CN104087839B - 热轧超薄激光焊接锯片基体用钢及生产方法 - Google Patents

Abstract

热轧超薄激光焊接锯片基体用钢，其组分及wt%：C：0.26%~0.34%，Si：0.25%~0.37%，Mn：0.40%~0.60%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，N：≤0.006%，Cr：0.80~1.10%，Mo：0.15~0.25%，Ti：0.005~0.045；生产步骤：冶炼并连铸成坯；对铸坯加热；轧制；层流冷却；卷取；钢卷在库中或在保温罩中缓冷至室温；精整。本发明钢板抗拉强度为600~900MPa，延伸率A为15~28%，硬度在160~260HB，钢卷头部和中部抗拉强度波动小于150MPa，单面脱碳层厚度小于钢板厚度的≤1.1%，淬火后硬度波动小于2HRC，边部厚度减薄≤100μm，不平度≤12mm/m，产品厚度为1.0~3.0mm，可部分实现“以热代冷”，降低成本。

Description

热轧超薄激光焊接锯片基体用钢及生产方法

技术领域

本发明涉及一种热轧带钢及生产方法，具体地属于一种热轧超薄激光焊接锯片基体用钢及生产方法。

背景技术

激光焊接锯片基体用钢需要具有良好的焊接性能、淬硬性、较好的韧性和适当的强度等。目前激光焊接锯片基体用钢常采用热轧工艺生产，主要分为常规流程和薄板坯连铸连轧流程，其产品厚度在3.0mm以上。

近年来，随着“以热代冷”需求的增加，对热轧薄规格锯片基体钢的需求越来越大，尤其是厚度为2.5mm及以下的产品。但对常规流程，生产这种薄规格产品的难度很大，存在脱碳层严重、成分不均、带状组织严重和板形较差等问题，生产薄规格产品时需要额外增加较多过渡材。在采用薄板坯连铸连轧生产薄规格锯片钢时，也存在板形差，尤其是板带的边部减薄较大、成品矫直后不平度通常在12mm以上，即使通过后工序的多道次矫直工艺也难以达到很好的板形、硬度偏高和力学性能尤其是头尾波动较大，通常在150MPa以上，造成用户加工和使用困难，甚至无法使用。

经检索，中国专利公开号为CN101773929A的专利文献，其公开了一种薄板坯连铸连轧生产30CrMo钢的方法，其成分及生产工艺为：C：0.26%~0.34%，Si：0.17%~0.37%，Mn：0.40%~0.70%，P：≤0.035%，S：≤0.035%，Cr：0.80~1.10%，Mo：0.15~0.25%，其余为Fe和不可避免的杂质，主要生产工艺为：铸坯液芯压下5~15mm，钢水过热度30~40℃，铸坯入炉温度950~1050℃，终轧温度830~930℃，卷取温度为520~620℃。该文献主要涉及到了厚度为2.5mm以上钢材的生产方法。其不足：在合金成分中，没有添加与钢中残留O和N结合的合金元素Ti，这些游离的O和N会偏聚在晶界，造成材料韧性和疲劳性能降低，由于激光焊接锯片基体长时间在100~300℃工作，因此这种成分下，产品的疲劳性能较低，使用寿命较短，另外在连铸过程中由于N的偏聚也容易出现边部裂纹，终轧温度和卷取温度过低会导致材料的板形如不平度较差，强度偏高，韧性降低，尤其对于薄规格锯片，温度过低造成材料不平，且难以通过平整等方式消除，影响产品的正常使用。

中国专利公开号为CN102345071A的专利文献，也提到了一种采用常规热轧流程，并在钢中加B来生产厚规格30CrMo钢板的方法。其公开了一种生产30CrMo钢的方法，其成分及生产工艺为：C：0.28%~0.33%，Si：0.20%~0.35%，Mn：0.60%~0.80%，P：≤0.018%，S：≤0.005%，Cr：0.90~1.10%，Mo：0.15~0.25%，Als：0.20~0.40%，B：0.0008~0.0015，其余为Fe和不可避免的杂质，采用常规热连轧工艺生产，主要生产工艺为：加热温度≤1300℃，一阶段开轧温度1050~1150℃，二阶段开轧≤950℃，终轧温度840~940℃，终轧后进入缓冷坑冷却，缓冷温度≥400℃，缓冷时间≥36小时。该文献要涉及到了厚度50mm、100mm钢材的生产方法。其不足：其产品同样存在由于没有添加合金元素Ti等，易于造成板坯连铸过程板坯裂纹和降低疲劳性能。另外其钢中添加的B也易于导致板坯边部裂纹等质量问题，但其主要针对较厚规格钢板，卷取温度可不进行控制，因此不存在板形不良等问题，但此工艺不能用于薄规格钢材的生产。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种钢板抗拉强度为600~900MPa，延伸率A为15~28%，硬度在160~260HB，钢卷头部和中部抗拉强度波动小于150MPa，单面脱碳层厚度小于成品钢板厚度的≤1.1%，淬火后硬度波动小于2HRC，边部厚度减薄≤100μm，不平度≤12mm/m，产品厚度为1.0~3.0mm的热轧超薄激光焊接锯片基体用钢及生产方法。

