[发明专利]一种适用于碳‑锰中厚钢板的过冷奥氏体轧制方法

说明书

技术领域

本发明属于钢板冶炼的轧制工艺技术领域，具体涉及一种适用于碳-锰中厚钢板的过冷奥氏体轧制方法。

背景技术

在提高金属材料强度的诸多途径中，细化晶粒强化可以在不降低材料韧性的前提下提高材料的强度，热机械处理(TMCP)能够有效地细化晶粒，进而提高材料的力学性能。对于低碳钢，TMCP细化晶粒的能力有限，细化晶粒所能达到的极限尺寸仅为10 μm 左右，尽管添加合金元素可以进一步细化晶粒，但却显著提高生产成本。近年来，形变诱导铁素体相变(deformation induced ferrite transformation，DIFT)以其显著的晶粒细化效果和相对低廉的生产成本，得到了人们广泛的关注和深入的研究。目前DIFT工业化应用，由于晶粒过细，存在屈强比高，以及室温时效的问题，推广应用不显著。目前，常规产品生产中，仍优先选用TMCP轧制，TMCP轧制一般是通过奥氏体再结晶区与奥氏体非再结晶区轧制，轧制后进行层流冷却或者加速冷却（Accelerated cooling，ACC）。尽管如此，人们在寻求稳定的超细晶路上却一直不断地努力着。有研究利用在实验室通过Gleeble 1500热模拟实验机上进行模拟，通过实验设计，使过冷达到200K，真应变达到0.9，在C-Mn钢板内获得了超细晶表层组织。该方法没有进一步应用在工业化试制中，但是深过冷的思路，有望在薄板上越用。而对于中厚板，因中厚板不仅需要深过冷，还要求大应变，因而不可能在中厚板生产上应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种过冷奥氏体轧制方法，适用于碳-锰中厚钢板的轧制，能够在钢板表层获得细晶组织，钢板1/4厚度处晶粒细小，提高钢板的力学性能，减少中厚钢板轧制过程中的待温时间，降低钢板冶炼成本，提高生产效率。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种适用于碳-锰中厚钢板的过冷奥氏体轧制方法，将连铸坯加热至1170℃～1250℃，在中厚板轧机上，采用奥氏体再结晶区和过冷奥氏体两阶段轧制：奥氏体再结晶区轧制的终轧温度为1000～1080℃，所得中间坯的厚度为成品钢板厚度的1.8倍及以上；在钢板奥氏体再结晶区轧后的待温过程中，将钢板送入ACC装置进行冷却，钢板出ACC装置的温度为760～820℃，钢板表层冷却速度控制为8～15℃/s；然后将钢板返送回中厚板轧机上进行过冷奥氏体轧制，过冷奥氏体轧制的开轧温度为780～820℃，该温度区间低于碳-锰钢的Ae3温度，过冷奥氏体轧制完成后再将钢板送入ACC装置冷却，冷却的终冷温度为600～700℃，最后空冷。

上述轧制方法所得碳-锰钢板成品的表层平均晶粒尺寸介于3～5μm。

上述轧制方法所适用的碳-锰中厚钢板中C：0.05～0.15wt%，Mn：0.60～1.50wt%，钢板奥氏体铁素体平衡相变点Ae3温度≥820℃。

由于钢中元素C、Mn是影响奥氏体铁素体平衡相变点Ae3温度的主要关键元素，本发明为了使碳-锰中厚钢板实现过冷奥氏体轧制，对钢的化学成分进行了限定：

C：影响钢力学性能的主要元素，当碳含量低于0.05%则强度低，碳含量越高，Ae3温度越低，当含量高于0.15%时，Ae3温度很容易低于820℃，很难实现过冷奥氏体轧制，本发明将C含量区间设定在0.05～0.15wt%。

Mn：能够推迟奥氏体向铁素体的转变，可以加大终轧温度窗口，细化铁素体，提高强度和韧性。屈服强度介于235MPa级碳-锰中厚钢板的锰含量通常≥0.60wt%。与碳对Ae3温度影响一样，锰含量越高，Ae3温度越低，当锰的含量高于1.50wt%时，Ae3温度很容易低于820℃，不利于本发明方法的实施。因此，本发明轧制方法更适用于锰含量在0.60～1.50wt%范围内的中厚板。

中厚板如：结构钢、船板钢、桥梁钢、风电用钢、桥梁钢大部分钢种的C含量介于0.05～0.15wt%，Mn含量介于0.60～1.50wt%，而这类钢种占整个中厚板产量的70%左右，因而本发明方法具有更广泛的使用范围。

本发明通过一种奥氏体过冷轧制方法，采用奥氏体再结晶与过冷奥氏体两阶段轧制，并在两次轧制之间采用冷却水冷却，大大降低了钢板的待温时间（通常中厚板待温时间介于5～15min），所得C-Mn钢成品获得了钢板表层细晶，表层平均晶粒尺寸介于3～5μm，钢板内部组织细小均匀，强度性能稳定，冲击韧性优异（Akv, -40℃）≥100J，正火后强度下降不明显，冲击韧性得到提高。