀，且ZrO2的密度比Ti2O3的密度大，在钢包和中间包中不易发生上浮聚集现象，这样可以保证有足够的氧化物夹杂分布在钢水中，可以有效地解决因氧化物在钢包及中间包的钢水中发生上浮以致氧化物的数量及分布难以控制的问题。

[0014] 本发明中，铸带在900 1000℃开始进行一道次热轧后，采取水冷方式将经由热轧~机所得到的热轧板冷却至550 620℃进行卷曲，可以有效地抑制晶界魏氏铁素体的形成，提~
供针状铁素体形核所需的过冷度，从而促进针状铁素体的形成。

[0015] 本发明所制造的含有针状铁素体低碳薄带钢中针状铁素体的含量为40 90%，有效~细化低碳薄带钢组织，并解决了传统低碳薄带钢生产流程复杂，成本高，能耗大等问题。

附图说明

[0016] 图1是本发明的含有针状铁素体低碳薄带钢的制造方法流程示意图；

[0017] 其中、1、钢包，2、中间包，3、熔池，4、铸辊，5、铸带，6、冷却系统，7、热轧机，8、热轧板，9、水冷系统，10、卷取机，11、含有针状铁素体低碳薄带钢；

[0018] 图2是本发明实施例1得到的含有针状铁素体低碳薄带钢的金相组织图。

具体实施方式

[0019] 本发明实施例中得到的含有针状铁素体低碳薄带钢中针状铁素体的体积分数是根据金相组织图中针状铁素体的面积计算得出，采用的是ImageJ图像处理软件。

[0020] 本发明的钢液经中间包浇入双辊薄带连铸设备中，是将钢液经中间包浇入旋转方向相反的两个铸辊和侧封板组成的空腔内形成熔池。

[0021] 本发明实施例中得到的含有针状铁素体低碳薄带钢的屈服强度为400 450MPa，抗~拉强度为650 710MPa，断后延伸率为16 30%。
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[0022] 本发明实施例中观测金相组织采用的设备为LEICA DMIRM型光学显微镜。

[0023] 实施例1

[0024] 冶炼钢液，化学成分按质量百分比含C 0.16%、Si 0.6%、Mn 0.5%、Al 0.0028%、Zr 0.3%、P 0.05%、S 0.02%、O 0.015%、N 0.002%，余量为Fe；

[0025] 预热中间包至1100℃，将钢包中的钢液经中间包浇入双辊薄带连铸设备中，控制浇注温度为1540℃，钢液经铸辊的辊缝凝固并导出，导出速度为35m/min，得到厚度为2.5mm的铸带；

[0026] 铸带导出后以15℃/s冷却至1000℃，开始进行一道次热轧，得到2.0mm厚热轧板；

[0027] 将热轧板水冷至600℃进行卷曲，水冷速率为30℃/s，得到含有针状铁素体低碳薄带钢；含有针状铁素体低碳薄带钢的针状铁素体的体积分数为80%，金相组织如图2所示，屈服强度为430MPa，抗拉强度为700MPa，断后延伸率为18%。

[0028] 实施例2

[0029] 冶炼钢液，化学成分按质量百分比含C 0.02%、Si 0.2%、Mn 0.7%、Al 0.0035%、Zr 0.3%、P 0.05%、S 0.02%、O 0.015%、N 0.002%，余量为Fe；

[0030] 预热中间包至1150℃，将钢包中的钢液经中间包浇入双辊薄带连铸设备中，控制浇注温度为1540℃，钢液经铸辊的辊缝凝固并导出，导出速度为35m/min，得到厚度为2.3mm的铸带；

[0031] 铸带导出后以20℃/s冷却至1000℃，开始进行一道次热轧，得到1.8mm厚热轧板；

[0032] 将热轧板水冷至600℃进行卷曲，水冷速率为35℃/s，得到含有针状铁素体低碳薄带钢；含有针状铁素体低碳薄带钢的针状铁素体的体积分数为65%，屈服强度为410MPa，抗拉强度为680MPa，断后延伸率为20%。

[0033] 实施例3

[0034] 冶炼钢液，化学成分按质量百分比含C 0.18%、Si 0.4%、Mn 0.5%、Al 0.002%、Zr 0.2%、P 0.003%、S 0.001%、O 0.01%、N 0.004%，余量为Fe；

[0035] 预热中间包至1170℃，将钢包中的钢液经中间包浇入双辊薄带连铸设备中，控制浇注温度为1520℃，钢液经铸辊的辊缝凝固并导出，导出速度为50m/min，得到厚度为2.1mm的铸带；

[0036] 铸带导出后以25℃/s冷却至900℃，开始进行一道次热轧，得到1.5mm厚热轧板；

[0037] 将热轧板水冷至620℃进行卷曲，水冷速率为50℃/s，得到含有针状铁素体低碳薄带钢；含有针状铁素体低碳薄带钢的针状铁素体的体积分数为40%，屈服强度为400MPa，抗拉强度为650MPa，断后延伸率为30%。

[0038] 实施例4

[0039] 冶炼钢液，化学成分按质量百分比含C 0.08%、Si 0.3%、Mn 1%、Al 0.003%、Zr 0.05%、P 0.15%、S 0.015%、O 0.003%、N 0.001%，余量为Fe；

[0040] 预热中间包至1200℃，将钢包中的钢液经中间包浇入双辊薄带连铸设备中，控制浇注温度为1530℃，钢液经铸辊的辊缝凝固并导出，导出速度为30m/min，得到厚度为2.0mm的铸带；

[0041] 铸带导出后以22℃/s冷却至950℃，开始进行一道次热轧，得到1.4mm厚热轧板；

[0042] 将热轧板水冷至550℃进行卷曲，水冷速率为45℃/s，得到含有针状铁素体低碳薄带钢；含有针状铁素体低碳薄带钢的针状铁素体的体积分数为90%，屈服强度为450MPa，抗拉强度为710MPa，断后延伸率为16%。