一种钛微合金化热轧钢带及其制造方法.pdf

一种钛复合微合金化热轧钢带及其制造方法，钢带的质量百分数配0＜C≤0.005；0＜N≤0.004；0＜Si≤0.03；Mn：0.10-0.20；0＜P≤0.0180＜S≤0.015；Al：0.02-0.06；0＜Ti≤0.070；0＜O≤0.002；0＜Cr≤0.050＜Ni≤0.07；0＜Cu≤0.07；0＜Mo≤0.020；制造方法是成分要求制备连铸坯并将连铸坯加工成热轧钢带。热轧时连铸坯加热到1200℃以上，保温时间长于2.5小时，采用弱还原性气氛加热；热轧钢带终轧温度880-930℃；热轧钢带终轧后快速水冷至680-750℃卷取，控制钢卷塔形≤50mm，然后再在空气中冷却到室温。采用本发明制备的钢带的表面质量好。

1、  一种钛微合金化热轧钢带，它的质量百分数配比为：
0＜C≤0.005    0＜N≤0.004    0＜Si≤0.03      Mn：0.10-0.20
0＜P≤0.018    0＜S≤0.015    Al：0.02-0.06    0＜Ti≤0.070
0＜O≤0.002    0＜Cr≤0.05    0＜Ni≤0.07      0＜Cu≤0.07
0＜Mo≤0.020，其余为Fe和不可避免的杂质；
其表面质量等级为无缺陷或存在不影响使用的轻微缺陷。

2、  权利要求1所述的铌钛复合微合金化热轧钢带的制造方法，它包括下述依次的步骤：
A制备连铸坯：
通过铁水预处理脱硫、顶底复合吹炼转炉冶炼、RH精炼和厚板坯连铸，获得的连铸坯的化学成分的质量百分配比为：
0＜C≤0.005    0＜N≤0.004    0＜Si≤0.03      Mn：0.10-0.20
0＜P≤0.018    0＜S≤0.015    Al：0.02-0.06    0＜Ti≤0.070
0＜O≤0.002    0＜Cr≤0.05    0＜Ni≤0.07      0＜Cu≤0.07
0＜Mo≤0.020，其余为Fe和不可避免的杂质；
要求连铸坯无影响热轧钢带、冷轧钢带成型性能和表面质量的内、外缺陷；
B将连铸坯加工成热轧钢带。

3、  根据权利要求2所述的铌钛复合微合金化热轧钢带的制造方法，其特征是：连铸坯在步进式加热炉中加热到1200℃以上，保温时间长于2.5小时，使奥氏体均匀化，采用弱还原性气氛加热；加热好的连铸坯经过粗轧和精轧两个阶段的热加工，热轧钢带终轧温度880-930℃，以实现奥氏体轧制；热轧钢带终轧后快速水冷至680-750℃卷取，以获得细小均匀的铁素体晶粒和粗大稀疏的析出物，控制钢卷塔形≤50mm，然后再在空气中冷却到室温。

4、  根据权利要求2或3所述的铌钛复合微合金化热轧钢带的制造方法，其特征是：轧制单位不得大于2500吨，全面检查热连轧机全线辊道，更换不转动或变形的辊子；做好精轧机组机架间清扫工作，保证喷嘴除鳞畅通，防止除鳞喷水滞后，除鳞水压力＞18MPa。

5、  根据权利要求2或3所述的铌钛复合微合金化热轧钢带的制造方法，其特征是：由粗轧除鳞装置完全除去一次氧化铁皮，精轧机组轧辊冷却水量大于450m³/h。

6、  根据权利要求4所述的铌钛复合微合金化热轧钢带的制造方法，其特征是：由粗轧除鳞装置完全除去一次氧化铁皮，精轧机组轧辊冷却水量大于450m³/h。

7、  根据权利要求2或3所述的铌钛复合微合金化热轧钢带的制造方法，其特征是：精轧机组压下率：
F1：40-50％，F2：30-40％，F3：25-35％，F4：23-33％，F5：18.5-28.5％，F6：13.5-23.5％，F7：6-16％。

