專利名稱：一種基于軋制變形和快速相變的板帶鋼材的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼材制備領(lǐng)域，尤其涉及一種基于軋制變形和快速相變的板帶鋼材的
生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
近年來，超細(xì)晶制備一直是鋼鐵研究領(lǐng)域中的熱點話題，原因在于晶粒細(xì)化是現(xiàn)今提高鋼的強(qiáng)度同時又不降低韌性的唯一方法。很多研究者制備出了晶粒尺寸小于Iym 的超細(xì)晶。如申請?zhí)枮?00980100971.0，名為“通過等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAE)生產(chǎn)超細(xì)晶粒的無間隙原子(IF)鋼”的專利中，將IF鋼坯料通過呈90°角的通道經(jīng)至少四次擠壓提供了一種晶粒尺寸約200nm的長型產(chǎn)品。但是，這種方法的不足之處在于需要特殊的設(shè)備和復(fù)雜的制備工藝來實現(xiàn)大應(yīng)變變形，無法使用傳統(tǒng)的軋制工藝生產(chǎn)，難以生產(chǎn)大尺寸的產(chǎn)品。 此外，這種方法只能對IF鋼等較軟金屬實施變形，很難應(yīng)用于高強(qiáng)鋼的實際生產(chǎn)。本申請人曾提出一種制備超細(xì)晶微合金結(jié)構(gòu)鋼的專利技術(shù)，申請?zhí)枮?200510047742. 0，其基本內(nèi)容是對淬火-回火態(tài)的結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行溫軋，之后在垂直軋制方向進(jìn)行一定程度的冷軋，然后快速升溫900°C左右，獲得超細(xì)化的高溫奧氏體；之后鋼材冷卻到700°C左右進(jìn)行軋制變形，變形后空冷或水霧冷卻至室溫。采用這種方法最終獲得了晶粒尺寸為50-70nm的超細(xì)晶鋼。但其不足之處快速加熱以及后續(xù)軋制過程只能在熱模擬試驗機(jī)上完成，因此利用這一技術(shù)只能在實驗室制備小尺寸的樣品，而無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。目前熱軋板帶鋼材工業(yè)化軋制工藝主要有兩種一種是中厚板生產(chǎn)工藝，板材原料經(jīng)加熱爐、單機(jī)架或雙機(jī)架可逆式軋機(jī)、軋后冷卻線、矯直機(jī)等設(shè)備，利用控制軋制和控制冷卻技術(shù)，可以得到屈服強(qiáng)度達(dá)690MPa的高強(qiáng)度鋼板，利用調(diào)質(zhì)熱處理線可以生產(chǎn)屈服強(qiáng)度IOOOMPa以上的超高強(qiáng)鋼板；另外一種是熱連軋生產(chǎn)工藝，板材原料經(jīng)加熱爐、粗軋機(jī)、精軋機(jī)組、軋后冷卻線、卷取機(jī)等設(shè)備，可以得到屈服強(qiáng)度SOOMPa左右的熱軋帶鋼。 基于上述熱連軋生產(chǎn)工藝和中厚板生產(chǎn)工藝的超高強(qiáng)鋼材生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度超過 IOOOMPa時，其延伸率通常較低，鋼鐵材料的性能潛力還沒有得到充分的發(fā)揮。目前，采用控軋控冷技術(shù)生產(chǎn)的高強(qiáng)度熱軋板帶材往往綜合了細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、位錯強(qiáng)化、析出強(qiáng)化等多種強(qiáng)化機(jī)制，其中，細(xì)晶強(qiáng)化是十分重要的手段之一。但是，在現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)線上，晶粒細(xì)化的尺度只能達(dá)到3 μ m左右，晶粒進(jìn)一步細(xì)化難度很大。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種基于軋制變形和快速相變的板帶鋼材的生產(chǎn)方法(RTRP，Rapid Transformation Rolling Process)，可實現(xiàn)超細(xì)晶(晶粒尺寸彡500nm)鋼的工業(yè)化生產(chǎn)。實現(xiàn)本發(fā)明生產(chǎn)熱軋態(tài)鋼板的技術(shù)方案是將熱軋態(tài)板坯送入低溫加熱爐加熱至300-650°C，保溫Ih后進(jìn)入單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)進(jìn)行溫軋，溫軋之后軋件通過加熱裝置以 30-2000C /s的加熱速度加熱到鋼板相變溫度Ara以上5-20°C，保溫l_15s，然后通過冷卻裝置以10-50°C /s的冷卻速度對軋件進(jìn)行冷卻，軋件冷卻到600-750°C后進(jìn)入單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)進(jìn)行軋制變形，然后通過快速冷卻裝置以10-100°C /s的速度冷卻至室溫，通過矯直機(jī)進(jìn)行矯直，得到板帶鋼材產(chǎn)品。