[发明专利]一种高强度、高韧性热轧钢带的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及到一种高强度、高韧性热轧钢带的生产方法。

背景技术

目前，我国制造高强度结构件主要使用的是低合金高强度钢，最典型的牌号是Q345B，其中最主要的合金元素之一是锰。锰对碳钢的力学性能有良好的影响，能提高钢的强度和硬度，为保证钢材具有足够的强度，一般锰含量在0.9％～1.1％左右。

锰元素在含量不高(w_Mn＜0.8％)时，可以稍微提高或不降低钢的塑性和韧性，但当锰含量高于此值后，钢的塑性、韧性等性能指标随之下降。采用现有工艺生产的Q345B低合金高强度钢主要存在的问题就是冷弯开裂、屈强比低和冲击韧性差。

发明内容

根据以上背景技术，本发明的目的在于提供一种高强度、高韧性热轧钢带的生产方法

根据上述目的，本发明整体的技术方案为：

经研究发现，钛微合金化处理后的热轧板卷可以具有更优良的强度性能，同时很大程度上改善了钢板的韧性和冷加工成型性能。钛的加入可以形成更为稳定的Ti₄C₂S₂，减少了MnS的析出，Ti₄C₂S₂化合物较硬，在轧制中不易变形，钢中的长条状MnS夹杂物便因Ti₄C₂S₂球状夹杂物的形成而减少，从而改善钢板的韧性和冷弯性能。

由于钛微合金化具有强韧化的作用，因此钢中锰含量可以降低，解决了Q345B钢的冲击、冷弯性能差的问题。钛微合金化对产品晶粒细化和组织改善有利，常温及-20℃冲击试验表明，与现有技术生产的Q345B低合金高强度钢相比较，冲击韧性值更为理想。

钛微合金化钢在具备良好的冷加工性能的同时，还具有良好的可焊接性能。钛是阻止奥氏体晶粒粗化最理想的元素，钛的加入可以防止在焊接过程中奥氏体晶粒在高温下过度粗化，使整个焊接处的强度与母材强度保持一致，提高钢的焊接性能。细小的TiN粒子可妨碍高温时的晶粒长大，可利用它们对晶粒长大的抑制作用，来控制具有高热输出和从800℃到500℃间漫长冷却时间的焊接件热影响区内的晶粒大小。

本发明的设计原理是通过在理论上系统分析钢中Mn、Ti等元素对钢的强度、韧性等性能的影响，同时兼顾生产成本及工艺，对这种新型高强度、高韧性热轧钢带的化学成分进行设计，并通过控制轧制和控制冷却的生产技术，由此可获得一种成本低、产品质量稳定、强度和冲击韧性优良的热轧钢带。

本发明采用顶底复吹转炉+LF精炼炉+薄板坯连铸连轧工艺，整个生产工艺流程为：炼钢、精炼、连铸、均热、热连轧、层流冷却、卷取等工艺过程。

根据上述目的和整体的技术方案，本发明具体技术方案为：

1、化学成分

本发明的所述的高强度、高韧性热轧钢带的化学组成成分(wt％)为：C：0.20％～0.23％，Si：0.10％～0.20％，Mn：0.25％～0.35％，P：≤0.025％，S：≤0.01％，Ti：0.025％～0.035％，Als：0.015～0.025％，Ca：0.001％～0.002％，余为Fe及其他不可避免的杂质。该钢种成分特点是：(1)避开碳含量的包晶区0.08％～0.16％；(2)控制合理的锰含量；(3)精炼采用钛微合金化技术；(4)钢水经Ca处理；(5)控制较低的硫含量。

上述主要化学成分的设计依据为：

C：碳是强化钢板的有效元素，但是碳含量在0.08％～0.16％范围内将进入包晶区，凝固过程发生包晶反应并伴随δ→γ相变，产生较大的体积收缩，铸坯与结晶器壁之间产生空隙，导出热量较小，坯壳减薄，在表面形成凹陷，凹陷部位冷却和凝固速度比其他部位慢，造成出生坯壳厚度的不均匀，该范围碳含量属于裂纹敏感区，基于这些因素，本发明钢中碳含量控制在0.20％～0.23％。

Mn：锰加入钢中的主要作用为固溶强化提高钢的强度，同时，钢中的Mn可与S结合成MnS并以线状形态分布于奥氏体中，可改善钢的塑性，是抑制板坯热裂倾向的重要元素，基于这些因素，本发明钢中锰含量控制在0.25％～0.35％。