CN101796210B - 生产适于热机械成型的定制板坯的涂覆钢带材的制备方法,如此制备的带材和这样的涂覆带材的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂覆钢带材的制备方法，该带材用于生产适于热机械成型的定制板坯。根据本发明，所述方法包括下面步骤：提供热轧钢带材；用金属涂层涂覆该带材；冷轧该带材从而使该带材获得沿其长度方向变化的厚度，具有至少较厚部分和较薄部分，使得可从该带材切割出连续变截面辊轧板(TRB)。本发明还涉及如此制备的钢带材和这样的钢带材的用途。

Description

生产适于热机械成型的定制板坯的涂覆钢带材的制备方法,如此制备的带材和这样的涂覆带材的用途
技术领域
本发明涉及涂覆钢带材的制备方法，该带材用于生产适于热机械成型的定制板坯(tailored blank)。本发明还涉及这样的涂覆带材用于制造具有高机械性能的产品的用途。
背景技术
本领域中已知通过板坯的热机械成型例如通过首先将板坯热拉延成产品并然后快速冷却该产品使钢产品成形。以这种方式，因快速冷却而获得具有高机械性能的产品。为防止产品在热拉延期间氧化，用金属涂层例如铝或锌覆盖板坯。通常从热浸涂覆有金属涂层的钢带材切割出片材。
这样的产品通常用于汽车工业，在汽车工业中存在使用具有较好机械性能的较轻产品即所谓“定制产品”的趋势。已提出使用所谓的拼焊板(TWB)用于上文所述的热机械成型。TWB由焊接成一个板坯的两个或更多个板坯构成，其中所述两个或更多个板坯具有不同性能，例如不同的组成和/或不同的厚度。
然而，发现使用涂覆的TWB用于热拉延存在问题。制备TWB的板坯当然涂覆有金属涂层，但由于这些板坯焊接形成TWB，两个或所有板坯的边缘均受到影响，此外，TWB的焊缝不具有涂层，这可在热成形期间导致问题例如氧化。
发明内容
本发明的一个目的是提供制备涂覆带材的方法，可使用定制板坯的热成形从所述涂覆带材制造定制产品。
本发明的另一个目的是提供涂覆带材，可使用定制板坯的热成形从所述涂覆带材制造定制产品。
本发明的又一目的是将如此提供的涂覆带材用于制造具有高机械性能的定制产品。
根据本发明，可通过使用生产适于热机械成型的定制板坯的涂覆钢带材的制备方法实现一个或多个这些目的，所述方法包括下面步骤：
·提供热轧钢带材；
·用金属涂层涂覆该带材；
·冷轧该带材从而使该带材获得沿其长度方向变化的厚度，该带材具有至少较厚部分和较薄部分，使得可从该带材切割出连续变截面辊轧板(TRB)。
通过使用该方法，提供了在其整个长度上具有涂层的、厚度变化的带材，并且可从该带材切割出定制板坯，即所谓的连续变截面辊轧板(TRB)。这样的TRB具有至少一个较厚部分和一个较薄部分，以及在每个较厚和较薄部分之间的部分，该部分的厚度从较厚部分逐渐变化到较薄部分。根据本发明的方法具有大的优点：从该带材制备的TRB因不存在焊缝而在它们的全部表面上涂覆有金属涂层，因此这样的TRB直接适用于热成形例如产品的热拉延。
在连续变截面辊轧板中，较薄部分比较厚部分的厚度薄至少15％，并且典型地，较薄部分比较厚部分的厚度薄至少约30％。切割出大量TRB的该带材因此具有有意施加的厚度变化。该带材因而具有沿带材长度重复的两种或更多种不同厚度。
根据优选实施方案，进行冷轧从而使较厚部分获得小于15％的厚度减薄且较薄部分获得大于15％的厚度减薄。使得较厚部分获得小于15％的厚度减薄的冷轧具有使轧制力保持相对低的优点。
能够在热轧钢带材具有变化厚度之前将该带材冷轧。以这种方式，热轧钢可具有用于冷轧的所需的起始厚度，从而提供具有变化厚度的带材。