8、  根据权利要求4所述的铌钛复合微合金化热轧钢带的制造方法，其特征是：精轧机组压下率：F1：40-50％，F2：30-40％，F3：25-35％，F4：23-33％，F5：18.5-28.5％，F6：13.5-23.5％，F7：6-16％。

9、  根据权利要求5所述的铌钛复合微合金化热轧钢带的制造方法，其特征是：精轧机组压下率：F1：40-50％，F2：30-40％，F3：25-35％，F4：23-33％，F5：18.5-28.5％，F6：13.5-23.5％，F7：6-16％。

10、  根据权利要求6所述的铌钛复合微合金化热轧钢带的制造方法，其特征是：精轧机组压下率：F1：40-50％，F2：30-40％，F3：25-35％，F4：23-33％，F5：18.5-28.5％，F6：13.5-23.5％，F7：6-16％。

一种钛微合金化热轧钢带及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种钛微合金化热轧钢带及其制造方法。
背景技术
汽车工业始终是发达国家经济的支柱产业，也是一些发展中国家的重要产业。2001年以来，随着我国汽车工业的迅猛发展，对汽车用钢的需求量大幅度上升。目前汽车用钢仍以钢板为主，其中轿车用钢板重量约占轿车总重量的50％。
随着对轿车使用要求的不断提高和轿车制造技术的发展，从冲压性能方面看，轿车用钢板已由以低碳沸腾钢为代表的第一代冲压用钢、以低碳铝镇静钢为代表的第二代冲压用钢发展到了以超低碳、氮IF钢为代表的第三代冲压用钢，IF钢(Interstitial Free Steel)即无间隙原子钢，是在超低C、N钢中加入一定量的Nb或Ti或Nb、Ti合金元素，使钢中C、N原子被固定成碳化物、氮化物，而钢中无间隙原子存在的钢种，IF钢具有极优良的深冲性能。从表面状态看，轿车用钢板正由冷轧板向热镀锌钢板、合金化热镀锌钢板、热镀铝钢板、电镀锌钢板、电镀锌镍合金钢板、电镀锌铁合金钢板以及有机复合涂镀层钢板等表面处理钢板发展，并且在轿车上的使用比例逐渐加大。钢板的表面质量不仅影响成品零件的外观，而且对钢板的冲压性能也会产生明显影响。按照成品表面质量等级，德国工业标准DIN1623将轿车用钢板分为O3、O4和O5板，其中O5板又称为表面无缺陷钢板，即要求产品二面中较好的一面不得有任何缺陷，不能影响涂漆后或电镀后的外观质量。O5板用作轿车外板，是轿车用钢板中生产难度最大的品种之一，企业将其生产工艺列为核心技术秘密，外界无法了解其细节。
现有钛微合金化热轧钢带的生产过程涉及冶炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、退火、热镀锌、电镀锌、平整和包装等全工艺流程中的每一个工序。
在热连轧工序形成的热轧钢带上的表面缺陷可分成两类，一类是氧化铁皮缺陷，包括麻点、小舟形铁鳞压入、条状铁鳞压入、粗铁鳞压入和红铁鳞等，其中中等程度的氧化铁皮缺陷或严重的氧化铁皮缺陷在冷轧前的酸洗中无法去除，不仅限制了酸洗速率，而且造成冷轧成品降级；另一类缺陷是各种类型的机械压痕缺陷，包括划伤、擦伤、异物压入、凹凸块等，其中中等程度的机械压痕缺陷或严重的机械压痕缺陷也会对成品冷轧钢带的表面质量、成型性能和成材率产生不良影响。(表面质量只能按照其严重程度分为无缺陷、不影响使用的轻微缺陷、中等程度缺陷和严重缺陷四种表面质量等级。)
