具有微合金添加劑的薄鑄造帶材產(chǎn)品及其制造方法
【專利說明】具有微合金添加劑的薄鑄造帶材產(chǎn)品及其制造方法
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本申請是申請?zhí)枮?00880023167.2、申請日為2008年5月6日、發(fā)明名稱為"具有微 合金添加劑的薄鑄造帶材產(chǎn)品及其制造方法"的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0003] 本PCT申請要求2007年5月6日提交的美國專利申請No . 11/744881的優(yōu)先權(quán)，該美 國專利申請No. 11/744881是2005年10月20日提交的申請No. 11/255604的部分繼續(xù)申請。本 申請還要求2007年6月13日提交的美國臨時專利申請No. 60/943781的優(yōu)先權(quán)。
【背景技術(shù)】 [0004] 和
【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明設(shè)及制造高強(qiáng)度薄鑄造帶材、W及通過雙漉鑄機(jī)制造運(yùn)種鑄造帶材的方 法。
[0006] 在雙漉鑄機(jī)中，烙融金屬被引入一對相對旋轉(zhuǎn)并受內(nèi)部冷卻的鑄漉之間，W在移 動的漉面上形成金屬凝殼，并在鑄漉之間的漉隙處將金屬凝殼聚集在一起W生成從鑄漉之 間的漉隙向下供給的凝固的帶材產(chǎn)品。本文使用的術(shù)語"漉隙"是指鑄漉彼此最靠近的全體 區(qū)域。烙融金屬從誘包通過由誘杯和位于漉隙上方的忍子管口構(gòu)成的金屬供給系統(tǒng)誘入， W在漉隙上方形成被支承在漉的鑄造表面上并沿漉隙長度延伸的烙融金屬鑄池。該鑄池通 常被限制在與漉的端面保持滑動接合的耐火側(cè)板或側(cè)巧之間，W防止鑄池的兩個端部發(fā)生 泄流。
[0007] 過去，屈服強(qiáng)度"5)大于等于4131化(6043；〇、且?guī)Ш裥∮?.〇1]11]1的高強(qiáng)度低碳薄 帶是通過對冷社帶材進(jìn)行恢復(fù)退火而制成的。需要使用冷社來生成期望的厚度。然后，對冷 社帶材進(jìn)行恢復(fù)退火，W在不顯著降低強(qiáng)度的情況下提高延展性。然而，所得帶材的最終延 展性仍然比較低，帶材不能獲得6% W上的總延伸率水平，而6%運(yùn)個水平是用于結(jié)構(gòu)部件 的一些建造規(guī)范對結(jié)構(gòu)鋼提出的要求。運(yùn)種恢復(fù)退火的冷社低碳鋼基本只適合于例如社制 成形和彎曲等簡單的成形操作。在使用冷社加恢復(fù)退火制造途徑形成運(yùn)種最終帶厚的情況 下，要得到具有更高延展性的鋼帶在技術(shù)上是不可行的。
[0008] 過去，已經(jīng)通過使用例如妮、饑、鐵或鋼等元素進(jìn)行微合金化并進(jìn)行熱社W獲得期 望的厚度和強(qiáng)度水平，來制得高強(qiáng)度鋼。運(yùn)種微合金化需要昂貴且高水平的妮、饑、鐵或鋼， 并且導(dǎo)致形成貝氏體通常占10~20%的貝氏體-鐵素體顯微組織。見美國專利No.6488790。 或者，顯微組織可W是具有10~20%珠光體的鐵素體。對帶材的熱社導(dǎo)致運(yùn)些合金元素的 部分析出。因此，需要相對較高的Nb、V、Ti或Mo等元素的合金水平，來對主要為鐵素體轉(zhuǎn)變 的顯微組織提供足夠的時效硬化W獲得所需的強(qiáng)度水平。運(yùn)些高微合金水平顯著地增加了 所需的熱社載荷，并限制了可經(jīng)濟(jì)地和實際地制得的熱社帶材的厚度范圍。運(yùn)種合金化高 強(qiáng)度帶材可在對厚度大于3mm的產(chǎn)品范圍的較厚端進(jìn)行酸洗后直接用于鍛鋒 (g曰Iv曰nizing)D