根据优选实施方案，使用铝或铝合金的浴液通过热浸涂覆来提供金属涂层，所述铝合金优选地是由2-4重量％铁和任选的8-12重量％硅、余量的铝和不可避免的杂质构成的铝合金，更优选是由2-3.5重量％铁和9-10重量％硅、余量的铝和不可避免的杂质构成的铝合金。以这种方式，在带材上提供了基于铝的合适涂层，该涂层适于由该带材制备的产品的热成形。
根据另一个优选实施方案，使用锌或锌合金的浴液通过热浸涂覆提供金属涂层，所述锌合金优选是由0.3-4.0重量％镁和0.05-6.0重量％铝、任选的最多0.2重量％的一种或多种附加元素、余量的锌和不可避免的杂质构成的锌合金。以这种方式，在带材上提供了基于锌的合适涂层，该涂层适用于由该带材制备的产品的热成形。优选地，该锌合金由0.3-2.3重量％Mg和0.6-2.3重量％Al、余量的锌和不可避免的杂质构成，或者由1.6-2.3重量％Mg和1.6-2.3重量％Al、余量的锌和不可避免的杂质构成。发现这些组成以低于通常的厚度提供了非常良好的保护。
优选地，该钢带材具有以重量％计的下面组成：0.15＜C＜0.5，0.5＜Mn＜3.0，0.1＜Si＜0.5，0.01＜Cr＜1.0，Ti＜0.2，Al＜0.1，P＜0.1，Nb＜0.1，N＜0.01，S＜0.05，0.0005＜B＜0.015，不可避免的杂质，余量的Fe。采用这种组成提供的钢带材非常适合于热成形从这种钢带材切割出的连续变截面辊轧板。
更优选地，该钢带材具有以重量％计的下面组成：0.15＜C＜0.40，0.8＜Mn＜1.5，0.1＜Si＜0.35，0.01＜Cr＜1.0，Ti＜0.1，Al＜0.1，P＜0.05，Nb＜0.05，N＜0.01，S＜0.03，0.0005＜B＜0.010，不可避免的杂质，余量的Fe。这种组成提供的钢带材甚至更好地用于从这种钢带材制成的连续变截面辊轧板的热成形。
最优选地，该钢带材具有以重量％计的下面组成：0.15＜C＜0.25，01.0＜Mn＜1.5，0.1＜Si＜0.35，0.01＜Cr＜0.8，优选0.1＜Cr＜0.4，0.01＜Ti＜0.07，Al＜0.1，P＜0.05，Nb＜0.05，优选Nb＜0.03，N＜0.01，S＜0.03，0.0015＜B＜0.008，不可避免的杂质，余量的Fe。具有这种组成的钢带材提供了用于热成形的最佳连续变截面辊轧板。
对于上述钢组成，推荐0＜Ti-3.4*N，优选0＜Ti-3.4*N＜0.05重量％，更优选0＜Ti-3.4*N＜0.02重量％。以这种方式，存在足够的钛以按合化学计量比键合氮。如所述方程式所示，优选不存在更多的钛，这是因为过量的钛可与碳反应形成碳化钛颗粒，所述颗粒是坚硬的且因此是不希望的，因为它们可损害成形工具或导致过度磨损。
根据可能的实施方案，在将钢带材冷轧以获得变化厚度之后用金属涂层涂覆该钢带材。以这种方式，可在成形出较厚和较薄部分后涂覆该钢带材。
优选地，该带材涂覆有1-50μm厚度的金属涂层，对于锌或锌合金涂层则厚度优选为1-20μm，而对于铝或铝合金涂层则厚度优选为5-30μm。发现这些涂层厚度在产品的寿命期间为产品提供了充分的保护，并且还在产品的热成形期间提供足够的保护。
根据本发明的第二方面，提供了根据上述方法制备的带材，该带材具有200-2000mm的宽度、0.5-10mm的厚度和100-2000m的长度。优选地，该厚度变化的带材具有1-4mm的变化厚度。
根据第三方面，本发明还涉及根据上述方法提供的钢带材用于制造具有高机械性能的产品的用途，包括下面步骤：
·切割钢带材以获得至少具有较厚和较薄部分的板坯；
·将该板坯加热到高于Ac1温度的温度以便至少部分地使该板坯处于奥氏体相；
·将该板坯成型从而获得产品；
·优选以高于临界冷却速率的冷却速率，快速冷却该产品，从而赋予该产品高机械性能。