在本发明之前虽然已经公开了多个有关IF钢的发明专利，但尚未发现关于高表面质量Ti微合金化IF热轧钢带及其制造方法的报道。2007年11月29日公开的专利号为US2007272054(A1)的“Method and Installation forthe Production of Steel Products Having an Optimum Surface Quality”专利，提供了一项采用电炉-薄板坯连铸连轧短流程工艺路线生产良好表面质量IF钢的技术，但未提供在热连轧工序应采取的详尽技术。2007年6月6日公开的专利号为CN1974824的“一种薄板坯连铸连轧生产IF钢的生产工艺”发明专利，提供了一项基于转炉-薄板坯连铸连轧短流程工艺路线生产Ti微合金化IF钢的技术，亦未提供使热轧钢带具有高表面质量的技术。
发明内容
为了克服现有钛微合金化热轧钢带及其制造方法的上述不足，本发明提供一种钛微合金化热轧钢带及其制造方法，采用本发明制备的钢带的表面质量好。
为了达到上述目的，并解决热轧钢带表面中等程度的氧化铁皮缺陷或严重的氧化铁皮缺陷在冷轧前的酸洗中无法去除，限制酸洗速率，造成冷轧成品降级的问题，同时为了避免热轧钢带表面中等程度的机械压痕缺陷或严重的机械压痕缺陷对成品冷轧钢带表面质量、成型性能和成材率产生的不良影响，本发明主要通过化学成分和热轧工艺制度的合理匹配，生产出一种高表面质量Nb、Ti复合微合金化IF热轧钢带。
本钛微合金化热轧钢带的质量百分数配比为：
0＜C≤0.005    0＜N≤0.004    0＜Si≤0.03     Mn：0.10-0.20
0＜P≤0.018    0＜S≤0.015    Al：0.02-0.06   0＜Ti≤0.070
0＜O≤0.002    0＜Cr≤0.05    0＜Ni≤0.07     0＜Cu≤0.07
0＜Mo≤0.020，其余为Fe和不可避免的杂质。
其表面质量等级为无缺陷或存在不影响使用的轻微缺陷。
一般宽度为1000～2130mm，厚度3.0-5.0mm。
本发明所述高表面质量Ti微合金化IF热轧钢带化学成分的限定理由如下：
C在钢中形成间隙固溶体，具有显著的固溶强化效应，随着C含量的提高，钢的屈服强度、抗拉强度和硬度增加，但塑性和成型性能却明显下降。随着钢中固溶C含量的提高，<111>织构密度降低，成品时效倾向增强。因此，限定C含量不得高于0.005％。
N和C一样，固溶于Fe中形成间隙固溶体，并同样具有显著的固溶强化效应，使钢的屈服强度、抗拉强度和硬度增加，却使钢的塑性和成型性能下降。随着温度的降低，N在铁素体中的溶解度急剧降低，且多以AlN形式在晶界析出，抑制铁素体晶粒生长，提高钢的屈服强度、抗拉强度和硬度，降低其塑性和成型性能。N也使钢产生应变时效现象。因此，限定N含量不得高于0.004％。
Si固溶于Fe中形成置换固溶体，其固溶强化能力仅次于P，可有效提高钢的强度，但同时也在一定程度上降低钢的塑性和韧性。Si含量高时，容易在热轧钢带表面形成难以去除的红铁鳞。Si比铁更容易被氧化，在再结晶退火过程中会在钢板表面发生选择性氧化反应，其氧化产物易富集于钢板表面，这不仅会影响热镀锌效果，而且会使热镀锌时的合金化反应迟滞，导致因高温合金化而使热镀锌板的锌层抗粉化能力下降。因此，限定Si含量不得高于0.03％。
Mn在钢中与Fe互溶形成固溶体，其固溶强化能力低于P和Si，Mn和固溶C共存会降低钢的深冲性。Mn是良好的脱硫剂，能够减弱或消除因S引起的钢的热脆性，改善钢的热加工性能。Mn含量过低不仅会使成本增高，还易增加钢的热脆倾向。因此，将Mn含量限定在0.10％-0.20％范围。
与其它元素相比，P是固溶强化铁素体能力最强的元素，随着P含量的提高，钢的屈服强度、抗拉强度和硬度显著增加，但塑性、成型性能和韧性，尤其是低温韧性却明显下降。P在钢中易偏析，损害钢板组织的均匀性，导致裂纹源。P在晶界偏析，也会使热镀锌过程中的合金化反应迟滞，从而同样产生因高温合金化而使热镀锌板锌层抗粉化能力下降的问题。因此，限定P含量不得高于0.018％。
