[发明专利]一种含Ti中碳钢及采用薄板坯连铸连轧生产的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁材料及生产方法，具体属于是用于汽车底板或冷弯成型结构件，且屈服强度在500MPa以上的含Ti中碳钢及用薄板坯连铸连轧生产的方法。

背景技术

在目前形势下，用于承重的构件要求越来越趋于轻量化及高强度化，即屈服强度要至少达到550MPa以上，以降低使用中的能耗及碳排放量，降低对环境的污染，达到节能降排的目的。

目前，微合金钢是具有高性能的新型低合金高强度钢，一般采用低碳加Nb、V、Ti、Mo等进行微合金化，以晶粒细化、析出强化和位错、组织强化等为主要强韧化机制。目前，通过控制钢的化学成分和采用控轧控冷工艺，已经开发出各种热轧高强钢板，强度级别从550Mpa-700Mpa级别不等，甚至包括960Mpa级别超高强调质耐磨钢板。

1)关于国内外传统热轧高强钢研究的基本情况

瑞典SSAB钢板有限公司在特高强度钢板和超高强度钢板的生产上具有世界领先地位。

目前，国内先后有宝钢、太钢、武钢、本钢等常规热轧产线对600Mpa级别以上的超高强钢进行研究开发，且均为低碳钢。如宝钢700Mpa级别高强钢，采用Nb、Ti、Mo复合添加的微合金成分体系，以析出强化为主，辅以相变强化和细晶强化，实现了轧制时的低变形抗力和产品的高强度。

太钢采用低S含量，结合硫化物的球化处理，采用Nb、Ti复合微合金化，添加适量的Mo，配合热连轧的控轧控冷，通过细晶、析出和相变强化机制，保证钢板获得所要求的性能。

武钢二热轧高强钢包括屈服强度600Mpa、650Mpa和700Mpa等不同强度级别。应用范围涉及工程机械用、汽车大梁和集装箱等相关行业。其基本设计思想为：600Mpa左右高强钢采用低碳高锰加Ti成分，通过Ti的细晶强化和沉淀强化效果，保证带钢强度，而对于650Mpa及以上级别的高强钢，则采用Nb、Ti复合强化思路，根据钢种的性能要求，添加适当的Mo等，保证钢板所需性能的稳定获得。

表一 常规热轧产线主要高强钢的化学成分

以上可以看出，均采用低碳系列并添加较多微合金元素的方式。

2)薄板坯连铸连轧高强钢研发概况

二十世纪八十年代末在美国纽柯公司获得成功的紧凑式带钢生产工艺的特征是薄板坯连铸连轧。珠钢的CSP产线是我国的第一条薄板坯连铸连轧生产线，截止到2010年底，国内已建成13条薄板坯连铸连轧生产线。珠钢、本钢、涟钢和济钢等薄板坯连铸连轧企业对高强钢的成分、工艺与组织性能等也进行了相关机理研究和生产实践。

珠钢CSP产线针对薄板坯连铸连轧的工艺特点，利用单一的Ti微合金化技术，通过采取相应的生产控制工艺，成功开发了屈服强度700Mpa级别、具有优良的冷冲压成型性能、良好的塑性和焊接性能的超高强钢，包括两大系列：超高强耐候钢和冷成型用超高强钢。

本钢采用低碳高锰、添加Mo、Cr、Nb、Ti的合金化设计，采用FTSC薄板坯连铸连轧机组成功开发屈服强度700Mpa级高强钢集装箱钢用热轧钢带。试制的高强耐候钢组织为针状铁素体加粒状贝氏体的理想组织，同时有效利用细晶强化和沉淀强化技术，并合理控制马奥岛。钢带的屈服强度可稳定达到700Mpa以上。

涟钢CSP产线采用低碳高Ti辅助添加微量Nb，取消V、Cr、Mo、B等合金的加入，主要利用晶粒细化和TiC的析出强化来保证钢的强度，目前已成功生产600Mpa和700Mpa级别的工程机械用高强钢。

表二 国内各薄板坯产线的高强钢化学成分体系

由上可知，目前国内外热轧高强钢均采用低碳成分体系，再添加Nb、V、Ti等开发生产出不同微合金化系列的高强钢，强度级别达到700Mpa及以上。

高强钢尤其是薄规格高强钢因其强度高，厚度薄，可减轻结构部件的重量，提高有效载荷，降低燃耗和CO₂排放。随着国家对节能、减排、降耗的日益重视，在集装箱钢制造，工业机械和运输行业等轻量化需求扩大，高强钢尤其是3.0mm及以下规格高强钢的市场需求进一步提高。从现有需求来看，薄规格高强钢主要应用于集装箱顶板、侧板等冲压件，汽车车身支撑件、客车行李架等冷弯成型结构件，以及车辆底板、侧板等要求良好板形和良好焊接性能的部位。

对于低碳体系生产高强钢，由于含碳低，需要添加昂贵的微合金如Nb、V、Mo等，以提高屈服强度。其存在的不足主要有：