正是该用途使得热成形产品的生产商可利用根据本发明的方法提供的钢带材。为提供高的机械性能，必须将板坯加热到使得该板坯的钢将至少部分转变成奥氏体相的足够高的温度，并且在热成形后必须将该产品足够快地冷却。
作为替代方案，将根据上述方法提供的钢带材用于制造具有高机械性能的产品，包括下面步骤：
·切割钢带材以获得至少具有较厚和较薄部分的板坯；
·将该板坯成型以获得前体产品；
·将该前体产品加热到高于Ac1温度的温度以便至少部分地使该板坯处于奥氏体相；
·将该前体产品成型以获得产品；
·优选以高于临界冷却速率的冷却速率，快速冷却该产品，从而赋予该产品高机械性能。
这是热成形产品的生产商使用根据本发明方法提供的钢带材的另一种方式，其中提供另外步骤：将板坯冷成形以获得前体产品。将该前体产品加热到高于Ac1温度的温度，之后将其热成形并快速冷却。
优选地，将板坯或前体产品加热到高于950℃的温度。以这种方式，可确保板坯或前体产品会转变成奥氏体相。
根据优选实施方案，在产品成型后通过切割除去过多的板坯材料。建议在将成形的产品快速冷却之前切除过多的材料，这是因为钢由于冷却而将硬化，但在产品冷却后通常会需要切除过多的材料。
具体实施方式
将用下面实施例阐明本发明。
根据第一实施例，出发点是宽度为430mm、厚度为3.0mm和长度为例如700m的热轧钢带材。该钢带材的组成为0.226重量％C，1.17重量％Mn，0.263重量％Si，0.002重量％S，0.013重量％P，0.188重量％Cr，0.0026重量％B，0.034重量％Ti，＜0.001重量％Nb，0.049重量％Al，和0.0040重量％N。该钢类型具有至少550Mpa的Rm值。
然后通过在铝浴液中热浸涂覆将该钢带材镀铝，该铝浴液的组成为9.4重量％硅，3.0重量％铁、余量的铝与不可避免的杂质。以一般方式施加涂层；如此施加的涂层的厚度为约25μm。
在涂覆带材后，将该带材冷轧以提供具有变化厚度的带材，该带材具有较厚部分、较薄部分及在该较厚部分和较薄部分之间的过渡部分。较厚部分具有1.8mm的厚度而较薄部分具有1.2mm的厚度。较厚部分具有交替地为200mm和340mm的长度；较薄部分具有交替地为115mm和200mm的长度。过渡部分具有60mm的长度。
然后将具有变化厚度的涂覆带材以长度为1095mm的连续变截面辊轧板进行切割。可例如使用这些TRB来制备白色的车身(body)内部零件。
可按下面方式将这些TRB热机械成型。以至少5℃/s的速度将TRB加热到高于Ac1温度的温度，因而高于钢从铁素体到奥氏体的转变温度。实际上，选择950℃的温度。然后通过例如热深拉将该TRB成型为所需形式。为提供具有所需性能的成形TRB，以高于临界速度的冷却速度例如30℃/s的速度将热成形的TRB淬冷。因为该快速淬冷，钢的组织至少部分是马氏体。Rm值为约1500Mpa，伸长率Ag仍为5-6％。
根据第二实施例，出发点是宽度为620mm、厚度为4.0mm和长度为例如400m的热轧钢带材。该钢带材的组成为0.223重量％C，1.18重量％Mn，0.24重量％Si，0.004重量％S，0.012重量％P，0.212重量％Cr，0.0032重量％B，0.033重量％Ti，＜0.001重量％Nb，0.038重量％Al，和0.0038重量％N。该钢类型具有至少460Mpa的Rm值。
通过在锌浴液中热浸涂覆给该钢带材提供锌层，该锌浴液的组成为1.8重量％镁，1.8重量％铝、余量的锌与不可避免的杂质。以一般方式施加涂层；如此施加的涂层的厚度为约12μm。
在涂覆带材后，将该带材冷轧以提供具有变化厚度的带材，该带材具有较厚部分、较薄部分及在该较厚部分和较薄部分之间的过渡部分。较厚部分具有2.2mm的厚度而较薄部分具有1.5mm的厚度。较厚部分具有280mm的长度；较薄部分具有200mm的长度。过渡部分具有60mm的长度。