S对钢的强度和塑性影响不大。S在铁素体中的溶解度很低，在钢中多以硫化物夹杂的形式存在，这些夹杂物会降低钢的塑性和韧性，使其产生明显的各向异性，并导致成品表面和内在缺陷。S易使钢产生热脆性，严重恶化钢的热加工性能。S易偏析，明显损害钢板组织和质量的均匀性，是使钢板产生裂纹的重要原因之一。因此，限定S含量不得高于0.015％。
Al和O有很强的亲和力，冶炼时一般将Al作为主要脱氧剂加入钢中。Al和N也有较强的亲和力，能够起到固定钢中固溶N、消除由其产生的应变时效的作用。但钢中Al含量太高会降低热镀锌时的合金化反应速率并提高合金化温度。因此，将Al含量限定在0.02％-0.06％范围。
Ti是极为活泼的金属元素之一，它和O、C、N、S均有极强的亲和力，是一种良好的脱氧剂，也是固定钢中固溶C、N的有效元素。在IF钢中加入Ti的目的就在于清除钢中C、N原子，得到纯净的铁素体基体，Ti微合金化IF钢的特点是性能稳定，即其力学性能对成分和工艺参数的变化不敏感。但是如果Ti的加入量过高，则导致成本增加和再结晶温度提高。因此，限定Ti含量不得高于0.07％。
O是冶炼过程中不可缺少的主要元素之一，尤其是在转炉炼钢中。固溶在钢中的O很少，钢中大部分O以各种氧化物夹杂的形式存在，这些夹杂物在晶内或晶界析出，降低钢的塑性、成型性能和表面质量，严重时可能导致钢的热脆性，一般将O作为钢中的有害元素来看待。因此，限定O含量不得高于0.002％。
Cr、Ni、Cu、Mo均能起到一定程度的固溶强化作用，提高钢的屈服强度，降低其塑性和成型性能，Mo还能提高钢的再结晶温度。因此，限定Cr含量不得高于0.05％，Ni含量不得高于0.07％，Cu含量不得高于0.07％，Mo含量不得高于0.02％。
本钛微合金化热轧钢带的制造方法包括下述依次的步骤：
A制备连铸坯：
通过铁水预处理脱硫、顶底复合吹炼转炉冶炼、RH精炼和厚板坯连铸，获得的连铸坯的化学成分的质量百分配比为：
0＜C≤0.005    0＜N≤0.004    0＜Si≤0.03      Mn：0.10-0.20
0＜P≤0.018    0＜S≤0.015    Al：0.02-0.06    0＜Ti≤0.070
0＜O≤0.002    0＜Cr≤0.05    0＜Ni≤0.07      0＜Cu≤0.07
0＜Mo≤0.020，其余为Fe和不可避免的杂质。
要求连铸坯无影响热轧钢带、冷轧钢带成型性能和表面质量的内、外缺陷。
B采用传统热连轧工艺将连铸坯加工成热轧钢带
轧制单位不得大于2500吨，一般1800-2400吨，全面检查热连轧机全线辊道，更换不转动或变形的辊子。做好精轧机组机架间清扫工作，防止轧机带入异物。保证除鳞喷嘴畅通，防止除鳞喷水滞后，除鳞水压力＞18MPa。连铸坯在步进式加热炉中加热到1200℃以上，保温时间长于2.5小时，使奥氏体均匀化，采用弱还原性气氛加热。加热好的连铸坯经过粗轧和精轧两个阶段的热加工，由粗轧除鳞装置完全除去一次氧化铁皮。精轧机组轧辊冷却水量大于450m³/h，精轧机组压下率：F1：40-50％，F2：30-40％，F3：25-35％，F4：23-33％，F5：18.5-28.5％，F6：13.5-23.5％，F7：6-16％，热轧钢带终轧温度880-930℃，以实现奥氏体轧制，成品热轧钢带厚度3.0-5.0mm。热轧钢带终轧后快速水冷至680-750℃卷取，以获得细小均匀的铁素体晶粒和粗大稀疏的析出物，控制钢卷塔形≤50mm，然后再在空气中冷却到室温。
