CN101265550B - 一种微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板，涉及冷轧高屈服强度钢。该钢的化学成分按重量百分比为：C 0.04～0.10％，Si 0.03～0.05％，Mn 0.7～0.9％，P≤0.030％，S≤0.030％，Als 0.02～0.07％，Nb 0.05～0.07％，余量为Fe及不可避免的杂质。具体生产方法为：铁水脱硫→转炉复合吹炼→真空处理→连铸→热连轧→层流冷却→卷取→酸轧(酸洗→轧钢)→罩式退火→平整→精整。本钢力学性能优异、化学成分简单、生产方法容易操作，利于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及冷轧高屈服强度钢及其生产方法，具体的说是355MPa级铌微合金化高屈服强度冷轧钢板，用于汽车特别是轿车上支架、加强板和连接板等安全结构件的制作。
背景技术
355MPa级铌微合金化高强度钢是一种用于冲制轿车上支架、加强板和连接板等安全结构件的冷轧钢板。
目前，我国汽车工业发展较快，特别是从西方汽车工业发达国家引进先进技术和车型后，汽车工业特别是轿车工业正朝减重、高速、安全、低耗、舒适的方向发展，轿车的零部件特别是保安件的选用钢材在厚度减薄、高强度、安全可靠性等方面要求更高，冷轧高屈服强度钢就是汽车用新材料之一。
为满足汽车轻量化，要求制作轿车支架、加强板和连接板等安全结构件的冷轧钢板厚度减薄，但为了满足轿车的碰撞安全要求，需要钢板具有足够的强度。汽车安全结构零件由钢板冲压后焊接涂装制成，为保证汽车的平衡稳定与耐蚀性，冷轧钢板要求具有高的尺寸精度、表面质量、焊接性和高涂装性。国内生产冷轧高屈服强度钢产品的厂家主要有武钢和宝钢，通过资料可以看出宝钢只生产320MPa级以下的冷轧钢板，宝钢B340LA化学成分为：C在0.12～0.20％，Mn为1.20～1.60％，Si为0.20～0.50％，另外添加了Nb、Ti微合金强化元素。添加的固溶强化元素C、Mn较高，对于保证冷轧高强度钢板的强度有一定的优势，但对于提高钢板的冲压成型性较为不利，另一方面也会提高热轧带坯的强度，一定程度上增加了冷轧机组的负荷。如果超过冷轧轧机负荷能力甚至会导致电气系统和机械系统的损坏，这种设计方案对设备的要求较高。另外Si含量高会导致碳当量超标，影响焊接性能和涂装性能，因此必须要综合考虑成分设计和工艺设计方案，解决钢板强度与成型性、焊接性和涂装性之间的矛盾，并尽可能地降低设备的负荷。
在化学成分简单、工艺操作性强、生产成本低的前提下，开发一种具备高强度、高成型性、高精度、高焊接性和高涂装性为主要质量特征的冷轧高强度钢板产品，来满足市场不断增长的需要，已成为时下主要的问题。
发明内容
本发明针对现有冷轧高屈服强度钢力学性能差、化学成分复杂、工艺操作困难的缺点，提供了一种微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板及其生产方法，该钢力学性能优异、化学成分简单、生产方法容易操作。
本发明所述的一种微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板，钢的化学成分按重量百分比为：C 0.04～0.10％，Si 0.03～0.05％，Mn 0.7～0.9％，P≤00030％，S≤0.030％，Als 0.02～0.07％，Nb 0.03～0.07％，余量为Fe及不可避免的杂质。
该微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板的生产方法，包括以下步骤：铁水脱硫→转炉复合吹炼→真空处理→连铸→热连轧→层流冷却→卷取→酸轧(酸洗→轧钢)→罩式退火→平整→精整，具体参数控制为：
热连轧：终轧温度：830～890℃，终轧后采用后段冷却方式，卷取温度：620～680℃；
冷连轧：冷轧压下率为50～60％；
罩式退火钢卷的冷点控制温度为610～640℃，加热控制温度≤680℃；
平整延伸率控制在1.5～2.0％的水平。
本发明具有以下优点：
本发明钢的化学成分简单，只添加了微合金元素Nb。所得钢的力学能力优异，屈服强度：ReL＝355～460MPa，抗拉强度：Rm＝450～565MPa，延伸率：A80mm＝20～38％，成型性能：r0值＝1.2～1.4，n0值＝0.13～0.15。
本发明钢的生产方法采用罩式退火工艺，生产工艺简单，容易操作。采用本发明所述方法生产出来的钢的厚度可以达到目标厚度的±0.07至±0.17mm，并且用本发明所述钢材制成汽车板涂镀后，经实验，汽车行驶50万公里涂层不自然脱落，钢材不因大气暴晒而腐蚀；本发明所述钢材的焊透率可以达到75％，熔核直径、熔深均符合标准，表面质量达到GB708中B级表面标准。
本发明钢除了用于汽车特别是轿车上支架、加强板和连接板等安全结构件的制作，还可以应用于制作热水器和建筑用钢结构材料，市场前景巨大，利于推广应用。
具体实施方式
本发明是一种微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板，采用罩式退火工艺，其生产工艺流程为常规流程，即：铁水脱硫→转炉复合吹炼→真空处理→连铸→热连轧→层流冷却→卷取→酸轧(酸洗→轧钢)→罩式退火→平整→精整，但控制参数根据本发明钢的特征做了相应调整。
此钢的强度要求较高，但冷轧轧机的负荷能力一定，要求热轧带坯的强度不能过高。除了在化学成分设计上考虑外，还确定了适合冷轧高强度钢板的热轧控轧控冷工艺，其工艺操作简单，对轧制设备要求低，具有较强的实用性。所以终轧温度设计为830～890℃，终轧后采用后段冷却方式，卷取温度设计为620～680℃。
