一种石墨化热轧钢板的制备方法技术

本发明专利技术公布一种石墨化热轧钢板的制备方法，属于冶金技术领域。该方法主要是通过炼钢、精炼、连铸、加热、热连轧、层流冷却、卷取、钢卷散放空冷、平整轧制、石墨化退火等工艺过程进行制备。其中，为了提高石墨化率及促进石墨化过程，在石墨化退火过程中施加脉冲磁场，其磁场强度为10000～30000A/m，磁场频率为20～100Hz。在3～6小时的石墨化时间内，石墨化率可以达到90％以上，且石墨直径为3～6μm呈球形或近球形，分布均匀，铁素体晶粒直径范围为20～30μm；这样的组织特点使钢板具有较低的硬度和较高的塑性，尤其是碳含量较高的钢板，因此钢板表现出良好的冲压成型性能，有助于扩大中、高碳钢板在复杂形状零部件冲压成型工艺中的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金
，涉及一种石墨化热轧钢板的制备方法。
技术介绍
中、高碳钢板由于具有较高的强度和硬度，被广泛应用于机械制造和汽车等领域，市场需求量较大。但是，因其塑性差,一般难以直接成型，因而限制其在复杂形状零部件冲压成型中的应用。为了提高中、高碳钢板的成型加工性能，目前主要采用的方法是球化退火，如陈金荣在机械工人(热加工)(2002,(3):34-35)上发表的论文“40Z钢板等温球化退火工艺”中研究了40Z中碳钢板球化退火，指出中碳钢当要求硬度较低而韧性较高(用于冷冲压坯料)时,可用等温球化退火。另外，也有直接通过热轧工艺控制使部分片状珠光体球化，从而达到免退火的目的，如一种免退火型中高碳钢板制造工艺(申请公布号：CN103173598A)公开了一种热轧过程中在线使中、高碳钢板直接软化，通过高温卷取实现部分球化来生产的中高碳钢板，而省去热轧后的退火工序。对于冷变形要求高的中、高碳钢材，虽然通过球化退火或免退火轧制工艺，控制了晶粒度、硬度和渗碳体的形态，但是由于渗碳体的存在，在冲压生产时，不仅模具磨损严重、寿命低，而且冲压负荷过大，难以成形复杂形状制件。于是，人们利用渗碳体石墨化来期待获得良好冲压成型性能，而开发了石墨化中、高碳钢(中碳钢C：0.25～0.36％和高碳钢(C：0.5～0.7％))，如专利1(钢板及其制造方法，申请公布号：CN101903547A)公布了一种热轧钢板，其主要化学成分及其质量百分比：C：0.30～0.70％；Si：0.10％以下；Mn：0.20％以下；P：0.010％以下；S：0.010％以下；Al：0.05％以下；N：0.050％以下；余量由Fe及不可避免的杂质构成。其制造方法在800～950℃的终轧温度下热轧而制成热轧板，以平均冷却速度为50℃/s以上冷至500℃以下，在450℃以下的温度卷取，钢卷在720℃以下的退火温度下退火。再如专利2(Process for manufacturing a medium-carbon steel plate with improved formability and weldability，US5454887)也公布了一种热轧钢板，其主要化学成分及其质量百分比：C：0.20～0.70％；Si：0.10％以下；Mn：0.20～2.0％以下；P：0.020％以下；S：0.010％以下；Al(sol.)：0.01～1.00％；B：0.0003～0.0050％；N：0.002～0.010％；B/N：0.2～0.8；余量由Fe及不可避免的杂质构成。其制造方法为：终轧温度700～900℃；热轧后的冷却速度5～50℃/s；卷取温度400～650℃；在600℃～～Ac1温度范围内进行1小时以上的退火。比较专利1与专利2，其Si含量有较大的差异，过高的Si含量虽有助于石墨化，但Si使铁素体硬化，难以具有良好的成型加工性能，因此，专利1的Si含量控制在0.10％以下。为了获得良好的石墨化效果，专利1、2的石墨化退火时间都在几十小时以上(根据实施例)，缓慢的石墨化过程制约了中、高碳钢板在复杂形状零部件冲压成型中的应用，因此，有必要提出一种促进石墨化过程的方法。另外，专利1中石墨率不高，最高为77％(根据实施例)；专利2中的石墨化率较高，但是石墨化时间都在20小时以上。为此，本专利技术公布一种石墨化热轧钢板的制备方法，不仅提高石墨化率，而且缩短石墨化过程。
技术实现思路