[0009] 然而，通過向基鋼化學(xué)成分中添加 Nb、V、Ti或Mo來制造厚度小于3mm的高強(qiáng)度鋼帶 非常困難，特別是對于寬帶材，因為社制載荷高，而且在商業(yè)上也總是不可行的。過去，需要 添加大量的運(yùn)些元素 W強(qiáng)化鋼，此外，還導(dǎo)致鋼的延伸性能的降低。過去的高強(qiáng)度微合金熱 社帶材提供強(qiáng)度的效率比較低，比較貴，并且經(jīng)常需要補(bǔ)償添加其它的合金元素。
[0010] 此外，一般需要用冷社來降低帶材厚度，然而熱社帶材的高強(qiáng)度使得運(yùn)種冷社難 W進(jìn)行，因為需要高冷社載荷來減小帶材厚度。此外，運(yùn)些高合金水平還顯著地增加了所需 的再結(jié)晶退火溫度，使得建造和操作能夠獲得對冷社帶材進(jìn)行完全再結(jié)晶退火所需的高退 火溫度的退火線造價昂貴。
[0011] 總之，將現(xiàn)有技術(shù)的通過師、V、Ti或Mo等元素來進(jìn)行微合金化的實踐應(yīng)用于生產(chǎn) 高強(qiáng)度薄帶在商業(yè)上并不經(jīng)濟(jì)，因為合金化成本高、元素添加劑的效率相對較低、高社制載 荷導(dǎo)致熱社和冷社困難、并且需要高的再結(jié)晶退火溫度。
[0012] 本發(fā)明公開了一種鋼材，其包括按重量計：少于0.25 %的碳、0.20~2.0 %的儘、 0.05~0.50 %的娃、少于0.01 %的侶、和約0.01 %~約0.20 %的妮，并且顯微組織主要由貝 氏體和針狀鐵素體構(gòu)成，而且有大于70%的妮在固溶體中?；蛘?，妮可W少于0.1%。該鋼材 還可包括選自由約0.05%~約0.50%的鋼、約0.01%~約0.20%的饑及其混合物組成的組 中的至少一個元素。
[0013] 該鋼材可具有至少為340M化的屈服強(qiáng)度，并可具有至少為410M化的抗拉強(qiáng)度 (TS)。該鋼材可具有至少為485M化的屈服強(qiáng)度，并可具有至少為520M化的抗拉強(qiáng)度。該鋼材 具有至少為6%的總延伸率?；蛘?，總延伸率可至少為10%。
[0014] 該鋼材可W是薄鑄造鋼帶。視情況，該薄鑄造鋼帶可具有分布在鋼的整個顯微組 織中的、平均顆粒尺寸小于50納米的娃和鐵的細(xì)微氧化物顆粒。
[0015] 該薄鑄造鋼帶可具有小于2.5mm的厚度?；蛘?，該薄鑄造鋼帶可具有小于2.0mm的 厚度。在另一情況下，該薄鑄造鋼帶的厚度范圍可為約0.5mm~約2mm。
[0016] 本發(fā)明還公開了一種厚度小于3毫米的熱社鋼材，其包括按重量計:少于0.25%的 碳、0.20~2.0%的儘、0.05~0.50%的娃、少于0.01 %的侶、和約0.01 %~約0.20%的妮， 并且顯微組織主要由貝氏體和針狀鐵素體構(gòu)成，并且對于20%~40%的減薄率能夠提供至 少為410MPa的屈服強(qiáng)度。該鋼材可具有至少為485MPa的屈服強(qiáng)度，并可具有至少為520MPa 的抗拉強(qiáng)度?；蛘?，妮可W少于0.1%。
[0017] 視情況，該熱社鋼材可具有分布在鋼的整個顯微組織中的、平均顆粒尺寸小于50 納米的娃和鐵的細(xì)微氧化物顆粒。
[0018] 該熱社鋼材具有至少為6%的總延伸率?；蛘?，總延伸率可至少為10%。該熱社鋼 材可具有小于2.5mm的厚度?；蛘撸摕嵘玟摬目删哂行∮?.0mm的厚度。在另一情況下，該 熱社鋼材的厚度范圍可為約0.5mm~約2mm。
[0019] 本發(fā)明還公開了 一種卷繞鋼材，其包括按重量計：少于0.25 %的碳、0.20~2.0 % 的儘、0.05~0.50%的娃、少于0.01 %的侶、和選自由約0.01 %~約0.20%的妮、約0.01 % ~約0.20 %的饑及其混合物組成的組中的至少一個元素；并且在卷繞和冷卻后具有大于 70%的妮和/或饑在固溶體中。或者，妮可W少于0.1%。
[0020] 視情況，該卷繞鋼材可具有分布在鋼的整個顯微組織中的、平均顆粒尺寸小于50 納米的娃和鐵的細(xì)微氧化物顆粒。
[0021] 該卷繞鋼材可具有至少為W0M化的屈服強(qiáng)度，并可具有至少為410M化的抗拉強(qiáng) 度。該卷繞鋼材具有小于3.0mm的厚度。該鋼材可具有至少為485M化的屈服強(qiáng)度，并可具有 至少為520M化的抗拉強(qiáng)度。
