基于csp产线具有良好成形性能的经济型高强钢及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及CSP产线和含Ti高强钢的制造技术领域，具体是指一种基于CSP产线 具有良好成形性能的经济型高强钢及其制造方法。
【背景技术】
[0002] CSP产线因其流程短、能耗少、投资低、生产效率高，特别是在薄材生产方面具有的 优点，近年来受到各国钢铁企业的亲睐。与此同时随着节能减排意识的增强，高强钢的应 用范围越来越广，厚度规格也越来越薄。2.0~4. 0mm厚度规格、抗拉强度彡700MPa级的 薄规格高强钢在热连轧产线生产时，乳制负荷大，板型控制能力差，生产效率低下，而在CSP 产线生产却不存在这些问题，因此近年来CSP产线生产高强钢的研宄非常多。然而2. 0~ 4.0_厚度规格高强钢，因在部分再结晶区轧制，组织中常常存在混晶现象，严重影响了其 成形和冲击性能，极大的限制了其使用范围。
[0003] 近年来，国内外针对CSP产线生产700MPa级高强钢及其制造方法的研宄非常多， 但研宄的焦点主要集中在高强度、超薄规格等方面。例如申请号为200910038833. 6的 发明专利，公开了一种采用C:0? 03 ~0? 07wt%、Si< 0? 30wt%、Mn:1. 00 ~2. 10wt%、 P彡0? 02wt. %、S彡0? 008wt.%、Ti:0? 10~0? 14wt%，采用连铸连轧工艺得到屈服强 度700MPa、厚度规格为3. 0~6. 0mm高强钢的方法。申请号为200610123458. 1的发明专 利，公开了一种基于薄板坯连铸连轧流程采用Ti微合金化工艺生产700MPa级高强耐候 钢的方法，其钢的成分为C:0? 03 ~0? 07wt%，Si:0? 3 ~0? 5wt%，Mn:0? 6 ~1. 6wt%， P彡 0? 04wt%，S彡 0? 008wt%，Cu:0? 2 ~0? 5wt%，Cr:0? 3 ~0? 7wt%，Ni:0? 15 ~ 0? 35wt%，Ti:0? 08 ~0? 14wt%，Alt:0? 025 ~0? 050wt%，N彡 0? 008wt%，基于CSP产线， 采用1100~1180°C的出炉温度，870~920°C的终轧温度，得到了屈服强度700~780MPa， 厚度规格为1. 5~8. 0mm的高强钢。
[0004] 上述专利仅描述了产品的力学性能和冲击性能，未描述其成形性能，也未描述为 提高冷成形性能所采取的措施。而在实际应用过程中，厚度规格2. 0~4. 0mm、抗拉强度 多700MPa级冷成形的高强钢占有非常大的市场份额，且因厚度薄，用户对其成形性能的要 求比厚规格高强钢要严格的多。而上述发明CSP产线生产的该厚度规格高强钢，普遍存在 因混晶造成冷成形开裂的现象，严重限制了其应用范围。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了提供一种基于CSP产线具有良好成形性能的经济型高强钢 及其制造方法。该钢的强度高、成形性能良好、成本低廉，其制备方法工艺简单，能耗低。
[0006] 本发明的基于CSP产线具有良好成形性能的经济型高强钢，其化学成分按重量 百分配比计为：C:0? 04 ~0? 07%;Si:0? 10 ~0? 30%;Mn:1. 20 ~1. 50%;P彡 0? 015% ; S彡 0? 004%;Ti:0? 13 ~0? 18%;Als:0? 02 ~0? 04%;N彡 0? 004% ;0 彡 0? 002% ;其它 为Fe及不可避免的夹杂元素。
[0007] 优选地，其化学成分按重量百分配比计为：C :0. 05~0. 06% ;Si :0. 15~0. 25%; Mn:1. 30~1. 40%;P彡0? 015%;S彡0? 004%;Ti :0? 13~0? 17%;Als :0? 025~0? 035%; N<0. 004% ;0<0. 002% ;其它为Fe及不可避免的夹杂元素。
