[发明专利]具有微合金添加剂的薄铸造带材产品及其制造方法

说明书

相关申请

本PCT申请要求2007年5月6日提交的美国专利申请No.11/744881的优先权，该美国专利申请No.11/744881是2005年10月20日提交的申请No.11/255604的部分继续申请。本申请还要求2007年6月13日提交的美国临时专利申请No.60/943781的优先权。

背景技术和发明内容

本发明涉及制造高强度薄铸造带材、以及通过双辊铸机制造这种铸造带材的方法。

在双辊铸机中，熔融金属被引入一对相对旋转并受内部冷却的铸辊之间，以在移动的辊面上形成金属凝壳，并在铸辊之间的辊隙处将金属凝壳聚集在一起以生成从铸辊之间的辊隙向下供给的凝固的带材产品。本文使用的术语“辊隙”是指铸辊彼此最靠近的全体区域。熔融金属从浇包通过由浇杯和位于辊隙上方的芯子管口构成的金属供给系统浇入，以在辊隙上方形成被支承在辊的铸造表面上并沿辊隙长度延伸的熔融金属铸池。该铸池通常被限制在与辊的端面保持滑动接合的耐火侧板或侧坝之间，以防止铸池的两个端部发生泄流。

过去，屈服强度(YS)大于等于413MPa(60ksi)、且带厚小于3.0mm的高强度低碳薄带是通过对冷轧带材进行恢复退火而制成的。需要使用冷轧来生成期望的厚度。然后，对冷轧带材进行恢复退火，以在不显著降低强度的情况下提高延展性。然而，所得带材的最终延展性仍然比较低，带材不能获得6％以上的总延伸率水平，而6％这个水平是用于结构部件的一些建造规范对结构钢提出的要求。这种恢复退火的冷轧低碳钢基本只适合于例如轧制成形和弯曲等简单的成形操作。在使用冷轧加恢复退火制造途径形成这种最终带厚的情况下，要得到具有更高延展性的钢带在技术上是不可行的。

过去，已经通过使用例如铌、钒、钛或钼等元素进行微合金化并进行 热轧以获得期望的厚度和强度水平，来制得高强度钢。这种微合金化需要昂贵且高水平的铌、钒、钛或钼，并且导致形成贝氏体通常占10～20％的贝氏体-铁素体显微组织。见美国专利No.6488790。或者，显微组织可以是具有10～20％珠光体的铁素体。对带材的热轧导致这些合金元素的部分析出。因此，需要相对较高的Nb、V、Ti或Mo等元素的合金水平，来对主要为铁素体转变的显微组织提供足够的时效硬化以获得所需的强度水平。这些高微合金水平显著地增加了所需的热轧载荷，并限制了可经济地和实际地制得的热轧带材的厚度范围。这种合金化高强度带材可在对厚度大于3mm的产品范围的较厚端进行酸洗后直接用于镀锌(galvanizing)。

然而，通过向基钢化学成分中添加Nb、V、Ti或Mo来制造厚度小于3mm的高强度钢带非常困难，特别是对于宽带材，因为轧制载荷高，而且在商业上也总是不可行的。过去，需要添加大量的这些元素以强化钢，此外，还导致钢的延伸性能的降低。过去的高强度微合金热轧带材提供强度的效率比较低，比较贵，并且经常需要补偿添加其它的合金元素。

此外，一般需要用冷轧来降低带材厚度，然而热轧带材的高强度使得这种冷轧难以进行，因为需要高冷轧载荷来减小带材厚度。此外，这些高合金水平还显著地增加了所需的再结晶退火温度，使得建造和操作能够获得对冷轧带材进行完全再结晶退火所需的高退火温度的退火线造价昂贵。

总之，将现有技术的通过Nb、V、Ti或Mo等元素来进行微合金化的实践应用于生产高强度薄带在商业上并不经济，因为合金化成本高、元素添加剂的效率相对较低、高轧制载荷导致热轧和冷轧困难、并且需要高的再结晶退火温度。

本发明公开了一种钢材，其包括按重量计：少于0.25％的碳、0.20～2.0％的锰、0.05～0.50％的硅、少于0.01％的铝、和约0.01％～约0.20％的铌，并且显微组织主要由贝氏体和针状铁素体构成，而且有大于70％的铌在固溶体中。或者，铌可以少于0.1％。该钢材还可包括选自由约0.05％～约0.50％的钼、约0.01％～约0.20％的钒及其混合物组成的组中的至少一个元素。

该钢材可具有至少为340MPa的屈服强度，并可具有至少为410MPa的抗拉强度(TS)。该钢材可具有至少为485MPa的屈服强度，并可具有至少为520MPa的抗拉强度。该钢材具有至少为6％的总延伸率。或者，总延伸率可至少为10％。

该钢材可以是薄铸造钢带。视情况，该薄铸造钢带可具有分布在钢的整个显微组织中的、平均颗粒尺寸小于50纳米的硅和铁的细微氧化物颗粒。

该薄铸造钢带可具有小于2.5mm的厚度。或者，该薄铸造钢带可具有小于2.0mm的厚度。在另一情况下，该薄铸造钢带的厚度范围可为约0.5mm～约2mm。