實現(xiàn)本發(fā)明生產(chǎn)熱軋態(tài)板卷的技術(shù)方案是將熱軋態(tài)板坯送入低溫加熱爐加熱至300-650°C，保溫Ih后進(jìn)入單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)進(jìn)行溫軋，溫軋之后軋件通過加熱裝置以 30-2000C /s的加熱速度加熱到鋼板相變溫度Ara以上5-20°C，保溫l_15s，然后通過冷卻裝置以10-50°C /s的冷卻速度對軋件進(jìn)行冷卻，軋件冷卻到600-750°C后送入多機(jī)架連軋機(jī)組進(jìn)行軋制變形，軋后通過快速冷卻裝置以10-100°C /s的速度冷卻至200-400°C，然后通過卷取機(jī)卷取，得到熱軋板卷產(chǎn)品。其中所述的溫軋形變量至少為60% ；
所述的軋件冷卻后進(jìn)入單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)或多機(jī)架連軋機(jī)組中軋制變形的總變形量至少為70%ο與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
(1)本發(fā)明的生產(chǎn)方法能夠生產(chǎn)微觀組織在亞微米-納米尺度的板帶鋼產(chǎn)品，而且根據(jù)實際需要進(jìn)行微觀組織細(xì)化和相組成的控制；本發(fā)明進(jìn)行組織控制的原理是通過溫軋和快速加熱獲得超細(xì)化的奧氏體，然后通過對冷卻過程中超細(xì)化的奧氏體進(jìn)行變形和相變控制，這不同于現(xiàn)有的板帶鋼材熱軋生產(chǎn)線利用奧氏體再結(jié)晶和軋后冷卻過程相變控制的 TMCP原理；
(2)本發(fā)明的生產(chǎn)方法能夠?qū)ξ⒂^組織為鐵素體/珠光體，或其它組織的鋼坯或鋼板進(jìn)行300-650°C范圍內(nèi)的溫軋，這種溫軋有助于滲碳體或其它析出物部分溶解，滲碳體的球化，進(jìn)而使組織中碳化物的分布均勻化，這有利于提高加熱過程奧氏體相變的形核率；
(3)本發(fā)明的生產(chǎn)方法對軋件以超過30°C/s的升溫速度快速加熱，快速加熱的溫度可以根據(jù)鋼材的化學(xué)成分以及組織控制的需要來確定，通過加熱過程中的快速相變證獲得超細(xì)化的高溫奧氏體和第二相粒子的適當(dāng)溶解；
(4)本發(fā)明的生產(chǎn)方法對軋件在快速加熱之后進(jìn)行冷卻，在冷卻過程中能夠進(jìn)行軋制變形，軋制變形之后又能夠進(jìn)行較寬冷卻速度范圍內(nèi)的冷卻，這種工藝能夠使超細(xì)化的奧氏體在變形過程中進(jìn)行分解相變，從而獲得亞微米甚至納米尺度的微觀組織；
(5)本發(fā)明的生產(chǎn)方法采用薄規(guī)格的連鑄坯或一定厚度的中厚板板坯作為原料，產(chǎn)品可以是板材，也可以是板卷，這主要是根據(jù)冷卻之后的軋機(jī)是可逆式單機(jī)架還是多機(jī)架連軋機(jī)組來確定。說明書附圖


圖1是本發(fā)明生產(chǎn)熱軋板材的工藝流程示意其中1 低溫加熱爐；2a 單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)；3 快速感應(yīng)加熱裝置；如快速冷卻裝置； 2b 單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)；4b 快速冷卻裝置；5 矯直機(jī)； 圖2是本發(fā)明生產(chǎn)熱軋板卷的工藝流程示意其中1 低溫加熱爐；2a 單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)；3 快速感應(yīng)加熱裝置；如快速冷卻裝置； 6 多機(jī)架連軋機(jī)組；4b 快速冷卻裝置；7 卷取機(jī)； 圖3是本發(fā)明實施例獲得的板帶鋼材的金相照片。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例所用鋼材為低碳微合金鋼，其化學(xué)成分各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下表所示。
權(quán)利要求
