CN102011056A

CN102011056A - 一种屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板及其制备方法

Info

Publication number: CN102011056A
Application number: CN 201010501965
Authority: CN
Inventors: 朱达炎; 陈麒琳; 毛新平; 王湘飞
Original assignee: GUANGZHOU ZHUJIANG STEEL Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU ZHUJIANG STEEL Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-04-13

Abstract

本发明提供了一种屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板及其制备方法，该方法采用薄板坯连铸连轧流程、冷轧、退火、精整等流程制备而成。其中，精炼后钢水的主要化学成分为：C：0.03～0.07wt.％、Si：≤0.35wt.％、Mn：0.35～1.2wt.％、P：≤0.020wt.％、S≤0.010wt.％、Cr：0.25～0.80wt.％、Ti：0.04～0.12wt.％，其余为Fe和不可避免的残余元素；所述退火工艺中，在500℃至A₁转变点的温度范围内使所述钢材在罩式退火炉中退火。所制备的屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板具有合金元素价格低廉、成分单一、且屈服强度超过550MPa，同时具有良好的可加工性能等优点。

Description

一种屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板及其制备方法。

背景技术

采用高强度钢来减薄钢板使用厚度是汽车轻量化的一个主要研究方向，采用高强度钢材可以节约制造成本，同时能够减低运输过程的单位油耗，显著提高运输效率。结构件和加强件是重要的安全防护件，因此希望它具有高的冲击吸收能力，当然，它必须具有良好的成形性能。

目前，对高强度冷轧钢板有较多的研究，一般汽车结构用冷轧钢板多采用添加微合金元素的高强度低合金钢。微合金化的高强度低合金钢多为低碳钢，添加Nb、Ti、V、B等微合金元素，在热循环和热应变作用下，通过碳、氮化物的溶解和析出机制，主要强化机理为析出强化来获得较高强度。

有关添加微合金元素的高强度低合金高强钢的发明很多，例如，CN101538680一种生产屈服强度600MPa级高强钢的方法。用转炉或电炉冶炼，其成分含量质量百分数为0.03～0.08％C，0.20～0.50％Si，1.0～1.5％Mn，0.06～0.10％Ti，0.02～0.08％Nb，0.02～0.06％Al，限制元素S≤0.008％，N≤0.008％，P≤0.04％，余量为Fe。该发明生产的高强钢的屈服强度范围在590MPa～660MPa，板材厚度范围为1.4～9.0mm。由于受到热轧机组厚度方面的限制，采用热轧生产的钢板的厚度一般较厚，随着钢板强度的提高，可供的热轧钢板的极限厚度也随之增厚。为了适应钢板减薄的需求，需求开发厚度较薄的高强度冷轧钢系列。同时，热轧钢板的表面质量、尺寸精度与冷轧钢板相差较多，无法互相代替，因此没有可比性。

JP 57085963涉及一种热镀锌的析出强化钢，该钢种经热轧、700℃卷取、冷轧，然后热镀锌，于800-900℃退火，该发明加入了0.05-0.20％Ti和0.01-0.10％Nb作为强化元素。KR2006036559涉及一种冷轧析出强化钢板，该钢种经Ar3以上温度热轧，两段冷却到520-570℃卷取，冷轧压下率不低于50％，于800-820℃退火，成品为高强度低合金析出强化钢。该钢板的化学成分也加入较多的微合金元素：Ti：0.03-0.06％、Nb：0.03-0.06％、V：0.01-0.04％。

公开号CN 101376944A一种高强度高屈强比冷轧钢板及其制造方法。该方法中，将以重量百分比计包括：C：0.08～0.14.％、Si：0.4～1.0％、Mn：1.2～2.0％、P：≤0.03％、S：≤0.02％、Al：0.02～0.06％、Nb：0.01～0.03％，其余为Fe和不可避免的残余元素；以及在上述成分中再添加0.01～0.05％Ti，该发明中加入了昂贵的合金元素Nb，并复合加入了0.01～0.05％Ti，合金成本高。

而通常冷轧高强钢采用连续退火炉退火，采用连续退火可以比较容易生产，但也存在以下缺点：

1.连续退火炉投资大、退火工艺复杂，特别是需要有快速冷却等工艺，对生产线的自动化和操作人员要求高，工艺操作困难。

2.连续退火线一般要求批量大、连续生产，对于没有连续退火线或受连续退火线生产尺寸规格的限制的钢种，罩式退火可以小批量、多规格、多品种生产。

针对现有技术的不足，本发明通过添加少量、单一、价格低廉的微合金元素Ti的情况下，结合通过控制轧制和冷却条件以及冷轧和罩式退火工艺，可开发出一种屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板，该钢板完全满足汽车制造业对高强度钢的要求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题之一在于提供上述屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板的制备方法。

