CN102304665A - 一种汽车用钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车用钢板，其化学成分质量百分比为：0.0015%≤C≤0.004%，0.35%≤Mn≤0.65%，Si≤0.03%，0.03%≤P≤0.05%，S≤0.015%，Als：0.02-0.07%，0.005%≤Nb≤0.015%，0.0002%≤B≤0.0015%，N≤0.004%，余量为Fe和微量元素。本发明还公开了一种生产所述汽车用钢板的方法。本发明提供的一种生产汽车用钢板的方法所生产的汽车用钢板具有烘烤硬化值BH₂稳定、抗时效性能优良的特点，同时达到了节能减排的目的。提高了产品质量，可带来可观的经济效益。

Description

一种汽车用钢板及其生产方法

技术领域

 本发明属于本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种汽车用钢板及其生产方法。

背景技术

超低碳烘烤硬化钢板（CR180BH），现大量采用连续退火工艺生产，其多用于汽车工业，主要用于汽车外板件，如：发动机罩外板、翼子板、车门外板、行李箱盖板等。按CB/T20564.1一2007对同类钢种的要求，其成分为：C≤0.04%，Mn≤0.80%，Si≤0.10%，P≤0.08%，S≤0.025%，Als≥0.01%，余量为Fe。国标对其屈服强度要求180MPa≤ReL≤240MPa，抗拉强度要求Rm≥300MPa，断后伸长率要求A₈₀≥32%，n90≥0.18，r90≥1.6，烘烤硬化值BH₂≥30MPa。欧标EN10268-2006中对其成分要求为C≤0.05%，Mn≤0.70%，S≤0.50%，P≤0.06%，Al≥0.015%，其性能要求为屈服强度180MPa≤ReL≤230MPa，抗拉强度300MPa≤Rm≤360MPa，断后伸长率要求A₈₀≥34%，n90≥0.17，r90≥1.6，烘烤硬化值BH₂≥35MPa。对于该钢种通常在连续退火过程中采用高温退火（＞850℃）来控制NbC的分解，然后施加较高的快冷段冷却速率（＞45℃/s）来保持固溶碳的含量，对设备、工艺的依赖性较大，往往带来烘烤硬化值BH₂的较大波动，不利于汽车板的抗凹性能的提高。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有烘烤硬化钢板生产工艺中退火温度高，冷却速度大，烘烤硬化值BH₂波动较大，抗时效性能较差的问题，提供一种汽车用钢板及其生产方法。

根据本发明的另一个方面，提供一种汽车板用钢，其化学成分质量百分比为：0.0015%≤C≤0.004%，0.35%≤Mn≤0.65%，Si≤0.03%，0.03%≤P≤0.05%，S≤0.015%，Als：0.02-0.07%，0.005%≤Nb≤0.015%，0.0002%≤B≤0.0015%，N≤0.004%，余量为Fe和微量元素。

根据本发明的另一个方面，提供一种生产所述汽车用钢板的方法包括：将钢水通过精炼后连铸获得板坯；先将板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷；将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢，然后经平整卷取成成品。