本发明的有益效果在于，通过化学成分和热轧工艺制度的合理匹配，生产出一种高表面质量Ti复合微合金化IF热轧钢带，其表面质量等级为无缺陷或存在不影响使用的轻微缺陷，避免了在热轧钢带上形成麻点、小舟形铁鳞压入、条状铁鳞压入、粗铁鳞压入和红铁鳞等中等程度的氧化铁皮缺陷或严重的氧化铁皮缺陷，同时避免了划伤、擦伤、异物压入、凹凸块等中等程度的机械压痕缺陷或严重的机械压痕缺陷。以该热轧钢带为原料生产冷轧钢带，酸洗效率和成材率高，成品冷轧钢带具有良好的表面质量，表面粗糙度值Ra为0.6-1.6μm，应用于汽车、家电制造等行业。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本钛微合金化热轧钢带及其制造方法的具体实施方式，但本钛微合金化热轧钢带及其制造方法的具体实施方式不局限于下述的实施例。
下述实施例的生产条件为铁水预处理设施，180吨顶底复合吹炼转炉，RH精炼装置，厚板坯连铸机，半连续式传统热轧钢带生产线。
由Parsytec在线表面质量检查仪，按照GB/T 14977“热轧钢板表面质量的一般要求”，检测Ti微合金化IF热轧钢带的表面质量，并确定其表面质量等级。
钢带实施例一
本实施例的钛微合金化热轧钢带厚3.0mm，化学成分的质量百分配比为：
C：0.0015   N：0.0018    Si：0.01     Mn：0.15    P：0.008
S：0.005    Al：0.044    Ti：0.052    Cr：0.01    Ni：0.01
Cu：0.01    Mo：0.01其余为Fe和不可避免的杂质。
其表面质量等级为无缺陷或存在不影响使用的轻微缺陷。
钢带实施例二
本实施例的钛微合金化热轧钢带厚4.0mm，化学成分的质量百分配比为：
C：0.0017   N：0.0016    Si：0.01     Mn：0.16    P：0.008
S：0.005    Al：0.045    Ti：0.055    Cr：0.01    Ni：0.01
Cu：0.01    Mo：0.01，其余为Fe和不可避免的杂质。
其表面质量等级为无缺陷或存在不影响使用的轻微缺陷。
钢带实施例三
本实施例的钛微合金化热轧钢带厚5.0mm，化学成分的质量百分配比为：
C：0.0013   N：0.0015    Si：0.01    Mn：0.15    P：0.006
S：0.005    Al：0.03     Ti：0.051   Cr：0.01    Ni：0.01
Cu：0.01    Mo：0.01，其余为Fe和不可避免的杂质。
其表面质量等级为无缺陷或存在不影响使用的轻微缺陷。
钢带制备方法实施例一
本实施例制造的是钢带实施例一，本实施例的制造方法包括下述依次的步骤：
A制备连铸坯：
通过铁水预处理脱硫、180吨顶底复合吹炼转炉冶炼、RH精炼和厚板坯连铸，获得的连铸坯的化学成分的质量百分配比为：
C：0.0015   N：0.0018    Si：0.01     Mn：0.15    P：0.008
S：0.005    Al：0.044    Ti：0.052    Cr：0.01    Ni：0.01
Cu：0.01    Mo：0.01其余为Fe和不可避免的杂质。
要求连铸坯无影响热轧钢带、冷轧钢带成型性能和表面质量的内、外缺陷。
B采用传统热连轧工艺将连铸坯加工成热轧钢带
轧制单位2250吨，全面检查热连轧机全线辊道，更换不转动或变形的辊子。进行精轧机组机架间清扫工作，防止轧机带入异物。保证喷嘴除鳞畅通，防止除鳞喷水滞后，除鳞水压力＞18MPa。连铸坯在步进式加热炉中加热到1220℃，保温时间3小时，使奥氏体均匀化，采用弱还原性气氛加热。加热好的连铸坯经过粗轧和精轧两个阶段的热加工，由粗轧除鳞装置完全除去一次氧化铁皮。精轧机组轧辊冷却水量510m³/h，精轧机组压下率：F1：46.1％，F2：35.8％，F3：30.5％，F4：29.5％，F5：23.3％，F6：18.3％，F7：11.6％，热轧钢带终轧温度905℃，成品热轧钢带厚度3.0mm。热轧钢带终轧后快速水冷至715℃卷取，钢卷塔形40mm，然后再在空气中冷却到室温。在线表面质量检查仪检查结果表明，该热轧钢带表面质量等级为无缺陷或存在不影响使用的轻微缺陷。