本发明另一需要解决的技术问题在于提供一种屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板，该钢合金元素价格低廉、成分单一、且屈服强度超过550MPa，同时具有良好的可加工性能。

解决本发明的上述技术问题的技术方案如下：

一种制备屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板的方法，采用薄板坯连铸连轧流程，主要包括如下步骤：电炉或转炉冶炼、精炼，薄板坯连铸、连铸坯均热、均热、热连轧、层流冷却、卷取、冷轧、退火、精整；

其中，精炼后钢水的主要化学成分为：C：0.03～0.07wt.％、Si：≤0.35wt.％、Mn：0.35～1.2wt.％、P：≤0.020wt.％、S≤0.010wt.％、Cr：0.25～0.80wt.％、Ti：0.04～0.12wt.％，其余为Fe和不可避免的残余元素；

所述退火工艺中，在500℃至A₁转变点的温度范围内使所述钢材在罩式退火炉中退火和对罩式退火后的钢材进行不大于1％的精整量。

优选地，所述退火工艺中，退火温度为580-670℃。

优选地，所述冷轧工艺中，冷轧压下量＞20％；更优选地，所述冷轧压下量为20～35％。

优选地，所述的连铸连轧工艺中，铸坯入炉温度为900～1000℃、出炉温度为1100～1180℃、终轧温度为870～930℃、卷取温度为500～650℃；更优选地，所述卷取温度为580～640℃。

本发明所提供的屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板，是由上述方法制备得到的，其显微组织为铁素体，延伸率至少为8％。

优选地，所述屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板的精炼后钢水的主要化学成分为：C：0.04～0.065wt.％、Si：≤0.20wt.％、Mn：0.40～0.8wt.％、P：≤0.020wt.％、S≤0.010wt.％、Cr：0.30～0.50wt.％、Ti：0.05～0.08wt.％。

本发明所述屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板的各个化学成分的作用分析如下：

C：碳的范围为0.03wt.％至0.07wt.％，为增强钢板强度添加C，加大C的含量可增加钢板的抗拉强度，同时与钢中的微量元素如Ti等形成TiC析出物对强度有增强效果，但当加入过量的C时，钢材的可加工性和焊接性能会下降，因此C量小于0.07wt.％。

Si：硅被有效地用于对钢水脱氧和强化固溶体，但过量的Si会降低可焊接性、涂覆性和可成型性能，因此，可加入量最多至0.35wt.％的量的Si。

Mn：锰被有效地用于强化固溶体，并且在增加钢材强度和热轧可加工性方面很重要。然而，由于会形成MnS，Mn也会妨碍钢材的延展性和可加工性。少量的Mn对于可加工性是有利的，但也会导致钢材强度不足。因此，可加入至少0.35wt.％的量的Mn以达到所需的强度。另一方面，Mn是一种昂贵的金属元素，过量的Mn会降低经济效率，并对焊接和成形有害。因此，可加入最多至1.2wt.％的量的Mn。

P：P会造成钢材的中心偏析。因此，大量的P会降低可焊接性和可成形性。因此，可加入最多至0.02wt.％的量的P。

S：S与钢材中的Mn结合时，它们会形成非金属夹杂物，对机械性能影响大，因此，S的加入量控制在最多至0.01wt.％。

Cr：铬可提高钢的强度和硬度以及耐磨性。铬加入钢中能显著改善钢的高温抗氧化性，显著提高钢的淬透性，改善钢的抗回火稳定性。Cr含量低于0.3wt.％时，其改善强度等性能较差，高于0.8wt.％时，对钢的淬透性、延迟断裂性不利。因此，Cr的加入量控制在0.3～0.8wt.％。

Ti：钛可延迟铁素体的再结晶，并且可与钢材的C与N结合而被沉淀析出，由此增强钢板的强度，为获得所需强度，可加入0.04～0.12wt.％的Ti。

本发明的钢材含有上述组分，其余组分为Fe和不可避免的杂质。特别的，任选可加入合金元素以改善具有良好加工性的钢材的特征，在此，即便是向该冷轧钢板的组成中加入了本发明的实例实施方案中未述及的合金元素，也不应解释为该合金元素偏离了本发明的范围。