1.一種基于軋制變形和快速相變的板帶鋼材的生產(chǎn)方法，其特征在于生產(chǎn)熱軋鋼板的設(shè)備是低溫加熱爐連接單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)，單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)連接加熱裝置，加熱裝置連接冷卻裝置，冷卻裝置連接單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)，單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)連接冷卻裝置，冷卻裝置連接矯直機(jī)；生產(chǎn)熱軋板卷的設(shè)備是低溫加熱爐連接單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)，單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)連接加熱裝置，加熱裝置連接冷卻裝置，冷卻裝置連接多機(jī)架連軋機(jī)組，多機(jī)架連軋機(jī)組連接冷卻裝置，冷卻裝置連接卷取機(jī)；按照以下步驟進(jìn)行將熱軋態(tài)鋼板送入低溫加熱爐加熱至300-650°C，保溫Ih后進(jìn)入單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)進(jìn)行溫軋，溫軋之后軋件通過加熱裝置以 30-2000C /s的加熱速度加熱到鋼板相變溫度Ara以上5-20°C，保溫l_15s，然后通過冷卻裝置以10-50°C /s的冷卻速度對軋件進(jìn)行冷卻，軋件冷卻到600-750°C后進(jìn)入單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)進(jìn)行軋制變形，然后通過快速冷卻裝置以10-100°C /s的速度冷卻至室溫，通過矯直機(jī)進(jìn)行矯直，得到板帶鋼材產(chǎn)品；或者將熱軋態(tài)板坯送入低溫加熱爐加熱至300-650°C，保溫Ih 后進(jìn)入單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)進(jìn)行溫軋，溫軋之后軋件通過加熱裝置以30-200°C /s的加熱速度加熱到鋼板相變溫度Ac3以上5-20°C，保溫l-15s，然后通過冷卻裝置以10-50°C /s的冷卻速度對軋件進(jìn)行冷卻，將軋件冷卻到600-750°C后送入多機(jī)架連軋機(jī)組進(jìn)行軋制變形，軋后通過快速冷卻裝置以10-100°C /s的速度冷卻至200-400°C，然后通過卷取機(jī)卷取，得到熱軋板卷產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軋制變形和快速相變的板帶鋼材的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的溫軋形變量至少為60%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軋制變形和快速相變的板帶鋼材的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的軋件冷卻后進(jìn)入單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)或多機(jī)架連軋機(jī)組中軋制變形的總變形量至少為70%。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋼材制備領(lǐng)域，尤其涉及一種基于軋制變形和快速相變的板帶鋼材的生產(chǎn)方法。其要點在于將薄規(guī)格連鑄坯或熱軋態(tài)鋼板溫軋，然后通過加熱裝置以30-200℃/s的加熱速度加熱到適當(dāng)溫度，再通過冷卻裝置以10-50℃/s的冷卻速度進(jìn)行冷卻，軋件冷卻后進(jìn)入單機(jī)架強(qiáng)力軋機(jī)進(jìn)行軋制變形，然后以10-100℃/s的速度冷卻至室溫，矯直機(jī)進(jìn)行矯直，得到板帶鋼材產(chǎn)品；或者將軋件冷卻后送入多機(jī)架連軋機(jī)組進(jìn)行軋制變形，然后以10-100℃/s的速度冷卻至室溫，通過卷取機(jī)卷取，得到熱軋板卷產(chǎn)品。本發(fā)明的生產(chǎn)方法能夠在生產(chǎn)線上生產(chǎn)微觀組織在亞微米尺度的板帶鋼產(chǎn)品，屈服強(qiáng)度最高達(dá)到1150MPa，有利于在工業(yè)生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
文檔編號C21D8/02GK102304611SQ20111025426
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者吳紅艷, 杜林秀, 藍(lán)慧芳, 邱春林, 高彩茹, 高秀華 申請人:東北大學(xué)