[0022] 或者，該卷繞鋼材具有小于2.5mm的厚度。或者，該卷繞鋼材可具有小于2.0mm的厚 度。在另一情況下，該卷繞鋼材的厚度范圍可為約0.5mm~約2mm。該卷繞鋼材具有至少為 6%的總延伸率。或者，總延伸率可至少為10%。
[0023] 本發(fā)明還公開了一種時效硬化鋼材，其包括按重量計：少于0.25%的碳、0.20~ 2.0 %的儘、0.05~0.50 %的娃、少于0.01 %的侶、和選自由約0.01 %~約0.20%的妮、約 0.01 %~約0.20%的饑及其混合物組成的組中的至少一個元素，并且顯微組織主要由貝氏 體和針狀鐵素體構(gòu)成，并且在時效硬化后延伸率和屈服強(qiáng)度均得W增加?；蛘?，妮可W少于 0.1%。
[0024] 該時效硬化鋼材還可包括分布在鋼的整個顯微組織中的、平均顆粒尺寸小于50納 米的娃和鐵的細(xì)微氧化物顆粒。
[00巧]該鋼材的屈服強(qiáng)度可根據(jù)需要至少為340MPa、或至少為380MPa、或至少為410MPa、 或至少為450MPa、或至少為500MPa、或至少為550MPa、或至少為eOOMPa、或至少為650MPa。該 鋼材的抗拉強(qiáng)度可根據(jù)需要至少為410M化、或至少為450M化、或至少為500M化、或至少為 550MPa、或至少為600M化、或至少為650M化、或至少為700M化。該時效硬化鋼材具有小于 3.0mm的厚度?；蛘?，該時效硬化鋼材具有小于2.5mm的厚度?；蛘?，該時效硬化鋼材可具有 小于2.0mm的厚度。在另一情況下，該時效硬化鋼材的厚度范圍可為約0.5mm~約2mm。該時 效硬化鋼材具有至少為6%的總延伸率?；蛘?，總延伸率可至少為10%。
[0026] -種鋼材，其包括按重量計：少于0.25%的碳、0.20~2.0%的儘、0.05~0.50%的 娃、少于0.01 %的侶、和選自由約0.01 %~約0.20 %的妮、約0.01 %~約0.20 %的饑組成的 組中的至少一個元素，并且顯微組織主要由貝氏體和針狀鐵素體構(gòu)成，并且包括分布在鋼 的整個顯微組織中的、平均顆粒尺寸小于50納米的娃和鐵細(xì)微氧化物顆粒?；蛘?，妮可W少 于0.1 %。視情況，該鋼材可包括約0.05%~0.50%的鋼。
[0027] 該鋼材可具有至少為340M化的屈服強(qiáng)度，并可具有至少為410M化的抗拉強(qiáng)度。該 鋼材可具有至少為485MPa的屈服強(qiáng)度，并可具有至少為520MPa的抗拉強(qiáng)度。該鋼材具有至 少為6%的總延伸率?；蛘?，總延伸率可至少為10%。
[002引一種時效硬化鋼材，包括按重量計：少于0.25%的碳、0.20~2.0%的儘、0.05~ 0.50 %的娃、少于0.01 %的侶、和約0.01 %~約0.20 %的妮，并且顯微組織主要由貝氏體和 針狀鐵素體構(gòu)成，并且具有平均顆粒尺寸小于10納米的妮的碳氮化物顆粒。在本說明書和 所附權(quán)利要求書中，碳氮化物顆粒包括碳化物、氮化物、碳氮化物及其組合?；蛘?，妮可W少 于0.1 %。
[0029] 該時效硬化鋼材可基本沒有大于50納米的妮的碳氮化物顆粒。該時效硬化鋼材可 具有至少為340M化的屈服強(qiáng)度，并可具有至少為410M化的抗拉強(qiáng)度。該時效硬化鋼材具有 至少為6%的總延伸率。或者，總延伸率可至少為10%。
[0030] 本發(fā)明還公開了一種用于制備卷繞薄鑄造鋼帶的方法，其包括W下步驟：
[0031] 組裝內(nèi)冷式漉鑄機(jī)，所述漉鑄機(jī)具有橫向定位的鑄漉，所述鑄漉之間形成漉隙，并 在所述漉隙上方形成被支承在所述鑄漉上且在緊接所述鑄漉的端部處被側(cè)巧限制的烙融 鋼的鑄池；
[0032] 使所述鑄漉相對旋轉(zhuǎn)，W在所述鑄漉移動通過所述鑄池時，在所述鑄漉上形成金 屬凝殼；
[0033] 由向下穿過所述鑄漉之間的漉隙的金屬凝殼形成鋼帶；W及
[0034] W至少10°C每秒的速率冷卻所述鋼帶W提供W下成分，該成分包括按重量計：少 于0.25%的碳、0.20~2.0%的儘、0.05~0.50%的娃、