一种薄规格调质含Ti钢的生产方法 |
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| 申请号 | CN202410082759.2 | 申请日 | 2024-01-19 | 公开(公告)号 | CN117925974A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 巢湖学院; | 发明人 | 尹云洋; 方芳; 廖生温; 王青尧; 王可胜; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种薄规格调质含Ti 钢 的生产方法，涉及含Ti钢生产技术领域，包括如下步骤：S1：钢卷粗轧结束后，终轧FT7 温度 控制在810‑840℃区间；S2：采用超快冷和 层流 冷却的方式对钢卷进行冷却，冷却至300‑400℃区间卷取；S3：钢卷开平后临界淬火，淬火加热采用二段式加热的方式对钢卷进行加热；S4：对钢卷进行回火处理，得到薄规格调质含Ti钢，本发明采用超快冷却、低温卷取、分段加热、临界淬火及柔性回火工艺生产的钢板，其强度比同成分同温度回火板强度普遍提升200MPa以上，韧性提高20J以上，且钢板性能均匀，强韧匹配良好，工艺简单，具有很好的推广应用前景。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种薄规格调质含Ti钢的生产方法，其特征在于，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种薄规格调质含Ti钢的生产方法技术领域[0001] 本发明涉及含Ti钢生产技术领域，具体涉及一种薄规格调质含Ti钢的生产方法。 背景技术[0002] 含Ti微合金化是指在低合金或普碳钢的成分基础上，添加微量的强碳氮化合物形成元素Ti固溶于钢中，形成溶质原子发挥溶质拖拽作用，还能在钢的加热、变形以及冷却阶段通过控制第二相粒子的溶解与析出来改善钢的显微组织，从而改变钢的物理、化学及力学性能。但是，钢中Ti含量过高常会导致钢的韧性变差，影响其后续加工及成品服役。如何在提高含Ti钢强度的同时不损害钢的韧性，同时还能使钢板满足后续加工成形和服役要求，是目前亟待解决的问题。 [0003] 为了改善含Ti钢的韧性，提升其综合力学性能，文献“热轧含Ti微合金钢拉伸性能及冲击韧性的改善”(孟静等，中国冶金，2023)采用Ti‑Nb复合强化，同时配合840℃低温终轧和560℃低温卷取工艺来改善韧性，但当卷取温度向下波动时，Ti在钢中的析出不充分可导致强度不足。此外，为了提高含Ti钢的力学性能，文献“低碳马氏体钢中(Ti，Mo)C析出行为及其强韧性研究”(韩赟，2013年，博士论文)采用直接淬火(DQ)+回火(T)+淬火(RD)的工艺，虽然可以大幅提升钢的强度，但直接淬火DQ时薄规格板形质量控制难度大，成材率低，且工序多，流程长，在实际生产中很难推广。此外，当前国内外对含Ti钢的研究，大多聚焦于非调质钢，而对调质含Ti高强钢的研究和产品较少，微合金元素Ti的价格优势并没有充分挖掘，因此有必要开发出一种调质含Ti钢的生产工艺。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种薄规格调质含Ti钢的生产方法，以解决上述背景技术中提出的现有技术中存在的问题。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： [0006] 一种薄规格调质含Ti钢的生产方法，包括如下步骤： [0007] S1：钢卷粗轧结束后，终轧FT7温度控制在810‑840℃区间； [0008] S2：采用超快冷和层流冷却的方式对钢卷进行冷却，冷却至300‑400℃区间卷取； [0009] S3：钢卷开平后临界淬火，淬火加热采用二段式加热的方式对钢卷进行加热； [0010] S4：对钢卷进行回火处理，得到薄规格调质含Ti钢。 [0011] 优选的，所述S2中对钢卷冷却的具体方法为：超快冷段采用单相冷却模式，水比CRT/CRB为30‑40/40‑60，冷却速率60‑80℃/s，冷却水阀门SVT/SVB为1:1，超快冷结束后采用上下对称均匀冷却，CRT/CRB为10‑20/10‑20，冷却速率10‑20℃/s。 [0012] 优选的，所述S3中第一段加热温度为520‑560℃，加热时间36‑48min；第二段加热温度为Ar3+(5‑10)℃，加热时间24‑32min，然后水淬至室温。 [0013] 优选的，所述S4中根据钢的用途采用不同的回火工艺，300℃以下低温回火，回火时间设为50‑64min，500℃以上高温回火，则回火时间设为45‑60min。 [0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0015] 1、本发明采用超快冷却、低温卷取、分段加热、临界淬火及柔性回火工艺生产的钢板，其强度比同成分同温度回火板强度普遍提升200MPa以上，韧性提高20J以上，且钢板性能均匀，强韧匹配良好，工艺简单，具有很好的推广应用前景。 [0016] 2、本发明与同强度级别的调质板相比，因Ni，Mo等贵重合金元素的含量较少，是一种合金节约型高强钢生产方法，降低了薄规格调质含Ti钢的生产成本。 具体实施方式[0017] 为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。 [0018] 本发明提供以下技术方案： [0019] 实施例1 [0020] 选用钢种为3mm规格屈服700MPa级的回火板(标准Rel≥700MPa，‑20℃KV2≥40J)，其化学成分为：0.09％C、1.85％Mn、0.08％Si，P≤0.010％，S＜0.005％，0.05％Nb，0.13％Ti，余量为Fe，其Ar3温度为830℃。钢板轧制规格为3×1500mm，终轧结束后，其具体的处理方法如下： [0021] S1：钢卷粗轧结束后，终轧FT7温度控制在840℃。 [0022] S2：采用超快冷和层流冷却的方式对钢卷进行冷却，冷却至400℃卷取；钢卷冷却的具体方法为：超快冷段采用单相冷却模式，水比CRT/CRB为30/40，冷却速率80℃/s，冷却水阀门SVT/SVB为1:1，超快冷结束后采用上下对称均匀冷却，CRT/CRB为10/10，冷却速率20℃/s。 [0023] S3：钢卷开平后临界淬火，淬火加热采用二段式加热的方式对钢卷进行加热；第一段加热温度为520℃，加热时间36min；第二段加热温度为840℃，加热时间24min，然后水淬至室温。 [0024] S4：对钢卷进行回火处理，回火温度设为520℃，回火时间设为45min，得到薄规格调质含Ti钢。 [0025] 实施例2 [0026] 选用钢种为8mm屈服规格700MPa级的回火板(标准Rel≥700MPa，‑20℃KV2≥40J)，化学成分为：0.12％C、1.80％Mn、0.10％Si，P≤0.010％，S＜0.005％，0.06％Nb，0.15％Ti，0.15％Cr，余量为Fe，其Ar3温度为825℃。钢板轧制规格为8×1700mm，终轧结束后，其具体的处理方法如下： [0027] S1：钢卷粗轧结束后，终轧FT7温度控制在830℃。 [0028] S2：采用超快冷和层流冷却的方式对钢卷进行冷却，冷却至380℃卷取；钢卷冷却的具体方法为：超快冷段采用单相冷却模式，水比CRT/CRB为30/50，冷却速率70℃/s，冷却水阀门SVT/SVB为1:1，超快冷结束后采用上下对称均匀冷却，CRT/CRB为15/15，冷却速率18℃/s。 [0029] S3：钢卷开平后临界淬火，淬火加热采用二段式加热的方式对钢卷进行加热；第一段加热温度为540℃，加热时间40min；第二段加热温度为830℃，加热时间28min，然后水淬至室温。 [0030] S4：对钢卷进行回火处理，回火温度设为540℃，回火时间设为60min，得到薄规格调质含Ti钢。 [0031] 实施例3 [0032] 选用钢种为NM400钢类似钢(标准Rm≥1200MPa，‑20℃KV2≥24J)，其化学成分为：0.16％C、1.50％Mn、0.10％Si，P≤0.010％，S＜0.005％，0.15％Ti，0.30％Cr，余量为Fe，其Ar3温度为820℃。钢板轧制规格为10×1800mm，终轧结束后，其具体的处理方法如下： [0033] S1：钢卷粗轧结束后，终轧FT7温度控制在820℃。 [0034] S2：采用超快冷和层流冷却的方式对钢卷进行冷却，冷却至350℃卷取；钢卷冷却的具体方法为：超快冷段采用单相冷却模式，水比CRT/CRB为40/50，冷却速率75℃/s，冷却水阀门SVT/SVB为1:1，超快冷结束后采用上下对称均匀冷却，CRT/CRB为18/18，冷却速率15℃/s。 [0035] S3：钢卷开平后临界淬火，淬火加热采用二段式加热的方式对钢卷进行加热；第一段加热温度为540℃，加热时间45min；第二段加热温度为825℃，加热时间30min，然后水淬至室温。 [0036] S4：对钢卷进行回火处理，回火温度设为250℃，回火时间设为50min，得到薄规格调质含Ti钢。 [0037] 实施例4 [0038] 选用钢种为NM450钢类似钢(标准Rm≥1250MPa，‑20℃KV2≥24J)，其化学成分为：0.20％C、1.50％Mn、0.10％Si，P≤0.010％，S＜0.005％，0.16％Ti，0.50％Cr，0.003％B，余量为Fe，其Ar3温度为815℃。钢板轧制规格为16×2000mm，终轧结束后，其具体的处理方法如下： [0039] S1：钢卷粗轧结束后，终轧FT7温度控制在820℃。 [0040] S2：采用超快冷和层流冷却的方式对钢卷进行冷却，冷却至320℃卷取；钢卷冷却的具体方法为：超快冷段采用单相冷却模式，水比CRT/CRB为35/55，冷却速率68℃/s，冷却水阀门SVT/SVB为1:1，超快冷结束后采用上下对称均匀冷却，CRT/CRB为16/16，冷却速率12℃/s。 [0041] S3：钢卷开平后临界淬火，淬火加热采用二段式加热的方式对钢卷进行加热；第一段加热温度为550℃，加热时间45min；第二段加热温度为825℃，加热时间30min，然后水淬至室温。 [0042] S4：对钢卷进行回火处理，回火温度设为200℃，回火时间设为60min，得到薄规格调质含Ti钢。 [0043] 实施例5 [0044] 选用钢种化学成分同实施例4。钢板轧制规格为12×1800mm，，终轧结束后，其具体的处理方法如下： [0045] S1：钢卷粗轧结束后，终轧FT7温度控制在810℃。 [0046] S2：采用超快冷和层流冷却的方式对钢卷进行冷却，冷却至300℃卷取；钢卷冷却的具体方法为：超快冷段采用单相冷却模式，水比CRT/CRB为40/60，冷却速率60℃/s，冷却水阀门SVT/SVB为1:1，超快冷结束后采用上下对称均匀冷却，CRT/CRB为20/20，冷却速率10℃/s。 [0047] S3：钢卷开平后临界淬火，淬火加热采用二段式加热的方式对钢卷进行加热；第一段加热温度为560℃，加热时间48min；第二段加热温度为820℃，加热时间32min，然后水淬至室温。 [0048] S4：对钢卷进行回火处理，回火温度设为180℃，回火时间设为64min，得到薄规格调质含Ti钢。 [0049] 实施例1‑5的钢板生产工艺参数如表1： [0050] 表1钢板生产工艺参数表 [0051] [0052] 对实施例1‑5中的钢板进行力学性能测试，测试结果如表2： [0053] 表2实施例钢板力学性能 [0054] [0055] 通过对钢卷的终轧温度进行控制，这主要是当终轧温度较低时，非结晶区变形可产生的大量的变形带及位错亚结构，在随后的超快冷却过程保留了下来，这样一方面可以阻碍贝氏体相变时晶粒的长大，因为切变性相变晶粒生长时碰到变形带及位错等亚结构时，其长大就会停止；另外，这些变形带及位错，为后续TiC等粒子的析出提供了大量形核位置而加速其形核。 [0056] 终轧结束后立即超快冷及低温卷曲，这是因为当轧制后立即采用超快冷冷却，可以避免固溶于奥氏体中的Ti在冷却过程中析出，在随后的层流冷却和卷取过程中长大而不能有效钉扎晶界，同时可以确保钢卷在300‑400℃区间卷取，得到非扩散性相变组织，即下贝氏体或下贝氏体加少量粒状贝氏体组织，保留部分奥氏体轧制变形时产生的位错；当温度低于300℃时，卷取温度过低，在相变应力(特别是马氏体相变应力)和热应力的综合作用力较大，钢卷板形质量控制难度较大；而当温度高于400℃时，钢卷组织为扩散性相变组织铁素体加珠光体，再次奥氏体化时，需要长时间的保温才能使合金元素均匀化，这将导致后续热处理保温时间的延长。 [0057] 钢板淬火加热第一段加热温度较低但时间较长，这是因为热轧完成后进行超快冷却得到贝氏体组织，由于冷却时间较短，在冷却过程中Ti的析出量可忽略不计，在此区间保温，由于TiC粒子的析出鼻尖温度在540℃左右，可以让固溶于钢中的Ti以在位错及形变带以TiC粒子等形式快速充分析出，其尺寸在十个纳米左右，可有效阻碍随后奥氏体化时奥氏体晶粒的长大；第二段加热温度Ar3+(5‑10)℃，即临界淬火，比常规的亚共析钢淬火温度Ar3+(30‑50)℃低了近25‑50℃，这主要是因为淬火前组织为下贝氏体或下贝氏体加少量粒状贝氏体组织，为非扩散性组织，钢中各元素的分布较为均匀，无需高温长时间来均匀化；另一方面，加热温度较低，奥氏体晶粒长大的趋势减小，加之第一阶段加热时析出的大量细小TiC等粒子的钉扎晶界，奥氏体晶粒因此控制在10um以下而充分细化，从而提升钢板的强度及韧性。 [0059] 根据实施例1‑5中钢板力学性能测试结果可得出，采用本发明中的生产方法生产的钢板，其强度比同成分同温度回火板强度提升200MPa，韧性提高20J以上，且钢板性能均匀，强韧匹配良好。 |
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