[發明專利]一種基于軋制變形和快速相變的板帶鋼材的生產方法

無效

• 申請號: 201110254263.1
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102304611A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 杜林秀;藍慧芳;高秀華;高彩茹;邱春林;吳紅艷
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C21D8/02
• 分類號: C21D8/02;B21B37/74
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

技術領域

本發明屬于鋼材制備領域，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方法。

背景技術

近年來，超細晶制備一直是鋼鐵研究領域中的熱點話題，原因在于晶粒細化是現今提高鋼的強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1μm的超細晶。如申請號為?200980100971.0，名為“通過等通道轉角擠壓（ECAE）生產超細晶粒的無間隙原子（IF）鋼”的專利中，將IF鋼坯料通過呈90o角的通道經至少四次擠壓提供了一種晶粒尺寸約200nm的長型產品。但是，這種方法的不足之處在于需要特殊的設備和復雜的制備工藝來實現大應變變形，無法使用傳統的軋制工藝生產，難以生產大尺寸的產品。此外，這種方法只能對IF鋼等較軟金屬實施變形，很難應用于高強鋼的實際生產。

本申請人曾提出一種制備超細晶微合金結構鋼的專利技術，申請號為200510047742.0，其基本內容是：對淬火-回火態的結構鋼進行溫軋，之后在垂直軋制方向進行一定程度的冷軋，然后快速升溫900℃左右，獲得超細化的高溫奧氏體；之后鋼材冷卻到700℃左右進行軋制變形，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的超細晶鋼。但其不足之處快速加熱以及后續軋制過程只能在熱模擬試驗機上完成，因此利用這一技術只能在實驗室制備小尺寸的樣品，而無法實現工業化生產。

目前熱軋板帶鋼材工業化軋制工藝主要有兩種：一種是中厚板生產工藝，板材原料經加熱爐、單機架或雙機架可逆式軋機、軋后冷卻線、矯直機等設備，利用控制軋制和控制冷卻技術，可以得到屈服強度達690MPa的高強度鋼板，利用調質熱處理線可以生產屈服強度1000MPa以上的超高強鋼板；另外一種是熱連軋生產工藝，板材原料經加熱爐、粗軋機、精軋機組、軋后冷卻線、卷取機等設備，可以得到屈服強度800MPa左右的熱軋帶鋼。基于上述熱連軋生產工藝和中厚板生產工藝的超高強鋼材生產工藝，產品抗拉強度超過1000MPa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揮。目前，采用控軋控冷技術生產的高強度熱軋板帶材往往綜合了細晶強化、固溶強化、位錯強化、析出強化等多種強化機制，其中，細晶強化是十分重要的手段之一。但是，在現有工業化生產線上，晶粒細化的尺度只能達到3μm左右，晶粒進一步細化難度很大。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種基于軋制變形和快速相變的板帶鋼材的生產方法（RTRP，Rapid?Transformation?Rolling?Process），可實現超細晶（晶粒尺寸≤500nm）鋼的工業化生產。

實現本發明生產熱軋態鋼板的技術方案是：將熱軋態板坯送入低溫加熱爐加熱至300-650℃，保溫1h后進入單機架強力軋機進行溫軋，溫軋之后軋件通過加熱裝置以30-200℃/s的加熱速度加熱到鋼板相變溫度A_C3以上5-20℃，保溫1-15s，然后通過冷卻裝置以10-50℃/s的冷卻速度對軋件進行冷卻，軋件冷卻到600-750℃后進入單機架強力軋機進行軋制變形，然后通過快速冷卻裝置以10-100℃/s的速度冷卻至室溫，通過矯直機進行矯直，得到板帶鋼材產品。

實現本發明生產熱軋態板卷的技術方案是：將熱軋態板坯送入低溫加熱爐加熱至300-650℃，保溫1h后進入單機架強力軋機進行溫軋，溫軋之后軋件通過加熱裝置以30-200℃/s的加熱速度加熱到鋼板相變溫度A_C3以上5-20℃，保溫1-15s，然后通過冷卻裝置以10-50℃/s的冷卻速度對軋件進行冷卻，軋件冷卻到600-750℃后送入多機架連軋機組進行軋制變形，軋后通過快速冷卻裝置以10-100℃/s的速度冷卻至200-400℃，然后通過卷取機卷取，得到熱軋板卷產品。

其中所述的溫軋形變量至少為60%；

所述的軋件冷卻后進入單機架強力軋機或多機架連軋機組中軋制變形的總變形量至少為70%。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

（1）本發明的生產方法能夠生產微觀組織在亞微米-納米尺度的板帶鋼產品，而且根據實際需要進行微觀組織細化和相組成的控制；本發明進行組織控制的原理是通過溫軋和快速加熱獲得超細化的奧氏體，然后通過對冷卻過程中超細化的奧氏體進行變形和相變控制，這不同于現有的板帶鋼材熱軋生產線利用奧氏體再結晶和軋后冷卻過程相變控制的TMCP原理；