热轧钢带及其制备方法和在双金属带锯背材中的应用与流程

950℃；
12.(4)对所述钢带依次进行冷却、卷取、软化退火工序，得到热轧钢带产品。
13.上述的热轧钢带的制备方法，在所述lf精炼中将钢水脱硫至s≤0.003％，同时保证p≤0.009％。
14.上述的热轧钢带的制备方法，在所述rh精炼中，真空脱气处理结束时钢水中h≤2ppm，破真空后在钢水中喂入200-400m ca-si线。
15.上述的热轧钢带的制备方法，步骤(3)中，所述连铸坯的加热温度为1180℃-1290℃。
16.上述的热轧钢带的制备方法，连铸时浇注温度为1490-1535℃，连铸坯拉速为0.8-1.4m/min，钢水过热度为15℃-45℃，铸坯轻压下0-5mm，电磁搅拌频率为2.5-2.8hz。
17.上述的热轧钢带的制备方法，所述卷取的温度为550℃-800℃；所述软化退火工序中，对钢带热处理的温度为550-770℃。
18.本发明还提供了上述热轧钢带在双金属带锯背材中的应用。
19.本发明的技术方案具有如下的有益效果：
20.(1)本发明的热轧钢带制备方法，通过采用炉外精炼-lf合金化 rh真空脱气、ca处理球化夹杂物技术、冶炼过程各节点温度控制及全流程氧氮控制、轻压下和电磁搅拌技术的合理应用获得了纯净钢质；此外，本发明还开发了热送热装、轧后冷却及热处理工艺，实现了钢热轧衔接工序中可能产生的板坯裂纹缺陷的有效控制，获得了钢质纯净度高、组织均匀、脱碳倾向小的双金属带锯背材用热轧钢带；
21.(2)本发明的双金属带锯背材用热轧钢带，具有高强韧性、高硬度及高抗疲劳性能等特点，其热轧态屈服强度为rp0.2≥800mpa，抗拉强度rm≥1200mpa，伸长率a≥6％，硬度hrc≥50；单面总脱碳层深度0.00mm；其热轧卷板软化退火态的屈服强度为rp0.2≤700mpa，抗拉强度rm≤1000mpa，伸长率a≥16％，硬度hrb≤100，单面总脱碳层深度≤0.05mm；
22.(3)本发明的双金属带锯背材用热轧钢带，采用较高加热温度 控轧工艺生产，获得的热轧态组织为铁素体和珠光体，软化退火态组织为铁素体和球化珠光体；
23.(4)本发明的双金属带锯背材用热轧钢带，具有高的成品抗疲劳性能，其空转疲劳试验寿命≥70000周次，较传统锯背钢x32疲劳寿命提升30-60％，满足高疲劳性能双金属带锯背材的使用要求。
具体实施方式
24.为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
25.本发明中的术语“优选的”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
26.当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范
围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特征时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开的所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
27.为了得到一种具有高疲劳性能、使用寿命长的双金属带锯背材用热轧钢带，本发明以c、si、mn、al为主要元素，以cr、mo、ni、v、nb为合金化元素，通过钢水精炼、连铸控制、加热轧制、卷取、冷却工艺控制及软化退火等，获得钢质纯净、具有优良性能的热轧钢带。本发明的热轧钢带的组织为铁素体和珠光体，具有高强韧性、高硬度及脱碳倾向小的优点。
28.具体的，第一方面，本发明提供的热轧钢带，按重量百分比计，包括：c 0.28％-0.40％，si 0.10％-0.50％，mn 0.40％-1.20％，al 0.01％-0.10％，p≤0.020％，s≤0.010％，cr 2.80％-4.10％，mo 1.50％-2.60％，ni 0.60％-1.40％，v 0.10％-0.60％，nb 0.01％-0.12％，cu≤0.02％，n≤120ppm，o≤18ppm，h≤2.4ppm，余量为fe及不可避免的杂质元素。
