[发明专利]一种低碳Fe-Mn-Al-Si系TWIP钢中试生产方法

说明书

技术领域

本发明属于金属冶炼技术领域，涉及一种钢铁冶炼工艺，尤其涉及一种低碳Fe-Mn-Al-Si系TWIP钢中试生产方法。

背景技术

根据钢铁一般的生产工艺流程，TWIP钢可采用冶炼→开坯→热轧→冷轧的技术路线进行制备。但是关于TWIP钢生产工艺的研究中，一是关于冶炼方面的研究和报道最少，一般是在实验室制备出少量的实验钢以供研究之用，缺少TWIP钢大生产冶炼过程和参数；二是对热轧制过程的相关研究也较少，缺少实现目标厚度的热冷轧过程控制方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种低碳Fe-Mn-Al-Si系TWIP钢中试生产方法，包括冶炼和轧制过程和工艺参数，为TWIP钢的在生产提供可参考的工艺流程及参数。

其技术方案如下：

一种低碳Fe-Mn-Al-Si系的中试生产方法，包括以下步骤：

1)TWIP钢的冶炼

A1非真空中频感应炉冶炼

先将纯铁加入到感应炉中，通电后感应炉开始工作，纯铁逐渐熔化后，将Mn、Al、Si合金元素按照目标质量分数的103％、115％、103％计算质量，首先加入硅铁，随后加入金属Mn；等加入的金属熔化后，加入石灰石和莹石造渣；造渣材料熔化后，由于质量较轻而漂浮在钢液上方，使钢液与大气隔离；由于钢液与大气的隔离，冶炼过程进入还原期，加入铝石灰进行脱氧；脱氧过程结束后，开始加入纯Al，其中按照设定质量的60％加入到钢液中，既可起到脱氧作用又可以使Al元素达到成分点的要求；其余Al元素设定质量的40％加入到等待出钢的钢包中，最后使钢液中的Al元素达到目标成分，中频感应炉冶炼完成后，在1560℃将钢液模铸成尺寸为130×160×2100mm铸锭；

A2电渣重熔炉冶炼

将造渣材料按照30％石灰石和70％莹石的质量比例加入到保护气氛电渣重熔炉中，随后将非真空感应炉浇铸出的铸锭作为金属电极放入，通入保护气体氩气后通电，先加入的造渣材料首先熔化；金属电极在渣中产生的高电阻将其逐渐熔化形成钢液；然后钢液通过渣层净化钢质，消除有害元素后，进入到铜结晶器中，并在循环水的作用下快速冷却，得到了致密组织结构的尺寸为150×300×1200mm铸锭；经电渣重熔的钢锭表面光滑、洁净均匀致密，成分如表1所示，与目标成分吻合，钢质也较高。

2)TWIP钢的轧制

B1开坯及热轧

电渣重熔后的铸锭用热轧机进行开坯，根加热温度为1200℃，保温0.5h，开坯结束温度为950℃，得到约32.4mm厚的钢板，随后，将这些钢板切割成600×400×30mm的规格用做后续的轧制，开坯后的TWIP钢板坯在Φ750×550mm高强度二辊实验轧机上进行热轧，加热温度为1150℃，保温时间为0.5h，开轧温度为1100℃，终轧温度为900℃。设置道次的压下量为3.5mm，应变速率约为2s^-1，经8道次热轧后，得到的3.42mm厚的板料；

B2冷轧

完全冷却至室温的热轧板酸洗后，在直四式四辊可逆冷轧机上进行冷轧，目标变形量为70％，在冷轧的初始阶段，设置轧机的轧制压下量为0.2mm每道次，经9道次后轧至1.5mm，然后将压下量改为0.1mm每道次，经13道次后轧至1.05mm；TWIP钢冷轧板表面光洁，边部无裂纹出现，整体质量较好，说明轧制工艺参数合理。

B3TWIP钢的热处理

冷轧TWIP钢板在箱式电阻炉进行退火处理，温度设置为1000℃，保温10min，然后在室温下水淬处理。热处理后的冷轧TWIP钢板料的力学性能如图2所示，其抗拉强度达到了711.6MPa，伸长率达到了74.2％，强塑积为52800MPa％，具有较高的强韧性组合。

本发明的有益效果：

1、以非真空感应炉和电渣重熔炉联合冶炼的方式生产TWIP钢，基本与实际大生产条件相当，改变了当前用10Kg实验炉冶炼TWIP钢的现状；

2、提出了Mn、Al、Si合金元素的加入比例和加入方式，解决了中试生产条件下得到目标成分的冶炼过程控制方法；

3、提出了热轧温度和应变速率范围以及热冷轧道次及压下量，解决了得到0.9mmTWIP钢板材轧制过程控制方法；

4、推进TWIP钢的工业化进程，提供中试生产冶炼和轧制工艺参数；

5、提供TWIP钢冶炼过程中的元素加入比例和加入方式，能够得到符合目标成分的优异产品；