然后将具有变化厚度的涂覆带材以长度为例如600mm的连续变截面辊轧板进行切割。例如，可使用这些TRB来制备用于汽车工业的白色的车身内部零件。
可按下面方式将这些TRB成型。首先将该TRB通过例如深拉而成型以获得前体产品，即已大体上具有所需最终形状的产品。然后，以至少5℃/s的速度将该前体产品加热到高于Ac1温度的温度，因而高于钢从铁素体到奥氏体的转变温度。实际上，选择950℃的温度。然后通过例如热深拉将该TRB成型为所需最终形式。为提供具有所需性能的成形TRB，以高于临界速度的冷却速度例如30℃/s的速度将热成形的TRB淬冷。因为该快速淬冷，钢的组织至少部分是马氏体。Rm值为约1450Mpa，伸长率Ag仍为7-9％。
根据第三实施例，出发点是宽度为620mm、厚度为2.0mm和长度为例如500m的热轧钢带材。该钢带材的组成为0.223重量％C，1.18重量％Mn，0.24重量％Si，0.004重量％S，0.012重量％P，0.212重量％Cr，0.0032重量％B，0.033重量％Ti，＜0.001重量％Nb，0.038重量％Al，和0.0038重量％N。该钢类型具有至少460Mpa的Rm值。
通过在锌浴液中热浸涂覆给该钢带材提供锌层，该锌浴液的组成为1.8重量％镁，1.8重量％铝，余量的为锌与不可避免的杂质。以一般方式施加涂层；如此施加的涂层的厚度为约10μm。
在涂覆带材后，将该带材冷轧以提供具有变化厚度的带材，该带材具有较厚部分、较薄部分及在该较厚部分和较薄部分之间的过渡部分。较厚部分具有1.8mm的厚度而较薄部分具有1.2mm的厚度。较厚部分具有320mm的长度；较薄部分具有160mm的长度。过渡部分具有60mm的长度。
然后将具有变化厚度的涂覆带材以长度例如为600mm的连续变截面辊轧板进行切割。例如，可使用这些TRB来制备用于汽车工业的白色的车身内部零件。
可按下面方式将这些TRB热机械成型。以至少5℃/s的速度将TRB加热到高于Ac1的温度，因而高于钢从铁素体到奥氏体的转变温度。实际上，选择950℃的温度。然后通过例如热深拉将该TRB成型为所需形式。为提供具有所需性能的成形TRB，以高于临界速度的冷却速度例如30℃/s的速度将热成形的TRB淬冷。因为该快速淬冷，钢的组织至少部分是马氏体。Rm值为约1450Mpa，伸长率Ag仍为5-7％。
在将所述带材冷轧以提供具有变化厚度的带材后还可用铝合金或锌合金进行涂覆。
本领域技术人员清楚的是，所述实施例还可用于其它钢类型、用于其它热轧带材尺寸、就具有另外成型的较厚和较薄部分的带材以及用于其它涂层。本发明的范围由所附权利要求书确定。

Claims (26)

1.涂覆钢带材的制备方法，该涂覆钢带材用于生产适于热机械成型的定制板坯，该方法包括下面步骤：
·提供热轧钢带材，该带材具有200-2000mm的宽度，1-5mm的厚度和100-2000mm的长度；
·用金属涂层涂覆该带材；
·冷轧该带材从而使该带材获得沿其长度方向变化的厚度，该带材至少具有较厚部分和较薄部分，以及在每个较厚部分和较薄部分之间的部分，该部分的厚度从较厚部分逐渐变化到较薄部分，使得可从该带材切割出连续变截面辊轧板(TRB)。
2.根据权利要求1的方法，其中进行冷轧从而使较厚部分获得小于15％的厚度减薄且较薄部分获得大于15％的厚度减薄。
3.根据权利要求1或2的方法，其中在所述热轧钢带材具有变化厚度之前将该带材冷轧。
4.根据权利要求1或2的方法，其中使用铝或铝合金的浴液通过热浸涂覆提供金属涂层。
5.根据权利要求4的方法，其中所述铝合金是由2-4重量％铁和余量的铝和不可避免的杂质构成的铝合金。