29.下面对本发明的热轧钢带中各成分的作用介绍如下：
30.碳：是钢中最基本、最经济的强化元素，为了保证钢带具有高的硬度、耐磨性，本发明将c含量控制在0.28％-0.40％，优选为0.30％-0.38％，最优选为0.32％-0.35％。
31.硅：适当的硅含量，对提高钢的淬透性、塑性和韧性有利，本发明si含量控制在0.10％-0.50％，优选为0.20％-0.40％，最优选为0.24％-0.32％。
32.锰：在钢液中加入适量的mn，不仅可提高钢的淬透性，产生固溶强化作用，还可以显著提高中碳珠光体钢的强度。但是当mn含量超过一定量时，易产生偏析、形成带状组织；出现较明显的回火脆性现象。这种缺点可用加入其他细化晶粒元素来克服。因此，本发明mn含量控制在0.40％-1.20％，优选为0.60％-1.00％，最优选为0.75％-0.95％。
33.铝：铝是钢中的主要脱氧元素与固氮元素；细化晶粒，改善钢在低温时的韧性，降低钢的脆性转变温度；但当含铝量过多时，会促进钢的石墨化倾向，且高温强度和韧性降低。因此，本发明al含量控制在0.01％-0.10％，优选为0.02-0.08％，最优选为0.04％-0.07％。
34.磷：是钢中不可避免的杂质元素，磷易产生偏析，其含量越低越好。
35.硫：是钢中有害的元素，其含量越低越好。
36.铬：铬可提高钢的强度、硬度、高温机械性能以及淬透性，使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性，同时具有阻止石墨化的作用。因此，本发明cr含量控制在2.80％-4.10％，优选为3.20％-3.70％，最优选为3.30％-3.60％。
37.钼：是强碳化物形成元素，提高钢的淬透性、强韧性及抗蚀性能。与铬、锰等元素并存时，降低回火脆性，提高钢的回火稳定性；抑制渗碳体在中温区的聚集，提高钢的热强性。本发明mo含量控制在1.50％-2.60％，优选为2.00％-2.50％，最优选为2.10％-2.40％。
38.镍：是非碳化物形成元素，固溶在钢中提高钢的强韧性、淬透性，抑制碳化物回溶，阻碍原始奥氏体晶粒的长大，提高钢的热稳定性。本发明ni含量控制在0.60％-1.40％，优选为0.70％-1.00％，最优选为0.75％-0.95％。
39.钒：是强碳化物形成元素，可以细化晶粒，降低过热敏感性；适量的v可提高钢的强韧性、改善钢的焊接性能。本发明v含量控制在0.10％-0.60％，优选为0.20％-0.50％，最优选为0.25％-0.45％。
40.铌：是强碳化物形成元素，起到细化晶粒的作用，提高钢的强度和抗疲劳性能。nb、v共同抑制回火过程中其他碳化物的聚集长大，提高钢的热稳定性。本发明nb含量控制在0.01％-0.12％，优选为0.02％-0.08％，最优选为0.025％-0.065％。
41.铜：是冶炼过程加入废钢带来的残余元素。铜能提高钢的强度和韧性，特别是耐大气腐蚀性能；但会引起钢在高温热加工时产生铜脆，铜含量超过0.5％塑性显著降低。本发明cu含量控制在≤0.20％，优选为≤0.10％，最优选为≤0.008％。
42.本发明的热轧钢带以c、si、mn、al为主要元素，以cr、mo、ni、v、nb为合金化元素，特定含量的特定成分之间通过协同作用提高了不锈钢带的强韧性、硬度及抗疲劳性能。具体的，通过在钢中添加了mo 2.00-2.50％、cr 3.20-3.70％，在提高背材强度及淬透性的基础上，显著提高了钢的耐磨性、耐蚀性及回火稳定性；添加ni 0.70-1.00％提高钢的基体强韧性；同时添加nb0.01-0.08％、v 0.20-0.50％，有效细化晶粒、抑制回火过程中其他碳化物聚集、长大，提高抗热疲劳性。
43.具体的，本发明热轧钢带的热轧态力学性能如下：屈服强度为rp0.2≥800mpa，抗拉强度rm≥1200mpa，伸长率a≥6％，硬度hrc≥50。单面总脱碳层深度0.00mm。