本发明通过控制钢水中的低碳含量，一方面减轻了原始铸坯的成分偏析和成品的带状组织，另一方面提高了钢材的焊接性能。通过低Mn、P、S等元素的控制，进一步降低了原始铸坯的偏析等缺陷，提高铸坯质量。通过在钢水中添加适量的Ti元素，一方面可有效固化钢水中的N元素，减少铸坯由于自由氮偏高造成的带钢边裂缺陷，另一方面可提高钢材的热稳定性。

通过采取提高铸坯入炉温度在900~1100℃，可有效降低产品表面的脱碳层深度。较高的出炉温度和终轧温度，可增加钢材轧制过程中的金属流动，有利于板形控制。轧制过程中，采用增加上游两机架即F1及F2道次压下率在50%~70%，最后两道次F6及F7道次压下率在5%~20%采用轻压下，优选地不超过10%，可进一步提高钢材的板形，尤其减轻钢材的边部厚度减薄；且由于轧制温度的提高，降低了由于上游机架压下量增加而造成的负荷增加。采用头尾各在5~15米范围不冷却和较高的卷取温度，可提高钢卷全长方向的性能均匀性。另外较高的卷取温度可发生充分的铁素体-珠光体相变，避免钢中的贝氏体相变，降低钢材的强度和硬度，有利于后工序的矫直，进一步降低钢材的不平度和提高钢材的板形。

实现上述目的的技术措施：

热轧超薄激光焊接锯片基体用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.26%~0.34%，Si：0.25%~0.37%，Mn：0.40%~0.60%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，N：≤0.006%，Cr：0.80~1.10%，Mo：0.15~0.25%，Ti：0.005~0.045，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地：C重量百分比含量为：0.26%~0.31%。

生产热轧超薄激光焊接锯片基体用钢的方法，其步骤：

1）冶炼并连铸成坯，其中：控制浇钢温度在1520~1550℃，铸坯厚度在50~60mm；

2）对铸坯加热：控制铸坯入炉温度在900~1100℃，出炉温度在1130℃~1250℃，铸坯在炉时间10~40min，炉内空燃比≤1.4；

3）进行轧制：轧制道次为7道次；控制终轧温度在880~920℃；控制前两道次压下率在50%~70%，控制最后两道次压下率在5%~20%；

4）进行层流冷却：采取前段式冷却，冷却速度不低于15℃/s；在钢卷的头部及尾部5~15m范围不进行水冷；

5）进行卷取，卷取温度控制在620℃~700℃；

6）钢卷在库中或在保温罩中缓冷至室温；

7）进行精整。

优选地：铸坯厚度在50~56mm。

优选地：精轧过程中F6、F7道次压下率不超过10%。

优选地：前段式冷却采用间断开启方式进行冷却。

优选地：铸坯出炉温度在1130℃~1200℃。

本发明中各元素的作用

C：碳在钢中主要起固溶强化作用，只有碳含量高于0.26时，其强化作用才足够明显，但碳含量过高影响焊接性能，尤其对于激光焊接锯片基体用钢，碳含量过高带来产品中心偏析，大大降低产品的焊接性能，因此碳含量最高不超过0.34%，优选地，C含量选择为0.26%~0.31%。

Mn：Mn在钢中其固溶强化作用，含量过低，强化作用太小，因此最低Mn含量为0.40%，Mn含量过高容易在连铸过程中造成板坯中心偏析，降低产品厚度方向组织均匀性，并影响材料焊接性能和疲劳性能，因此最高Mn含量为0.60%。

Si：Si在钢中起固溶强化作用，含量过低，强化作用太小，最低Si含量为0.25%，Si含量过高，容易在产品表面形成Fe2SiO4，造成表面缺陷，并对产品的疲劳性能产生不利影响，因此最高Si含量为0.37%。

