本發(fā)明涉及超低碳鋼生產(chǎn)，具體涉及一種極薄規(guī)格超低碳鋼及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著板帶產(chǎn)品“以熱帶冷”需求增加，極薄規(guī)格(≤2.0mm)超低碳鋼需求量持續(xù)增加。根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，極薄規(guī)格帶鋼可在薄板坯連鑄連軋流程和傳統(tǒng)熱連軋流程生產(chǎn)，考慮到夾雜物數(shù)量、表面質(zhì)量、強(qiáng)度等因素，目前傳統(tǒng)熱連軋流程仍然是主流生產(chǎn)工藝流程。因采用升速軋制工藝、穿帶速度接近設(shè)備能力上限、熱卷頭部軋制速度比中部低、中間坯尾部存在溫降、熱卷外圈冷卻速率快等因素，導(dǎo)致傳統(tǒng)熱連軋流程生產(chǎn)極薄規(guī)格超低碳鋼，熱卷長度方向終軋溫度往往存在“頭尾低，中間高”的問題，熱卷頭部或尾部比中間位置終軋溫度偏低30-60℃甚至更高，導(dǎo)致熱卷頭部或尾部溫度低于奧氏體區(qū)溫度、在兩相區(qū)軋制，容易產(chǎn)生混晶缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致超低碳鋼熱卷頭尾強(qiáng)度高、塑性應(yīng)變比低，中間強(qiáng)度低、塑性應(yīng)變比高，熱卷頭、中、尾通卷力學(xué)性能波動(dòng)大，尤其是塑性應(yīng)變比波動(dòng)大會(huì)直接影響材料沖壓性能，影響下游用戶使用。因此，傳統(tǒng)熱連軋流程生產(chǎn)極薄規(guī)格超低碳鋼通卷力學(xué)性能、尤其是塑性應(yīng)變比波動(dòng)較大問題需要關(guān)注。

2、關(guān)于改善材料通卷性能均勻性已公布的專利，如公開號(hào)為cn107824619a的專利公開了一種提高帶鋼性能均勻性的方法，其主要通過在帶鋼的寬度方向采用階梯冷卻方式減少帶鋼兩側(cè)冷卻水流量、提高帶鋼寬度方向溫度均勻性，進(jìn)而提高帶鋼寬度方向性能均勻性，該方法主要用于提高帶鋼寬度方向上的性能均勻性，帶鋼長度方向上性能均勻性未涉及；公開號(hào)為cn107983784b、cn112246910a的專利均通過采用分段頭尾遮蔽的方法提高鋼板長度方向性能均勻性，該方法適用于中厚板，不適用于極薄規(guī)格(厚度≤2.0mm)熱軋帶鋼；公開號(hào)為cn113106208a主要通過連退工藝優(yōu)化提高鍍鋅雙相鋼長度方向的性能均勻性；公開號(hào)為cn103031419b、cn113249557a的專利主要采用u型冷卻工藝提高帶鋼長度方向性能均勻性，但u型冷卻工藝并不適用于解決極薄規(guī)格熱卷長度方向因終軋溫度偏低、組織混晶導(dǎo)致的材料性能波動(dòng)較大問題。公開號(hào)為cn112063815a、cn110614280a等主要通過在卷取機(jī)后增設(shè)在線保溫罩設(shè)備提高帶鋼長度、寬度方向溫度均勻性和性能均勻性，該方法需要新增設(shè)備投資，且對(duì)于采用高溫卷取工藝的超低碳鋼性能均勻性提升并無明顯效果。

3、綜上所述，目前已申報(bào)關(guān)于提高帶鋼力學(xué)性能均勻性的專利存在以下特點(diǎn)：(1)研究為中厚板；(2)通過優(yōu)化連退工藝提高帶鋼長度方向性能均勻性；(3)性能均勻性改善集中在帶鋼寬度方向，長度方向并未涉及；(4)通過分段頭尾遮蔽或u型冷卻工藝提高帶鋼長度方向性能均勻性；(5)通過增設(shè)在線保溫罩設(shè)備。目前，已有多種專利技術(shù)試圖改善帶鋼力學(xué)性能的均勻性，但這些方法主要集中在帶鋼寬度方向上的性能均勻性改進(jìn)，而對(duì)于長度方向上的性能均勻性改善效果有限。此外，一些專利技術(shù)通過增設(shè)在線保溫罩設(shè)備來提高帶鋼的溫度均勻性，但這需要額外的設(shè)備投資，且對(duì)于采用高溫卷取工藝的超低碳鋼性能均勻性提升效果不明顯。以上方法均不適合改善極薄規(guī)格超低碳鋼通卷力學(xué)性能、尤其是塑性應(yīng)變比的均勻性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提出了一種極薄規(guī)格超低碳鋼及其制造方法，本發(fā)明通過合理的冶煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻、卷取工藝，可以解決傳統(tǒng)熱連軋流程生產(chǎn)極薄規(guī)格超低碳鋼通卷拉伸性能，尤其是塑性應(yīng)變比波動(dòng)較大的問題，改善超低碳鋼通卷力學(xué)性能、尤其是塑性應(yīng)變比的均勻性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種極薄規(guī)格低碳鋼，所述極薄規(guī)格低碳鋼的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為c：≤0.0020％，si：≤0.030％，mn：0.08-0.15％，ti：0.040-0.080％，nb：0.010～0.050％，b：≤0.0005％，n：≤0.0040％，als：0.015～0.050％，cr≤0.020％，cu≤0.020％，其余為fe及不可避免的雜質(zhì)。