石墨化钢板适合用于复杂形状零部件的冲压成型，但其冲压成型性能的高低，除了控制硬度、铁素体晶粒度、石墨数量、形态、大小及其分布以外，控制石墨化率也是至关重要的。本专利技术提出一种提高石墨化率、且可以在较短时间内实现石墨化的石墨化中、高碳热轧钢板的制备方法，主要是通过炼钢、精炼、连铸、均热、连轧、层流冷却、卷取、钢卷散放空冷、平整轧制、石墨化退火等工艺过程进行制备。本专利技术通过以下技术措施实现：一种提高石墨化率的石墨化热轧钢板的制备过程为：铁水脱硫、脱磷、脱碳，炼钢，精炼，连铸，加热，热连轧，层流冷却，卷取，钢卷散放空冷、平整、石墨化退火。其中，为了提高石墨化率及促进石墨化过程，热连轧分为再结晶区和未再结晶区轧制，且要求未再结晶区压下率≥25％，终轧温度范围控制在720～860℃；层流冷却速度≥100℃/s，并开启侧喷进行层冷辊道的边部吹扫；在退火过程中施加脉冲磁场，其磁场强度：10000～30000A/m，磁场频率：20～100Hz。石墨化温度范围为620℃～Ac1相变点，石墨化退火时间3～6小时，其石墨化率在90％以上，组织主要由直径为3～6μm呈球形或近球形、分布均匀的石墨和直径范围为20～30μm的铁素体晶粒组成。采用该方法可以制备的热轧板厚度为4～12mm。所述石墨化热轧钢板的化学成分及其质量百分比含量控制为：C：0.30～1.2％；Si：0.10～0.20％；Mn：0.50～1.60％；P≤0.010％；S：≤0.010％；Al：0.02～0.25％；B：0.0002～0.0060，N：0.002～0.010；其余含量为Fe。本专利技术的有益效果：通过实验研究和理论分析表明，利用本专利技术提出的石墨化热轧钢板的制备方法，在3～6小时的石墨化时间内，石墨化率可以达到90％以上，且石墨直径为3～6μm呈球形或近球形，分布均匀，铁素体晶粒直径范围为20～30μm；这样的组织特点使钢板具有较低的硬度和较高的塑性，尤其是碳含量较高的钢板，因此钢板表现出良好的冲压成型性能，有助于扩大中、高碳钢板在复杂形状零部件冲压成型工艺中的应用。附图说明图1是本专利技术所采用的技术路线图。具体实施方式现将本专利技术的实施例具体叙述于后。实施例对本专利技术的技术方案做进一步描述。实施例仅用于说明本专利技术，而不是以任何方式来限制本专利技术。本专利技术主要通过铁水脱硫、脱磷、脱碳；炼钢；精炼；连铸；加热；热连轧；层流冷却；卷取；钢卷散放空冷；平整；石墨化退火等工艺过程来实现。其中，为了提高石墨化率及促进石墨化过程，热连轧分为再结晶区和未再结晶区轧制，且要求未再结晶区压下率≥25％，终轧温度范围控制在720～860℃；层流冷却速度≥100℃/s，并开启侧喷进行层冷辊道的边部吹扫；在退火过程中施加脉冲磁场，其磁场强度：10000～30000A/m，磁场频率：20～100Hz。石墨化温度范围为620℃～Ac1相变点，石墨化退火时间3～6小时，其石墨化率在90％以上，组织主要由直径为3～6μm呈球形或近球形，分布均匀的石墨和直径范围为20～30μm的铁素体晶粒组成。采用该方法可以制备的热轧板厚度为4～12mm。实施例14.0mm钢板的制备，主要工艺流程：铁水脱硫、脱磷、脱碳；炼钢；精炼；连铸；加热；热连轧；层流冷却；卷取；钢卷散放空冷；平整；石墨化退火。本实施例的石墨化热轧钢板的化学成分(质量分数/％)为：0.45C，0.16Si,0.62Mn，0.009S，0.008P，0.023Al，0.0030B，0.005N。提高石墨化率和促进石墨化过程所要求控制的主要工艺参数为：热连轧未再结晶区压下率为30％，终轧温度为760℃；层流冷却速度为130℃/s，石墨化温度为680℃，施加的磁场强度为28000A/m，磁场频率为8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨化热轧钢板的制备方法，其特征在于：这种方法主要是通过铁水脱硫、脱磷、脱碳，炼钢，精炼，连铸，加热，热连轧，层流冷却，卷取，钢卷散放空冷、平整、石墨化退火工艺过程进行制备。

【技术特征摘要】
1.一种石墨化热轧钢板的制备方法，其特征在于：这种方法主要是通过铁水脱硫、脱磷、脱碳，炼钢，精炼，连铸，加热，热连轧，层流冷却，卷取，钢卷散放空冷、平整、石墨化退火工艺过程进行制备。2.根据权利要求l所述的一种石墨化热轧钢板的制备方法，其特征在于：所述热连轧步骤中，热连轧分为再结晶区轧制和未再结晶区轧制，且未再结晶区压下率≥25％，终轧温度范围控制在720～860℃。3.根据权利要求l所述的一种石墨化热轧钢板的制备方法，其特征在于：所述层流冷却步骤中，冷却速度≥100℃/s，同时，开启侧喷进行层冷辊道的边部吹扫。4.根据权利要求l所述的一种石墨化热轧钢板的制备方法，其特征在于：所述的石墨化退火步骤中，为了提高石墨化率及促进石墨化过程，在退火过程中施加脉冲磁场，其磁场强度：10...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永军，韩静涛，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11