44.具体的，本发明热轧钢带的软化退火态力学性能如下：屈服强度为rp0.2≤700mpa，抗拉强度rm≤1000mpa，伸长率a≥16％，硬度hrb≤100。单面脱碳层深度≤0.05mm。
45.又一方面，本发明还提供了一种热轧钢带的制备方法，包括以下步骤：
46.(1)铁水经转炉冶炼、lf精炼、rh精炼得到钢水；
47.(2)将钢水进行连铸得到连铸坯，所述连铸坯经热送热装后送入下一工序；
48.(3)对所述连铸坯进行加热、高压水除鳞后进行粗轧，再次经高压水除鳞后进行精轧，获得钢带；其中，所述加热温度为1180℃-1290℃，所述粗轧的终止温度为1000℃-1200℃；所述精轧的终止温度：780℃-950℃；
49.(4)对所述钢带依次进行冷却、卷取、软化退火工序，得到热轧钢带产品。
50.本发明的热轧钢带制备方法，采用较高加热温度 控轧工艺生产，获得的热轧态组织为铁素体和珠光体，软化退火态组织为铁素体和球化珠光体。
51.在一些优选的实施方式中，本发明的热轧钢带的制备方法采用的工艺流程为：铁水预处理
→
转炉冶炼
→
炉外精炼(lf rh)
→
板坯连铸
→
热送热装
→
板坯加热
→
高压水除鳞
→
粗轧机组轧制
→
高压水除鳞
→
精轧机组轧制
→
轧后冷却
→
卷取
→
卷取后冷却
→
软化退火，各步骤及采用的具体技术参数如下：
52.(1)铁水经转炉冶炼、lf精炼、rh精炼得到钢水。
53.优选的，在所述lf精炼中将钢水脱硫至s≤0.003％，同时保证p≤0.009％，借此，保证高的钢质纯净度，进而使钢材具有优异的抗疲劳性能。
54.优选的，在所述rh精炼中，真空脱气处理结束时钢水中h≤2ppm，破真空后在钢水中喂入200-400m ca-si线，以对夹杂物进行变性。借此，保证高的钢质纯净度，进而使钢材具有优异的塑韧性及抗疲劳性能。
55.具体的，所述转炉冶炼是将符合转炉冶炼的80-95％的预处理铁水、废钢([s]≤0.03％)加入转炉中，随炉装入钼铁33-45kg/吨、镍板7-10kg/吨。转炉出钢时，向钢水中加入碳粉2-5kg/吨钢，加入铝铁5-13kg/吨钢、高碳锰铁6-9.5kg/吨钢、硅锰合金2-8kg/吨钢以及低p铬铁18-27kg/吨钢进行合金化。
[0056]
其中，所述钼铁品位是mo≥60％；铝铁品位是al：36-46％；铬铁品位是cr≥65％；高碳锰铁品位是mn≥80％；硅锰合金品位是si≥18％、mn≥65％。
[0057]
具体的，所述lf精炼时加入石灰石，每吨钢水加石灰4.5-8kg脱s，将s脱至不大于0.003％。之后，加入v铁、nb铁、cr铁进行合金化，每吨钢水加v铁4-10kg、nb铁0.2-1.3kg、cr铁35-41kg。
[0058]
其中，所述si-ca线芯粉中ca含量是25-35％；钒铁品位是v≥50％；铌铁品位是nb≥60％；铬铁品位是cr≥65％。
[0059]
具体的，所述rh精炼中，在真空压强值不大于4mbar状态下，循环时间不小于10分钟。破真空后，对钢水进行ca处理，喂入量200-400m对夹杂物变性，并以底吹氩流量100-200l/min进行弱搅，吹氩时间不小于8分钟。
[0060]
其中，所述钢水中各成分及其含量均与本发明第一方面提供的热轧钢带的相同，本发明在此不做赘述。
[0061]
(2)将钢水进行连铸得到连铸坯，所述连铸坯经热送热装后送入下一工序。
[0062]
具体的，板坯连铸中将钢包中的钢水加入到中间包中，通过结晶器连铸成板坯，连铸坯拉速0.8-1.40m/min，连铸浇注温度1490-1535℃，铸坯轻压下：0-5mm，钢水过热度：15-45℃，电磁搅拌：频率2.5-2.8hz。借此，改善铸坯中心偏析、缩孔等缺陷，减少、细化柱状晶组织，以获得高内部质量连铸坯。
[0063]
其中，热送热装是指连铸热坯在较高温度下及时送进轧钢加热炉，协调连铸与轧钢的生产节奏，可大幅降低能耗。
[0064]
