CN101293321A - 一种冲压加工用热轧钢板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属材料及其制备技术领域，特别涉及一种冲压加工用热轧钢板及其制备方法。本发明是在低碳铝镇静钢的精炼过程中添加硼合金，钢液中硼和氮的摩尔比为0.81～1.10，连铸过程钢中氮含量不高于60ppm，铸坯进入均热炉的温度为900～949℃，加热至1050～1099℃以后进行粗轧，精轧过程中含硼低碳钢板或带卷的温度比传统未加硼低碳钢奥氏体向铁素体的相变点低40～60℃，终轧后板带以5～20℃/s的降温速度冷却至560～650℃，卷取时钢带温度在540～630℃之间。以这种方法生产冲压加工用热轧钢板，可保证产品的屈服强度低于260MPa，抗拉强度低于370MPa，延伸率高于45％。

Description

一种冲压加工用热轧钢板及其制备方法

技术领域

本发明属于金属材料及其制备技术领域，特别涉及一种冲压加工用热轧钢板及其制备方法。

背景技术

随着我国冶金工业的迅速发展，热轧板、带材已广泛应用于各行业中，热轧板、带材的产量也在不断提高。常规热轧生产线(CSP)和多条薄板坯连铸连轧(TSCR)生产线的相继引进与投产，在促进了板、带比增高的同时，也带动了冷轧板产量的大幅度提高。因此众多的企业已经将热连轧生产线(CSP)或TSCR生产线与冷轧生产线，整合成了一个完整的工业生产流程。但是TSCR或CSP生产线由于自身的工艺特点，使热轧板卷的屈服强度明显高于传统流程的热轧板带的屈服强度，因此不能满足冷轧用料的要求。随着我国汽车、电器、建筑等行业的快速发展，对于许多的生产冲压件的加工企业，在考虑降低生产成本的同时，希望采用具有加工性能良好的热轧板来代替冷轧板。中国发明专利申请(申请号：200610124131.6，申请日：2006.12.8)公开了“一种生产冷成型用热轧钢板的方法”，该方法采用电炉炼钢+薄板坯连铸连轧工艺，控制钢中的B/N(摩尔比)为0.3～0.8，由于B/N(摩尔比)控制在0.8以下时，B的回收率很低，不能使热轧钢板的屈服强度降低到270MPa以下。铸坯的入炉温度要求是950～1100℃，生产时保证这个温度比较困难。

采用薄板坯连铸连轧生产工艺生产薄规格热轧板卷时，由于薄板的降温速度很大，所以在末机架处多为γ+α双相区的轧制段，容易形成铁素体混晶组织，因此所能得到的钢板组织为加工性能差的热轧织构。为了有效降低钢板的屈服强度，一般采用提高铸坯加热、终轧和卷取温度等措施来改善产品的性能。上述工艺技术给热轧板卷的制备所带来负面影响有：1)在热轧板的高温卷取表面处容易形成较厚的氧化铁皮，因此导致板材的表面质量明显下降。2)由于板带卷取温度高，造成卷取机的使用寿命降低。3)由于高温卷取的影响，板卷时常有塌卷的可能，开卷时易出现表面横折印的缺陷。

在目前的轧制方法中，尚未发现能有效的克服上述缺陷的解决方案。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种冲压加工用热轧钢板的制备方法，采用转炉炼钢+薄板坯连铸连轧工艺，可以降低奥氏体向铁素体的相变点A_r3，降低卷取温度，提高连铸坯表面及边部质量。

本发明的另一目的是得到一种采用上述方法制备的冲压加工用热轧钢板。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种冲压加工用热轧钢板的制备方法，包括以下步骤：转炉炼钢、LF精炼、薄板坯连铸、均热、热连轧、层流冷却和卷取，在所述精炼过程中添加硼合金，控制钢液中硼和氮的摩尔比为0.81～1.10；

在所述连铸过程中钢液中氮含量≤60ppm；

在所述均热过程中，连铸坯的入均热炉的温度为900～949℃，出均热炉的温度为1050～1099℃；

该钢板的化学成分为C：≤0.10wt.％、Si：≤0.10wt.％、Mn：≤0.15wt.％、P：≤0.01wt.％、S：≤0.01wt.％、Al_s：≤0.015wt.％、N：≤0.006wt.％、B/N(摩尔比)：0.81～1.10；