4、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述極薄規(guī)格低碳鋼的熱卷屈服強(qiáng)度130～150mpa，抗拉強(qiáng)度270～290mpa，屈強(qiáng)比0.48～0.60，硬度為43～48hrb，塑性應(yīng)變比r＝1.20～1.40；且熱卷頭、中、尾對(duì)應(yīng)的屈服強(qiáng)度波動(dòng)幅度≤20mpa，抗拉強(qiáng)度波動(dòng)幅度≤20mpa，塑性應(yīng)變比r波動(dòng)幅度≤0.05。

5、本發(fā)明還提供一種極薄規(guī)格低碳鋼極薄規(guī)格低碳鋼的制備方法，所述制備方法包括：轉(zhuǎn)爐冶煉、rh精煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻、卷取工藝。

6、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，在加熱工藝中，鑄坯出爐溫度在1100～1150℃，且鑄坯長度方向尾部溫度高于頭部溫度20～40℃，鑄坯在爐時(shí)間為150～200min。

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，在軋制工藝中，采用2機(jī)架粗軋和7機(jī)架精軋熱連軋機(jī)組進(jìn)行軋制。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，粗軋采用3+5軋制模式(r1、r2粗軋機(jī)軋制道次分別為3道次、5道次)，粗軋每個(gè)軋制道次高壓除鱗水均打開，粗軋、精軋機(jī)組之間的保溫罩打開，粗軋終軋溫度r2dt＝950～1000℃，精軋入口溫度fet＝870～920℃。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，中間坯厚度h和熱卷成品厚度h需滿足關(guān)系：h＝(20-25)h。

10、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，精軋機(jī)架f1-f2、f3-f7機(jī)架累積壓下率分別為≤70％、≥85％；粗軋和精軋均采用恒速軋制模式，軋制速度≥12m/s，終軋溫度fdt＝820～870℃。

11、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，精軋f2～f6機(jī)架投用輥縫潤滑工藝，油水混合液濃度為0.30％～0.60％，輥縫潤滑液流量為80～120ml/min。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，在冷卻和卷曲工藝中，采用分段冷卻模式，第1段冷卻速率為5～10℃/s，第2段冷卻速率為20～40℃/s，冷卻后進(jìn)行卷取，卷取溫度ct＝670～720℃，熱卷卷取后空冷至室溫。

13、化學(xué)成分及生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)如下：

14、本發(fā)明在化學(xué)成分設(shè)計(jì)上，c、si、mn、als、ti元素含量和現(xiàn)有工藝相同，但對(duì)殘余合金元素cu、cr含量進(jìn)行限制，cu≤0.020％主要是避免加熱過程中cu在晶界偏聚、不利于材料的沖壓性能，cr≤0.020％主要基于本發(fā)明低溫加熱條件下，cr會(huì)增加增加氧化鐵皮與基體的粘附性，不利于表面氧化鐵皮去除，進(jìn)而不利于材料的沖壓性能；與此同時(shí)，cu、cr作為固溶強(qiáng)化元素，均會(huì)提高材料的強(qiáng)度；b：≤0.0005％，b元素作為典型的晶界偏聚元素，會(huì)顯著抑制先共析鐵素體再結(jié)晶的形核、長大，細(xì)化材料的晶粒尺寸，提高材料強(qiáng)度的同時(shí)，也會(huì)降低{111}織構(gòu)(該織構(gòu)有利于提高材料深沖性能。)組分含量，降低材料塑性應(yīng)變比，不利于材料的深沖性能。

15、本發(fā)明在加熱工藝設(shè)計(jì)上，鑄坯出爐溫度為1100～1150℃主要基于保證精軋入口溫度需要，且采用低溫加熱工藝有利于減少氧化燒損、氧化鐵皮厚度，有利于提高材料表面質(zhì)量及熱軋成材率。鑄坯長度方向尾部溫度高于頭部溫度20～40℃主要基于精軋機(jī)組恒速軋制考慮，有利于改善熱卷通卷性能均勻性。

