[发明专利]高强度薄铸钢带产品及其制备方法

说明书

本申请是申请日为2010年2月22日、申请号为201080017436.1(国际申请号为PCT/AU2010/000190)、名称为“高强度薄铸钢带产品及其制备方法”的进入中国国家阶段的的发明专利申请的分案申请。

背景和概述

本发明涉及制备高强度薄铸钢带以及通过双辊式连铸机制备这样的铸造钢带的方法。

在双辊式连铸机(twin roll caster)中，将熔融金属引入一对反向旋转的内冷式铸辊之间从而使金属壳凝固在移动的辊面上，且被一起带入铸辊之间的辊隙从而产生凝固的带产品，该带产品从铸辊之间的辊隙向下传送。本文所用的术语“辊隙”指的是铸辊最靠近在一起的共用区域(general region)。熔融金属从钢包(ladle)倾注经过金属传送系统以形成熔融金属的浇铸熔池，其中该金属传送系统包括中间包和位于辊隙上方的插芯式喷嘴(core nozzle)，该浇铸熔池支撑在位于辊隙上方的辊的铸造表面上且沿辊隙的长度延伸。该浇铸熔池通常受限在与辊的末端表面以滑动方式设置的难熔侧板或挡板(dam)之间，从而挡住浇铸熔池的两个末端处防止流出。

过去，已经通过冷轧钢带的恢复性退火制造出屈服强度为413MPa(60ksi)和更高以及带厚度小于3.0mm的高强度低碳薄钢带。需要进行冷轧以产生所需的厚度。之后，冷轧钢带进行恢复性退火以改进延性同时不显著降低强度。然而，所得钢带的最终延性仍相对较低以及该钢带不能实现大于6％的总伸长度，而关于结构构件的一些建筑标准中则需要结构钢能实现大于6％的总伸长度。这样的恢复性退火冷轧后的、低碳钢通常仅适用于简单的成形操作，例如辊轧成形和弯曲。通过冷轧和恢复性退火制备途径在这类最终钢带厚度的钢带上制造出这样的较大延性在技术上并不可行。

另外，用于一些冷成形的结构段例如用于一些住宅构架标准的钢带的总伸长度可以为至少10％，抗张强度对屈服强度的比率为至少1.08。在带厚度为小于约1.6mm的现有技术的热浸镀钢产品中，不能通过使用全硬冷轧材料(full hard cold rolled material)实现这样的要求。典型地使用非常昂贵的微合金化方案和过程参数实现总伸长度为至少10％以及抗张强度对屈服强度的比率为至少1.08。

过去，通过与元素例如铌、钒、钛或钼进行微合金化制备这样的高强度钢，且热轧实现所需的厚度和强度水平。这样的微合金化作用需要昂贵的和高浓度的铌、钒、钛或钼以及导致形成一般包含10至20％贝氏体的贝氏体-铁素体显微结构。参见美国专利US 6,488,790。可选地，显微结构可以是包含10-20％珠光体的铁素体。热轧钢带将使得这些合金元素发生部分沉淀。因此需要合金浓度相对较高的Nb、V、Ti或Mo元素以提供占主导的铁素体转化的显微结构(ferritic transformed microstructure)的足够时效硬化以实现所需的强度水平。这些高合金化水平增加了所需的热轧负荷且限制了可经济且实用地制备的热轧钢带的厚度范围。这样的合金的高强度钢带在酸洗使得产品的较厚端的厚度范围大于3mm之后可以直接进行镀锌。

然而，通过向基础钢(base steel)中添加Nb、V、Ti或Mo制备高强度且厚度小于3mm的钢带在化学上是难以实现的，特别是对于宽钢带，其归因于高轧制负荷，且在商业上并不总是可行的。过去，需要大量添加这些元素以强化钢，并且此外会引起钢的伸长性能的减弱。过去的高强度微合金化热轧钢带在提供强度的方面是相对效率低下的且是相对昂贵的，经常需要补偿添加其它的合金元素。

另外，通常需要冷轧以获得较小厚度的钢带，然而，高强度的热轧钢带使得这样的冷轧进行起来较为困难，这是因为需要高的冷轧负荷以减小钢带的厚度。这些高合金浓度也极大地提高了所需的再结晶退火温度，需要很高的成本以建立和运行可以实现冷轧钢带的完全再结晶退火所需的高退火温度的退火生产线。

简言之，由于高合金化成本、元素添加的相对低效性以及热轧和冷轧时的高轧制负荷的困难以及所需的再结晶退火温度高，通过现有技术中已知的使用Nb、V、Ti或Mo元素的微合金化操作不能在工业上经济地制备高强度的薄钢带。

上述讨论和本说明书剩余部分中关于常规钢制备和铸造操作的讨论不被认为是澳大利亚或其他国家的公知常识。

本发明所公开的钢产品包含，以重量计，小于0.25％的碳、0.20至2.0％的锰、0.05至0.50％的硅、小于0.01％的铝、0.01％至0.20％的铌，以及具有过半数的包含贝氏体和针状铁素体的显微结构以及在固溶体中包含大于70％的铌。