该钢板至少具有以下性能之一：晶粒度为5.5～6.5级，晶粒尺寸为22～35μm，铁素体的体积分数大于90％，屈服强度低于260MPa，抗拉强度低于370MPa，延伸率高于45％。

该钢板的终轧温度比未加硼低碳钢的奥氏体向铁素体的相变点低40～60℃。

终轧后的板带以5～20℃/s的冷却速度冷却至560～650℃。

卷取时温度为540～630℃。

一种冲压加工用热轧钢板，采用转炉炼钢、LF精炼、薄板坯连铸、均热、热连轧、层流冷却和卷取步骤制造，在精炼过程中控制钢液中硼和氮的摩尔比为0.81～1.10；

在连铸过程中钢液中氮含量≤60ppm；

在均热过程中，连铸坯的入均热炉的温度为900～949℃，出均热炉的温度为1050～1099℃；

该钢板的化学成分为C：≤0.10wt.％、Si：≤0.10wt.％、Mn：≤0.15wt.％、P：≤0.01wt.％、S：≤0.01wt.％、Al_s：≤0.015wt.％、N：≤0.006wt.％、B/N(摩尔比)：0.81～1.10；

该钢板至少具有以下性能之一：晶粒度为5.5～6.5级，晶粒尺寸为22～35μm，铁素体的体积分数大于90％，屈服强度低于260MPa，抗拉强度低于370MPa，延伸率高于45％。

本发明的设计原理是：

考虑到含硼低碳铝镇静钢板材的晶粒将明显粗大，精炼过程中添加硼合金，将钢液中硼和氮的摩尔比控制在0.81～1.10范围。硼和氮的摩尔比低于0.81，硼的回收率很低，不足以降低热轧钢板的屈服强度到270MPa以下，基本没有效果；硼和氮的摩尔比高于1.10，一方面合金添加量提高，造成生产成本增加，另一方面，理论上B含量过高，比如超过70ppm时，钢板在热加工过程中会出现热脆现象，造成废品率增加。

连铸过程钢中氮含量不高于60ppm，这样不仅可以提高连铸坯的表面及边部质量，还可使该类钢的奥氏体向铁素体的相变点A_r3降低了40～60℃，从而可实现降低终轧温度的目的。同时由于该类钢种可使A_r3相变点降低，因此也就促使奥氏体温度区域扩大，并有效降低铁素体成核率。

在均热过程中，连铸坯的入均热炉的温度为900～949℃，在生产中便于实现控制。

在低温卷取时，钢卷温度控制在540～630℃。这样，得到的钢板晶粒度完全可以确保降低到5.5～6.5级，晶粒尺寸可提高到22～35μm，铁素体的体积分数达90％以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明可以降低奥氏体向铁素体的相变点A_r3，降低卷取温度，提高连铸坯表面及边部质量，具有制备方法简单、生产成本低，产品质量稳定和具有良好冲压性能等优点，完全可以满足用户要求。另外通过采用本发明提出的热轧控冷轧制方法，还可以改变被加工钢材的内部组织，降低该钢种的A_r3相变点和扩大奥氏体相的温度区域，并有效降低铁素体成核率。

具体实施方式

本发明所提出的冲压加工用热轧钢板的制备方法特别适用于硼微合金化低碳铝镇静钢的薄板坯连铸连轧生产工艺，其特征是精炼过程中添加硼合金，严格控制钢液中硼和氮的摩尔比，连铸过程控制钢中氮含量以提高连铸坯的表面及边部质量，轧制过程板卷温度控制在传统工艺条件的Ar₃相变点之下40～60℃范围以上，并在奥氏体区温度范围内完成轧制，轧制和层流冷却过程要进行控温冷却，然后低温卷取。