[0008] 本发明的基于CSP产线具有良好成形性能的经济型高强钢的制造方法，按通常纯 净钢工艺进行，包括钢水冶炼、浇铸钢坯、板坯加热、热连轧、层流冷却处理、卷取的步骤，其 特殊之处在于：
[0009] 所述加热温度为1200~1240°C，开轧温度为1130~1160°C，终轧温度为820~ 860°C，卷取温度为600~640°C。
[0010] 优选的，所述热连轧时采用7机架精轧，各道次的道次压下率及轧制温度分别为： F1 ~F3 :50 ~60%，1000 ~116(TC;F4 :空过；F5 ~F7 :15 ~30%，820 ~94CTC。
[0011] 进一步地，所述热连轧时，7机架轧制速率分别为：F1~F2为0. 45~1. 20m/s;F3 为 1. 60 ~2. 20m/s;F4 空过；F5 ~F6 为 4. 00 ~6. 50m/s;F7 为 5. 50 ~7. 60m/s。
[0012] 再进一步的，所述热连轧时，F3~F4机架间冷却水控制在80~100m3/h。
[0013] 更进一步的，层流冷却处理采用前段快冷，粗调段每根集管水量控制在165~ 185m3/h，精调段每根集管水量控制在86. 5~88. 5m3/h，粗调段冷却速率为40~100°C/s。
[0014] 还进一步的，层流冷却处理采用前段快冷，粗调段每根集管水量控制在175m3/h， 精调段每根集管水量控制在87. 5m3/h，粗调段冷却速率为50~90°C/s。
[0015] 在CSP产线采用上述成分和工艺，消除了高强钢中存在的混晶现象，其冷弯性能 为d= 0,180°合格，可满足用户加工成方管，并对方管进行二次成形的要求。
[0016] 本发明中各合金成分含量限定原理以及制备工艺参数的作用机理如下：
[0017] Ti:采用Ti析出强化，较Nb、Mo来说，合金成本下降约10~30%，具有显著的成 本优势。Ti元素在0.04~0.11 %的范围，没增加0.01 %的Ti约增加30MPa。当Ti含量 小于0. 04%时，强度提高不显著，主要来自于晶粒细化；当Ti含量为0. 04~0. 11 %时，强 度提高显著，主要来自于沉淀强化，此时强度随Ti含量的增加而迅速增加；当Ti含量大于 〇. 11 %时，强度的增加趋缓。考虑到Ti化学性能活泼，为保证Ti元素的收得率，同时避免 强度波动，Ti含量设定为0. 13~0. 18%，优选为Ti13~0. 17%。但Ti元素化学性能 活泼，其析出强化效果与钢中S、N、0等元素含量密切相关，因此必须严格控制钢中S、N、0 元素的含量。
[0018]S:S为钢中有害元素，与Ti结合生成Ti2S4C4,消耗Ti含量，且Ti2S4C4轧制成条带 状夹杂，在冷成形过程中易发生开裂。因此本发明中严格控制S< 0. 004%。
[0019]N:Ti与N结合生成TiN的能量很低，因此含Ti钢钢液凝固过程中就开始陆续析 出TiN。N的存在不但会严重降低Ti的有效含量，影响TiC的析出强化，而且TiN颗粒呈方 形，常达数微米，往往成为成型或冲击过程中的裂纹源。因此，本发明中严格控制N的含量， 即N彡 0? 004%。
[0020] 0 :Ti203的化学势能较TiN、Ti2S4C4、Ti(CN)低，故在含Ti钢中其最先生成Ti203。 Ti203的尺寸较大，对析出强化毫无贡献。因此钢液必须用铝充分脱氧后，才能加入Ti。因 此，本发明中将0含量控制在0. 002 %以内。
[0021] 本发明基于CSP产线具有良好成形性能的经济型高强钢的制造过程中：
[0022] 严格控制加热温度，因为加热温度使已经存在的大部分碳氮化物再度固溶，然后 在轧制和卷取过程中析出，起到晶粒细化和析出强化的作用，然而Ti的细晶效果较弱，当 加热温度超过1240°C时，含Ti钢晶粒即开始粗化。结合CSP产线特点，均热炉温度设定为 1200 ~1240。。。
[0023] 严格控制轧制道次及压下率，因为CSP产线生产的铸坯出均热炉后直接进入精轧 机组，在1100~900°C的范围进行轧制，无法避免在部分再结晶区范围内轧制而造成混晶。 板厚较薄的材料，因压下量大，晶粒充分细化，混晶程度几乎可以忽略。而板厚较厚的钢板 因变形量有限，发生部分再结