优选的，所述连铸坯热送热装温度≥400℃，借此，避免铸坯表面因温降较快而进入马氏体相变区、产生组织应力裂纹；当热送热装温度小于400℃时，则铸坯表面易于发生马氏体相变，开裂倾向显著增加。
[0065]
(3)对所述连铸坯进行加热、高压水除鳞后进行粗轧，再次经高压水除鳞后进行精轧，获得钢带。
[0066]
优选的，所述加热温度为1180℃-1290℃，借此，降低钢材的高温变形抗力，减小轧制负荷。
[0067]
优选的，所述粗轧的终止温度为1000℃-1200℃，中间坯厚度为20-60mm；所述精轧的终止温度为780℃-950℃，借此，通过两阶段控轧工艺细化奥氏体晶粒、增加铁素体形核点，获得细小均匀的组织。
[0068]
(4)对所述钢带依次进行冷却、卷取、软化退火工序，得到热轧钢带产品。
[0069]
优选的，所述卷取的温度为550℃-800℃，卷取后进行冷却工艺，借此，在钢卷缓慢冷却的过程中获得较为均匀的珠光体球化效果。
[0070]
优选的，所述软化退火工序中，对钢带热处理的温度为550-770℃，借此，软化组织、减小内应力，提高钢带的加工性能。当热处理的温度小于550℃时，则由于钢带硬度过高，难以满足进一步加工的性能要求；当热处理温度大于770℃时，则钢带脱碳倾向加剧。
[0071]
本发明的热轧钢带的制备方法，通过化学成分设计、炉外精炼工艺、轻压下和电磁搅拌工艺、结合板坯热送热装、轧后冷却工艺控制、加热、轧制、卷取及退火工艺的制定，获得了一种高疲劳性能双金属带锯背材用热轧钢带的理想组织和性能。
[0072]
第三方面，本发明提供了所述热轧钢带在双金属带锯背材中的应用。
[0073]
实施例
[0074]
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。
[0075]
实施例1
[0076]
下面以本实施例详细说明本发明的带钢的技术特征。本实施例的双金属带锯背材用热轧卷板的化学成分的质量百分比为：
[0077]
c：0.33％si：0.28 mn：0.80 p：0.008 s：0.002 al：0.041 cr：3.60 mo：2.20 ni：0.86 nb：0.045 v：0.35 n：0.0046 o：9.0ppm；h：1.2ppm；余量为fe及不可避免的杂质元素。
[0078]
本实施例的卷板厚4.0mm，宽1015mm，长462m。
[0079]
其热轧态的屈服强度为1061mpa，抗拉强度为1367mpa，伸长率为8.5％，硬度hrc 52.0，脱碳层厚度0.00mm。其软化退火态的屈服强度为660mpa，抗拉强度为816mpa，伸长率为22.0％，硬度hrb 97.5，单面总脱碳层深度0.02mm。满足双金属带锯背材用热轧钢带的性能需求。
[0080]
本实施例是在180吨顶底复吹转炉和1549mm热连轧机组上进行的。它包括下述依次的步骤：
[0081]ⅰ铁水预处理
[0082]
铁水预处理时扒渣干净，铁水预处理后，将铁水中的s脱到0.003％。
[0083]ⅱ转炉冶炼
[0084]
将符合转炉冶炼的预处理铁水170吨、废钢([s]≤0.03％)30吨、镍铁加入转炉中。转炉出钢时，转炉出钢时，每吨钢水加入碳粉3kg，每吨钢水加入铝铁5kg，加入高碳锰铁、硅锰合金、cr铁合金化，每吨钢水加高碳锰铁7.5kg和硅锰合金6.0kg、cr铁24.0kg。经铁水预处理、转炉冶炼后，钢水成分达到下述成分质量百分比，即可出钢。
[0085]
c：0.32 si：0.27 mn：0.80 p：0.006 s：0.005 mo：2.20 ni：0.86 cr：1.18 al：0.045。余量为fe及不可避免的杂质元素。
[0086]
转炉终点温度：1680℃。
[0087]
余量为fe及不可避免的杂质元素。
[0088]ⅲlf精炼
[0089]
将经铁水预处理、转炉冶炼后，进入lf炉工序。
[0090]
lf加入定量脱硫剂石灰石980kg，将s脱至0.0016％，脱硫结束后，每吨钢水加v铁7kg、nb铁1kg、cr铁42kg微合金化，微调成分。并以底吹氩流量100l/min弱搅时间8分钟。
[0091]