钢带制备方法实施例二
本实施例制造的是钢带实施例二，本实施例的制造方法包括下述依次的步骤：
A制备连铸坯：
通过铁水预处理脱硫、180吨顶底复合吹炼转炉冶炼、RH精炼和厚板坯连铸，获得的连铸坯的化学成分的质量百分配比为：
C：0.0017   N：0.0016    Si：0.01    Mn：0.16    P：0.008
S：0.005    Al：0.045    Ti：0.055   Cr：0.01    Ni：0.01
Cu：0.01    Mo：0.01，其余为Fe和不可避免的杂质。
要求连铸坯无影响热轧钢带、冷轧钢带成型性能和表面质量的内、外缺陷。
B采用传统热连轧工艺将连铸坯加工成热轧钢带
轧制单位2450吨，全面检查热连轧机全线辊道，更换不转动或变形的辊子。进行精轧机组机架间清扫工作，防止轧机带入异物。保证喷嘴除鳞畅通，防止除鳞喷水滞后，除鳞水压力＞18MPa。连铸坯在步进式加热炉中加热到1210℃，保温时间3小时，使奥氏体均匀化，采用弱还原性气氛加热。加热好的连铸坯经过粗轧和精轧两个阶段的热加工，由粗轧除鳞装置完全除去一次氧化铁皮。精轧机组轧辊冷却水量525m³/h，精轧机组压下率：F1：43.3％，F2：35.5％，F3：31.8％，F4：27.9％，F5：22.8％，F6：18.8％，F7：10.8％，热轧钢带终轧温度910℃，成品热轧钢带厚度4.0mm。热轧钢带终轧后快速水冷至715℃卷取，钢卷塔形35mm，然后再在空气中冷却到室温。在线表面质量检查仪检查结果表明，该热轧钢带表面质量等级为无缺陷或存在不影响使用的轻微缺陷。
钢带制备方法实施例三
本实施例制造的是钢带实施例三，本实施例的制造方法包括下述依次的步骤：
A制备连铸坯：
通过铁水预处理脱硫、180吨顶底复合吹炼转炉冶炼、RH精炼和厚板坯连铸，获得的连铸坯的化学成分的质量百分配比为：
C：0.0015   N：0.0018   Si：0.01    Mn：0.15    P：0.006
S：0.005    Al：0.03    Ti：0.051   Cr：0.01    Ni：0.01
其余为Fe和不可避免的杂质。
要求连铸坯无影响热轧钢带、冷轧钢带成型性能和表面质量的内、外缺陷。
B采用传统热连轧工艺将连铸坯加工成热轧钢带
轧制单位2380吨，全面检查热连轧机全线辊道，更换不转动或变形的辊子。进行精轧机组机架间清扫工作，防止轧机带入异物。保证喷嘴除鳞畅通，防止除鳞喷水滞后，除鳞水压力＞18MPa。连铸坯在步进式加热炉中加热到1220℃，保温时间3小时，使奥氏体均匀化，采用弱还原性气氛加热。加热好的连铸坯经过粗轧和精轧两个阶段的热加工，由粗轧除鳞装置完全除去一次氧化铁皮。精轧机组轧辊冷却水量525m³/h，精轧机组压下率：F1：45.1％，F2：33.8％，F3：31.6％，F4：26.8％，F5：22.6％，F6：17.3％，F7：10.2％，热轧钢带终轧温度900℃，成品热轧钢带厚度5.0mm。热轧钢带终轧后快速水冷至700℃卷取，钢卷塔形30mm，然后再在空气中冷却到室温。
在线表面质量检查仪检查结果表明，该热轧钢带表面质量等级为无缺陷或存在不影响使用的轻微缺陷，用其加工成的冷轧成品的表面质量达到了德国工业标准DIN 1623轿车用O5板，又称为表面无缺陷钢板的要求。