如果采用大的冷轧压下率就会增加轧机的负荷，甚至超出轧机的轧制能力，而采用的冷轧压下率过小，冷轧板中不能充分集聚变形畸变能，从而使再结晶后的钢板强度指标不能恢复到与热轧带坯强度相近的水平。所以本发明控制冷轧高强度钢冷轧压下率为50～60％，成品厚度1.0mm的钢板热轧来料厚度为2.5mm，成品厚度2.0mm的钢板热轧来料厚度为4.0mm。
罩式退火钢卷的冷点控制温度为610～640℃，加热温度为≤680℃，同时要求严格控制全氢炉温度并通入纯度为99.9％的氢气，以达控制再结晶晶粒尺寸的目的。
冷轧板进行平整是为了保证钢板板形，且对于消除屈服平台、减少回弹以提高冷轧高强度钢板的冲压性能有利，在保证板形的质量的前提下，适当提高轧制压力对于提高钢板的强度有一定作用，所以设计了单机湿平整轧制压力为350吨，平整延伸率控制在1.5～2.0％的水平。
针对本发明所述钢的具体成分及工艺参数，发明人所做实验如下表所述。其中，表1是各实施例钢的成分(按重量百分比计)。表2是与表1所述实施例钢对应的工艺参数。表3是与表1各实施例所述成分钢对应的力学性能。
表1
| C | Mn | Si | P | S | Als | Nb | |
| 实施例1 | 0.04 | 0.9 | 0.03 | 0.015 | 0.008 | 0.07 | 0.06 |
| 实施例2 | 0.10 | 0.7 | 0.05 | 0.030 | 0.030 | 0.02 | 0.04 |
| 实施例3 | 0.07 | 0.8 | 0.04 | 0.018 | 0.005 | 0.04 | 0.05 |
| 实施例4 | 0.064 | 0.758 | 0.011 | 0.012 | 0.004 | 0.04 | 0.045 |
| 实施例5 | 0.087 | 0.797 | 0.017 | 0.020 | 0.005 | 0.043 | 0.043 |
| 实施例6 | 0.08 | 0.74 | 0.047 | 0.019 | 0.007 | 0.05 | 0.058 |
表2
| 终轧温度 | 卷取温度 | 冷轧压下率 | 冷点温度 | 加热温度 | 平整延伸率 | |
| 实施例1 | 830℃ | 620℃ | 60％ | 610℃ | 680℃ | 1.5％ |
| 实施例2 | 890℃ | 680℃ | 55％ | 620℃ | 650℃ | 2.0％ |
| 实施例3 | 850℃ | 660℃ | 52％ | 630℃ | 630℃ | 1.8％ |
| 实施例4 | 845℃ | 620℃ | 58％ | 640℃ | 680℃ | 1.7％ |
| 实施例5 | 875℃ | 645℃ | 58％ | 625℃ | 675℃ | 1.6％ |
| 实施例6 | 822℃ | 665℃ | 53％ | 615℃ | 665℃ | 1.5％ |
表3
| ReL/MPa | Rm/MPa | A80mm/％ | r0值 | n0值 | |
| 实施例1 | 385 | 450 | 26.5 | 1.2 | 0.13 |
| 实施例2 | 405 | 500 | 21.5 | 1.28 | 0.14 |
| 实施例3 | 435 | 530 | 38 | 1.3 | 0.136 |
| 实施例4 | 360 | 460 | 27 | 1.26 | 0.14 |
| 实施例5 | 460 | 530 | 31 | 1.23 | 0.147 |
| 实施例6 | 405 | 565 | 26 | 1.4 | 0.15 |
上述是对于本发明最佳实施例工艺步骤的详细描述，本发明技术领域的研究人员可以根据上述的步骤作形式和内容方面非实质性的改变而不偏离本发明所实质保护的范围，因此，本发明不局限于上述具体的实施实例。
Claims (4)
1.一种微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板，其特征在于，钢的化学成分按重量百分比为：C 0.04～0.10％，Si 0.03～0.05％，Mn 0.7～0.9％，P≤0.030％，S≤0.030％，Als 0.02～0.07％，Nb 0.05～0.07％，余量为Fe及不可避免的杂质；该微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板的生产方法，包括以下步骤：铁水脱硫→转炉复合吹炼→真空处理→连铸→热连轧→层流冷却→卷取→酸洗轧钢→罩式退火→平整→精整，具体参数控制为：
热连轧：终轧温度：830～890℃，终轧后采用后段冷却方式，卷取温度：620～680℃；
冷连轧：冷轧压下率为50～60％；
罩式退火钢卷的冷点控制温度为610～640℃，加热控制温度≤680℃；
平整延伸率控制在1.5～2.0％的水平。
2.根据权利要求1所述的一种微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板，其特征在于，钢的化学成分按以下重量比例选择一种、几种或全部：C 0.04～0.07％，Si 0.04～0.05％，Mn 0.7～0.8％，Als 0.02～0.04％，Nb 0.05～0.058％。
3.根据权利要求1所述的一种微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板，其特征在于，钢的化学成分按以下重量比例选择一种、几种或全部：C 0.07～0.10％，Si 0.03～0.04％，Mn 0.8～0.9％，Als 0.04～0.07％，Nb 0.058～0.07％。
4.根据权利要求1、2或3任意一项所述的一种微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板，其特征在于，所述罩式退火为全氢罩式退火，通入纯度为99.9％的氢气。
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