6.根据权利要求4的方法，其中所述铝合金是由2-4重量％铁和8-12重量％硅、余量的铝和不可避免的杂质构成的铝合金。
7.根据权利要求6的方法，其中铝合金是由2-3.5重量％铁和9-10重量％硅、余量的铝和不可避免的杂质构成的铝合金。
8.根据权利要求1或2的方法，其中使用锌或锌合金的浴液通过热浸涂覆提供金属涂层。
9.根据权利要求8的方法，其中所述锌合金是由0.3-4.0重量％镁和0.05-6.0重量％铝、余量的锌和不可避免的杂质构成的锌合金。
10.根据权利要求8的方法，其中所述锌合金是由0.3-4.0重量％镁和0.05-6.0重量％铝、最多0.2重量％的一种或多种附加元素、余量的锌和不可避免的杂质构成的锌合金。
11.根据权利要求1或2的方法，其中所述钢带材具有以重量％计的下面组成：
0.15＜C＜0.5
0.5＜Mn＜3.0
0.1＜Si＜0.5
0.01＜Cr＜1.0
Ti＜0.2
Al＜0.1
P＜0.1
Nb＜0.1
N＜0.01
S＜0.05
0.0005＜B＜0.015
不可避免的杂质
余量的Fe。
12.根据权利要求11的方法，其中所述钢带材具有以重量％计的下面组成：
0.15＜C＜0.40
0.8＜Mn＜1.5
0.1＜Si＜0.35
0.01＜Cr＜1.0
Ti＜0.1
Al＜0.1
P＜0.05
Nb＜0.05
N＜0.01
S＜0.03
0.0005＜B＜0.010
不可避免的杂质
余量的Fe。
13.根据权利要求12的方法，其中所述钢带材具有以重量％计的下面组成：
0.15＜C＜0.25
0.8＜Mn＜1.5
0.1＜Si＜0.35
0.01＜Cr＜0.8
0.01＜Ti＜0.07
A1＜0.1
P＜0.05
Nb＜0.05
N＜0.01
S＜0.03
0.0015＜B＜0.008
不可避免的杂质
余量的Fe。
14.根据权利要求13的方法，其中0.1＜Cr＜0.4。
15.根据权利要求13或14的方法，其中Nb＜0.03。
16.根据权利要求13的方法，其中0＜T i-3.4*N。
17.根据权利要求16的方法，其中0＜T i-3.4*N＜0.05重量％。
18.根据权利要求16的方法，其中0＜T i-3.4*N＜0.02重量％。
19.根据前述权利要求1或2的方法，其中所述带材涂覆有1-50μm厚度的金属涂层。
20.根据权利要求19的方法，其中对于锌或锌合金涂层则厚度为1-20μm而对于铝或铝合金涂层则厚度为5-30μm。
21.根据前述权利要求1-20中任一项的方法提供的钢带材用于制造具有高机械性能的产品的用途，包括下面步骤：
·切割钢带材以获得至少具有较厚和较薄部分的板坯；
·将该板坯加热到高于Ac1温度的温度以便至少部分地使该板坯处于奥氏体相；
·将该板坯成型从而获得产品；
·快速冷却该产品，从而赋予该产品高机械性能。
22.根据权利要求21的用途，其中以高于临界冷却速率的冷却速率进行冷却。
23.根据前述权利要求1-20中任一项的方法提供的钢带材用于制造具有高机械性能的产品的用途，包括下面步骤：
·切割钢带材以获得至少具有较厚部分和较薄部分的板坯；
·将该板坯成型以获得前体产品；
·将该前体产品加热到高于Ac1温度的温度以便至少部分地使该板坯处于奥氏体相；
·将该前体产品成型以获得产品；
·快速冷却该产品，从而赋予该产品高机械性能。
24.根据权利要求23的钢带材的用途，其中以高于临界冷却速率的冷却速率进行冷却。
25.根据权利要求21、22、23或24的钢带材的用途，其中将板坯或前体产品加热到高于950℃的温度。
26.根据权利要求21、22、23或24的钢带材的用途，其中在产品成型后通过切割除去过多的板坯材料。
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