P：P为钢中的杂质元素，易于在晶界偏聚，影响产品的韧性，因此其含量越低越好。根据实际控制水平，应控制在0.015%以下。

S：S为钢中的杂质元素，易在晶界产生偏聚，降低钢材的韧性，炼钢时应充分去除，对与激光焊接锯片基体用钢，应保证其值低于0.005%。

N：N为钢中的杂质元素，降低钢材的韧性，易于Al、Ti形成AlN和TiN，含量过高，易形成粗大的TiN，因此尽量降低其含量，对于激光焊接锯片基体用钢，其值应低于0.006%。

Cr：Cr可提高钢材的淬透性，有利于提高钢材的硬度和耐磨性，因此其最低值为0.80%，但Cr含量过高容易造成钢材强度过高，韧性下降，因此最高值为1.10%。

Mo：Mo可提高钢材的淬透性，与C结合形成MC碳化物，提高钢材的硬度和耐磨性，因此其最低值为0.15%，但Mo过高会大大增加成本，且会降低钢材的韧性。

Ti：Ti可以与钢中的O和N结合，形成TiO和TiN，减少钢中游离O和N在晶粒晶界的偏聚，防止铸坯裂纹，提高钢材的表面质量和疲劳强度，为充分与钢中的O、N结合，因此其最低含量为0.005%，但TI含量过高增加成本，且容易形成粗大的TiN，从而影响钢材的强度和韧性。

本发明与现有技术相比，钢板抗拉强度为600~900MPa，延伸率A为15~28%，硬度在160~260HB，钢卷头部和中部抗拉强度波动小于150MPa，单面脱碳层厚度小于钢板厚度的≤1.1%，淬火后硬度波动小于2HRC，边部厚度减薄≤100μm，不平度≤12mm/m，产品厚度为1.0~3.0mm，即产品具有板形良好、性能均匀、脱碳层小、淬透性和焊接性能良好的优点，并可部分实现“以热代冷”，降低成本。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1）冶炼并连铸成坯，其中：控制浇钢温度在1520~1550℃，铸坯厚度在50~60mm；

2）对铸坯加热：控制铸坯入炉温度在900~1100℃，出炉温度在1130℃~1250℃，铸坯在炉时间10~40min，炉内空燃比≤1.4；

3）进行轧制：轧制道次为7道次；控制终轧温度在880~920℃；控制前两道次压下率在50%~70%，控制最后两道次压下率在5%~20%；

4）进行层流冷却：采取前段式冷却，冷却速度不低于15℃/s；在钢卷的头部及尾部5~15m范围不进行水冷；

5）进行卷取，卷取温度控制在620℃~700℃；

6）钢卷在库中或在保温罩中缓冷至室温；

7）进行精整。

表1本发明实施例与比较例的化学成分列表（wt%）

表1中的规格与成分并非对应关系。

表2本发明各实施例及对比例工艺主要参数控制列表

表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表（二)

表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表

从表3可以看出，本发明尤其对于2.0mm以下厚度的基板，其抗拉强度也在600MPa以上，延伸率A在15%以上，硬度在160HB以上，钢卷头部和中部抗拉强度波动小于130MPa，单面脱碳层厚度小于钢板厚度的≤1.1%，淬火后硬度波动小于2HRC，边部厚度减薄≤90μm，不平度≤12mm。完全满足了市场的要求。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (3)

1.生产热轧超薄激光焊接锯片基体用钢的方法，其步骤：

1）冶炼成组分及重量百分比含量为：C：0.26%~0.34%，Si：0.25%~0.37%，Mn：0.40%~0.60%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，N：≤0.006%，Cr：0.80~1.10%，Mo：0.15~0.25%，Ti：0.005%或0.025~0.045%，其余为Fe和不可避免的杂质的热轧超薄激光焊接锯片基体用钢水，并连铸成坯，其中：控制浇钢温度在1520~1550℃，铸坯厚度在50~60mm；

2）对铸坯加热：控制铸坯入炉温度在900~1100℃，出炉温度在1130℃~1250℃，铸坯在炉时间10~40min，炉内空燃比≤1.4；

3）进行轧制：轧制道次为7道次；控制终轧温度在880~920℃；控制前两道次压下率在50%~70%，控制最后两道次压下率在5%~20%；

4）进行层流冷却：采取前段式冷却，冷却速度不低于15℃/s；在钢卷的头部及尾部5~15m范围不进行水冷；

5）进行卷取，卷取温度控制在642℃~670℃；

6）钢卷在库中或在保温罩中缓冷至室温；

7）进行精整。

2.如权利要求1所述的生产热轧超薄激光焊接锯片基体用钢的方法，其特征在于：铸坯厚度在50~56mm。

3.如权利要求1所述的生产热轧超薄激光焊接锯片基体用钢的方法，其特征在于：铸坯出炉温度在1130℃~1200℃。