16、本發(fā)明在軋制工藝設(shè)計(jì)上，粗軋每個(gè)道次高壓水除鱗均打開以及粗軋、精軋機(jī)組之間的保溫罩打開目的是保證精軋入口溫度fet＝870～920℃，fet過高導(dǎo)致精軋f1-f5機(jī)架處于奧氏體相或者兩相區(qū)溫度區(qū)域，一方面，兩相區(qū)軋制容易軋制不穩(wěn)定、容易導(dǎo)致混晶、惡化材料的性能均勻性；另一方面，無法保證材料在鐵素體區(qū)軋制累積壓下量，鐵素體晶粒無法充分再結(jié)晶、長大，導(dǎo)致鐵素體晶粒并無明顯粗化，不利于材料強(qiáng)度降低。中間坯厚度h和熱卷成品厚度h需滿足關(guān)系：h＝(20-25)h，適當(dāng)提高中間坯厚度有利于減少中間坯溫降，提高中間坯溫度，中間坯厚度太薄容易導(dǎo)致中間坯頭尾溫降過大、熱卷頭尾終軋溫度溫差更大，不利于熱卷通卷性能均勻性提升；中間坯厚度太厚，精軋機(jī)組軋制壓力過大，不利于熱軋產(chǎn)品板形控制。精軋f1-f2機(jī)架處于兩相區(qū)低溫區(qū)與鐵素體相高溫區(qū)過度溫度區(qū)域，基于軋制穩(wěn)定性考慮，f1-f2機(jī)架累積壓下率≤70％，而f3-f7機(jī)架處于鐵素體相變中高溫區(qū)域，為了促進(jìn)鐵素體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、控制鐵素體晶粒尺寸大小均勻性以及鐵素體晶粒粗化效果，需保證在鐵素體相變區(qū)域的累積壓下率≥85％。f2～f6精軋機(jī)架投用潤滑軋制工藝主要目的是降低軋輥和軋件表面的摩擦系數(shù)，減少因摩擦產(chǎn)生的剪切應(yīng)變和不均勻變形產(chǎn)生的{110}不利織構(gòu)，控制軋件厚度方向織構(gòu)一致性，有利于形成{111}織構(gòu)提高材料的深沖性能。fdt＝820～870℃，其目的是該溫度區(qū)域處于鐵素體相變區(qū)域，軋件的變形抗力相對(duì)于奧氏體區(qū)軋制并無增加，有利于提高軋制過程穩(wěn)定性和板形，fdt<820℃，軋件的變形抗力明顯增加，導(dǎo)致軋制壓力明顯增加，不利于軋制穩(wěn)定性。采用恒速軋制、軋制速度≥12m/s，主要基于減少軋件在f1、f2機(jī)架逗留時(shí)間、提高軋制穩(wěn)定性以及熱卷通卷終軋溫度、卷取溫度均勻性控制考慮，進(jìn)而有利于改善熱卷通卷性能均勻性。

17、本發(fā)明在冷卻工藝設(shè)計(jì)上，采用分段冷卻模式，先以5～10℃/s進(jìn)行緩慢冷卻，軋后緩慢冷卻可以降低過冷度、降低鐵素體形核率，同時(shí)匹配高的卷取溫度670～720℃，可以使鐵素體發(fā)生回復(fù)或完全靜態(tài)再結(jié)晶，鐵素體晶粒可以快速充分長大，進(jìn)而有利于材料強(qiáng)度的降低和塑性應(yīng)變比的提高。

18、本發(fā)明取得的有益效果如下：

19、采用本發(fā)明生產(chǎn)的極薄規(guī)格超低碳鋼，熱卷屈服強(qiáng)度130～150mpa，抗拉強(qiáng)度270～290mpa，屈強(qiáng)比0.48～0.60，硬度為43-48hrb，塑性應(yīng)變比r＝1.20～1.40，相對(duì)于常規(guī)工藝，采用本發(fā)明生產(chǎn)的超低碳鋼熱卷，熱卷頭、中、尾位置對(duì)應(yīng)的平均屈服強(qiáng)度降低39.6～41.46％、平均抗拉強(qiáng)度降低9.51～11.42％、平均硬度降低6.59～6.35％、平均屈強(qiáng)比降低32.78～34.76％、平均r提高36.86～45.62％，材料強(qiáng)度降低尤其是r值提高均有利于提高材料的深沖性能。

20、相對(duì)于常規(guī)工藝，本發(fā)明解決了極薄規(guī)格超低碳鋼熱卷頭、尾位置組織混晶問題，熱卷頭、中、尾對(duì)應(yīng)的屈服強(qiáng)度波動(dòng)幅度≤20mpa、抗拉強(qiáng)度波動(dòng)幅度≤20mpa、硬度波動(dòng)幅度≤5hrb，塑性應(yīng)變比r波動(dòng)幅度≤0.05，熱卷通卷強(qiáng)度、硬度和塑性應(yīng)變比均勻性明顯改善。

21、本發(fā)明采用低溫加熱、低溫軋制工藝，一方面，可有效降低加熱爐煤氣用量0.15gj/t材，折合加熱爐能耗成本降低約5元/t材；另一方面，可有效降低鑄坯氧化燒損，提高熱軋成材率約0.15％；再者，低溫加熱、低溫軋制有利于帶鋼產(chǎn)品表面質(zhì)量的提高。