钢水成分的质量百分比达下述值即可：
[0092]
c：0.33 si：0.28 mn：0.80 p：0.007 s：0.002 mo：2.20 ni：0.86 cr：3.60 v 0.35 nb：0.045 al：0.041。
[0093]
余量为fe及不可避免的杂质元素。
[0094]
出站温度1590℃。
[0095]ⅳrh精炼
[0096]
在真空压强值4mbar状态下，循环20分钟。破真空后，喂入360m ca-si线，之后弱搅拌10分钟，氩气流量150nl/min，对钢水进行ca处理，进行夹杂物变性处理。
[0097]
钢水成分的重量百分比为：
[0098]
c：0.33 si：0.28 mn：0.8 0p：0.007 s：0.002 mo：2.20 ni：0.86 cr：3.60 v:0.35 nb：0.045 al：0.041。余量为fe及不可避免的杂质元素。
[0099]
ⅴ
板坯连铸
[0100]
将钢包中的钢水加入到中间包中，通过结晶器，连铸成板坯，连铸坯拉速1.1m/min，连铸浇注温度1506℃，铸坯轻压下：2.5mm，电磁搅拌：频率2.7hz。
[0101]
板坯规格：厚度230mm，宽度1015mm，长度8750mm。
[0102]
板坯数量：10块。
[0103]ⅵ板坯热送热装
[0104]
板坯热送热装：板坯热送热装温度430℃。
[0105]ⅶ板坯加热
[0106]
将板坯在步进式加热炉中加热，加热时间为200min，加热温度1290
±
20℃。
[0107]
ⅷ
粗轧高压水除鳞
[0108]
将加热的板坯通过粗轧高压水除鳞去除钢坯表面生成的氧化铁皮。
[0109]
ⅸ
粗轧机组轧制
[0110]
将板坯在四辊可逆式粗轧机组往复轧制7道次，轧制成厚度30mm，宽度1015mm，长度66083mm的中间带坯，粗轧终轧温度：1050
±
20℃。
[0111]
ⅹ
精轧高压水除鳞
[0112]
精轧前，通过精轧高压水除鳞箱除去中间坯表面的二次氧化铁皮。
[0113]
ⅺ
精轧机组轧制
[0114]
将板坯在7机架精轧机组制成厚度4.0mm，宽1015mm，长490.05m的钢带，精轧机组终轧温度：920
±
20℃。
[0115]
ⅻ
卷取
[0116]
用全液压移动式卷取机，在750
±
20℃温度下卷成钢卷。
[0117]
ⅹⅲ
热处理
[0118]
热处理温度：710
±
20℃，采用氢气保护。
[0119]
经质量和性能检验，本实施例的检验结果如下：
[0120]
其可达力学性能如下：
[0121]
其热轧态的屈服强度为1061mpa，抗拉强度为1367mpa，伸长率为8.5％，硬度hrc 52.0，单面总脱碳层深度0.00mm。
[0122]
其软化退火态的屈服强度为660mpa，抗拉强度为816mpa，伸长率为22.0％，硬度hrb 97.5，单面总脱碳层深度0.02mm。
[0123]
出厂前要贴包装标志并入库。
[0124]
实施例2-4
[0125]
按照与实施例1相同的工艺流程制备实施例2-4中热轧钢带，其中，实施例2-4热轧钢带的成分见表1，实施例2-4采用的具体工艺参数、热轧钢带的性能见表2。
[0126]
表1实施例2-4热轧钢带中除铁及不可避免的杂质外的成分(wt％)
[0127]
实施例csimnpscrmoninbval实施例20.330.240.760.0080.0013.572.230.850.0530.370.051实施例30.320.280.830.0060.0013.602.280.780.0310.380.057
实施例40.340.220.740.0070.0023.542.310.830.0380.400.047
[0128]
热轧钢带其它制造方法实施例的工艺参数与带钢性能见表2
[0129]
表2实施例2-4采用的工艺参数与制备的热轧钢带的性能(热轧态)
[0130][0131]
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。