具体技术方案如下：

1)精炼过程钢液中硼和氮的摩尔比为0.81～1.10；

2)连铸过程，中间包内钢液中的氮含量不高于60ppm；

3)铸坯入均热炉时温度为900～949℃，出炉温度为1050～1099℃；

4)完成精轧和终轧时，板带温度控制在传统工艺条件未加硼低碳钢的Ar₃相变点之下40～60℃的范围；

5)终轧后板带以5～20℃/s的冷却速度冷却至540～650℃；

6)板带的卷取温度控制在540～630℃之间。

本发明所述的冲压加工用热轧钢板的制备方法针对于薄板坯连铸连轧生产线，具体生产工序包括转炉炼钢、LF精炼、薄板坯连铸、均热、热连轧、层流冷却和卷取。

实施例

采用本发明所述的冲压加工用热轧钢板的制备方法进行了对比试验，试验所用材料分别为硼微合金化低碳铝镇静钢(本发明钢)和普通低碳铝镇静钢(对比钢)，其成分对比见表1。试验设备采用薄板坯连铸连轧生产线上的生产机组，含硼低碳钢的生产试验过程中，钢液中硼和氮的摩尔比为0.82～1.0，氮含量不高于60ppm，铸坯入炉温度为900～950℃，出均热炉时铸坯温度为1050～1100℃，出炉后进行粗轧和精轧。在精轧和终轧的过程中，板带温度控制在Ar₃之下40～60℃的范围，精轧后板带以10～20℃/s的冷却速度冷却，钢带在540～650℃的温度下进行低温卷取，获得的钢带晶粒尺寸为22～35μm，其性能如表2所示，板卷屈服强度低于260MPa，抗拉强度低于370MPa，延伸率高于45％，可直接用作热轧冲压钢板或冷轧钢板用料。

表1本发明钢与对比钢的化学成分比较(wt％)

序号	钢种	C	Si	Mn	S	P	B	Als	N
										1	发明钢	0.034	0.040	0.17	0.007	0.007	≯0.005	0.025	0.005
2	对比钢	0.030	0.048	0.18	0.008	0.013	无硼	0.022	0.006
										3	发明钢	0.035	0.035	0.18	0.006	0.008	≯0.005	0.024	0.006
4	对比钢	0.029	0.031	0.16	0.007	0.009	无硼	0.023	0.007
										5	发明钢	0.037	0.030	0.18	0.006	0.007	≯0.005	0.026	0.004

表2本发明钢与对比钢的性能比较

序号	钢种	屈服强度ReMPa	抗拉强度RmMPa	延伸率A％	GB晶粒度
						1	发明钢	231	321	50	5.5级
2	对比钢	325	425	43	8级
						3	发明钢	240	295	49	6级
4	对比钢	310	470	42	8.5级
						5	发明钢	255	365	48	6级

Claims (5)

1、一种冲压加工用热轧钢板的制备方法，包括以下步骤：转炉炼钢、LF精炼、薄板坯连铸、均热、热连轧、层流冷却和卷取，其特征在于：

在所述精炼过程中添加硼合金，控制钢液中硼和氮的摩尔比为0.81～1.10；

在所述连铸过程中钢液中氮含量≤60ppm；

在所述均热过程中，连铸坯的入均热炉的温度为900～949℃，出均热炉的温度为1050～1099℃；

该钢板的化学成分为C：≤0.10wt.％、Si：≤0.10wt.％、Mn：≤0.15wt.％、P：≤0.01wt.％、S：≤0.01wt.％、Al_s：≤0.015wt.％、N：≤0.006wt.％、B/N(摩尔比)：0.81～1.10；

该钢板至少具有以下性能之一：晶粒度为5.5～6.5级，晶粒尺寸为22～35μm，铁素体的体积分数大于90％，屈服强度低于260MPa，抗拉强度低于370MPa，延伸率高于45％。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：该钢板的终轧温度比未加硼低碳钢的奥氏体向铁素体的相变点低40～60℃。

3、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：终轧后的板带以5～20℃/s的冷却速度冷却至560～650℃。

4、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：卷取时温度为540～630℃。

5、一种冲压加工用热轧钢板，采用转炉炼钢、LF精炼、薄板坯连铸、均热、热连轧、层流冷却和卷取步骤制造，其特征在于：

在精炼过程中控制钢液中硼和氮的摩尔比为0.81～1.10；

在连铸过程中钢液中氮含量≤60ppm；

在均热过程中，连铸坯的入均热炉的温度为900～949℃，出均热炉的温度为1050～1099℃；

该钢板的化学成分为C：≤0.10wt.％、Si：≤0.10wt.％、Mn：≤0.15wt.％、P：≤0.01wt.％、S：≤0.01wt.％、Al_s：≤0.015wt.％、N：≤0.006wt.％、B/N(摩尔比)：0.81～1.10；

该钢板至少具有以下性能之一：晶粒度为5.5～6.5级，晶粒尺寸为22～35μm，铁素体的体积分数大于90％，屈服强度低于260MPa，抗拉强度低于370MPa，延伸率高于45％。