总的来说，热轧工艺采用控轧控冷技术，特别地，采用较高的终轧温度，有利于热轧过程中轧制稳定性、保证良好的板型及厚度公差控制以有利于后续冷轧工艺的顺行，同时采用较合理的卷取温度，有利于获得细小的TiC析出物颗粒；选择较低的冷轧压下率有利于减少冷轧轧制抗力、降低冷轧成本。钢卷在罩式退火炉中退火，而相对于通常冷轧高强钢采用连续退火炉退火，连续退火炉投资大、退火工艺复杂，特别是需要有快速冷却等工艺，工艺操作困难；同时采用较低的退火温度，在相对较低的温度范围内进行罩式退火，微合金元素Ti的碳、氮化物不会粗化以保证强度的稳定性，从而节省能源并提高了退火效率。低的退火温度还能提高炉子的使用寿命。

本发明所述屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板具有以下优点：

1、本发明采用单一的Ti微合金化技术，Ti元素相对于其他微合金化元素资源更丰富、价格更低，产品成本低、竞争力强，生产效率高。

2、本发明属于低碳钢(C：0.03～0.07wt.％)，碳当量比一般冷轧高强钢低，同时加入Ti微合金元素可改善钢材的焊接性能。

3、本发明所述屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板在较少的冷轧压下量，较低温度下罩式退火，生产过程控制简单，且屈服强度超过550MPa，同时具有良好的可加工性能。

附图说明

图1是本发明所述550MPa级高强度冷轧钢板的金相组织照片。

具体实施方式

以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。

根据本发明设定的化学成分范围，下述屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板及其制备方法的实施例都通过以下具体工艺流程：主要以化学成分C，Si，Mn，S，P和Fe为原料，进行电炉或者转炉冶炼、精炼过程对钢水进行合金化处理(添加少量Cr、Mn、Ti合金)、薄板坯连铸、铸坯直接加热/均热、热连轧、轧后层流水冷却、卷取、酸洗、冷轧、退火、精整等流程制备而成。

所述退火工艺中，在500℃至A₁转变点的温度范围内使所述钢材在罩式退火炉中退火，并对罩式退火后的钢材进行不大于1％的精整量。所制到的述屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板显微组织为铁素体，延伸率大于等于8％，请参见图1所示的金相组织照片。

以下是本发明实施例1-6的具体说明。

表1本发明实施例1-6的钢材的主要化学成分

实施例	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ti
								实施例1	0.03	0.35	1.2	0.012	0.006	0.30	0.04
实施例2	0.07	0.10	0.35	0.008	0.002	0.45	0.06
								实施例3	0.045	0.03	0.5	0.020	0.005	0.80	0.12
实施例4	0.04	0.20	0.8	0.01	0.004	0.50	0.05
								实施例5	0.052	0.10	0.5	0.009	0.005	0.40	0.08
实施例6	0.065	0.05	0.4	0.012	0.003	0.30	0.06

表2本发明实施例1-6的工艺参数

表3本发明实施例1-6的力学性能

如表3所示，化学组成和生产条件满足本发明条件的本发明实施例1-6获得分别为至少550MPa的屈服强度、至少8％的延伸率，本发明的实施例在弯曲过程中不开裂，因此可制造具有可加工性的高强度冷轧钢板。

实施例4-6为优选方案，优选各工艺参数最终所得到的产品性能不仅满足强度的需求，屈服强度稳定控制在560-600MPa，同时延伸率稳定控制在18％以上，在材料的使用过程中有较理想的成型性能。

Claims

1.一种制备屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板的方法，其特征是，采用薄板坯连铸连轧流程，主要包括如下步骤：电炉或转炉冶炼、精炼，薄板坯连铸、连铸坯均热、均热、热连轧、层流冷却、卷取、冷轧、退火、精整；

所述退火工艺中，在500℃至A1转变点的温度范围内使所述钢材在罩式退火炉中退火。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述冷轧工艺中，冷轧压下量＞20％。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是，所述冷轧压下量为20～35％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述退火温度为580-670℃。

5.根据权利要1-4任一项所述的制备方法，其特征是，所述的连铸连轧工艺中，铸坯入炉温度为900～1000℃、出炉温度为1100～1180℃、终轧温度为870～930℃、卷取温度为500～650℃。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是，所述卷取温度为580～640℃。

7.一种由权利要求1-6任一项所述方法制备的屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板，其显微组织为铁素体，延伸率至少为8％。

8.根据权利要求7所述的屈服强度550MPa级高强度冷轧钢板，其特征是，所述精炼后钢水的主要化学成分为：C：0.04～0.065wt.％、Si：≤0.20wt.％、Mn：0.40～0.8wt.％、P：≤0.020wt.％、S≤0.010wt.％、Cr：0.30～0.50wt.％、Ti：0.05～0.08wt.％。