进一步，在精炼过程中将所述钢水固溶碳含量控制在5-15ppm。

进一步，所述先将板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷包括：

将所述板坯进行加热，加热温度为1250±30℃，加热时间为3-3.5小时；

将所述板坯经过定宽压力机获得所需要的板坯宽度、再经过二辊粗轧、四辊粗轧获得中间坯；

将所述中间坯通过精轧获得热轧板；

在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性；

将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧卷。

进一步，所述热轧板的终轧温度为930±20℃、卷取温度为720±20℃；

所述层流冷却采用前段快速冷却的方式。

进一步，所述将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷包括：

将所述热轧卷经拉矫破鳞；

将所述经拉矫破鳞后的热轧卷通过连续紊流酸洗去除其表面氧化铁皮，然后经冷连轧机组进行冷轧制成冷硬卷。

进一步，所述热轧卷进行冷轧时，冷轧压下率为75-85%。

进一步，所述将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢，然后平整卷取成成品包括：

将所述冷硬卷经清洗段清洗去除其表面油污；

将所述清洗后的冷硬卷通过立式连续退火炉进行退火处理获得带钢；

将所述带钢经过平整机进行平整，然后卷取为成品。

进一步，所述退火处理包括：

将所述冷硬卷以2-5℃/s的加热速度加热至750℃-790℃；

将所述冷硬卷加热至750℃-790℃范围内后保温50-100s；

将所述经过保温后的冷硬卷先以3-15℃/s的速度冷却至625℃-665℃，再以20-50℃/s的速度冷却至360℃-400℃；

将所述冷却至360℃-400℃的冷硬卷在330-370温度范围内保温260-290s；

将经过过时效处理的冷硬卷经过终冷段冷却和水淬槽后，冷硬卷温度控制在≤40℃。

进一步，所述平整机平整延伸率根据带钢厚度规格变化控制在1.2±0.3%。

本发明提供的一种汽车用钢板的生产方法是通过调整炼钢过程的固溶碳含量，在对热轧、冷轧和连续退火等工艺进行优化的基础上生产出连续退火钢板，此钢板具有烘烤硬化值BH₂稳定、抗时效性能优良的特点。本发明不仅提高了产品质量，同时还达到了节能减排的目的。

附图说明

图1为使用本发明实施例提供的方法生产的汽车用钢板中固溶碳的内耗峰值图；

图2为使用本发明实施例提供的方法生产的汽车用钢板中NbC在铁素体中的固溶度积曲线图；

图3为使用本发明实施例提供的方法生产的汽车用钢板中金相组织示意图。

具体实施方式

本发明提供实施例一种汽车用钢板及其生产方法，通过对汽车用钢板成分的优化设计，调整和优化热轧、冷轧和退火工艺参数、平整工艺参数，成功生产出低温退火超低碳烘烤硬化汽车用钢板。该汽车板用钢的化学成分质量百分比为：0.0015%≤C≤0.004%，0.35%≤Mn≤0.65%，Si≤0.03%，0.03%≤P≤0.05%，S≤0.015%，Als：0.02-0.07%，0.005%≤Nb≤0.015%，0.0002%≤B≤0.0015%，N≤0.004%，余量为Fe和其他微量元素。

本发明实施例还提供一种生产该汽车用钢板的方法包括：

步骤S1、将钢水通过精炼后连铸获得板坯。在精炼过程中将所述钢水固溶碳含量控制在5-15ppm。

步骤S2、将板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷。

步骤S3、将热轧卷通过冷轧获得冷硬卷。

步骤S4、将冷硬卷经过连续退火处理获得带钢，然后经平整卷取成成品。

其中，步骤S2将板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷包括以下步骤：

步骤S21、将板坯进行加热，加热温度为1250±30℃，板坯加热时间为3-3.5小时。

步骤S22：将板坯经过定宽压力机获得所需要的板坯宽度、再经过二辊粗轧、四辊粗轧获得中间坯。

步骤S23：在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性。

步骤S24：将中间坯经过精轧机组获得热轧板。终轧温度为930±20℃。

步骤S25：将热轧板经层流冷却后通过卷取机卷取成热轧卷。热轧板通过层流冷却卷取成卷，层流冷却采用前段快速冷却的方式。卷取温度为720±20℃。

步骤S3、将热轧卷通过冷轧获得冷硬卷包括以下步骤：

步骤S31：将热轧卷经拉矫破鳞；

步骤S32：将经拉矫破鳞后的热轧卷通过连续紊流酸洗去除其表面氧化铁皮，然后经冷连轧机组进行冷轧制成冷硬卷。热轧卷进行冷轧时，冷轧压下率为75-85%。

步骤S4、将冷硬卷经过连续退火处理获得带钢，然后平整卷取成成品包括以下步骤：

步骤S41：将冷硬卷经清洗段清洗去除其表面油污。

步骤S42：将清洗后的冷硬卷通过立式连续退火炉进行退火处理获得带钢。该步骤具体是：将冷硬卷以2-5℃/s的加热速度加热至750℃-790℃；将冷硬卷加热至750℃-790℃范围内后保温50-100s；将经过保温后的冷硬卷先以3-15℃/s的速度冷却至625℃-665℃；再以20-50℃/s的速度冷却至360℃-400℃；将冷却至360℃-400℃的冷硬卷在330℃-370℃温度范围内保温260-290s；将经过过时效后的冷硬卷经终冷段冷却至室温（≤40℃），从而获得带钢。

连续退火炉内各段的温度如下表1所示:

表1

加热段/℃	均热段/℃	缓冷出口/℃	快冷出口/℃	过时效/℃
					750-790	750-790	625-665	400－420	360-390

步骤S43：将所述带钢经过平整机进行平整，然后卷取为成品。该步骤具体是：为了消除汽车用钢板拉伸实验时的屈服平台，防止钢板成品在冲压成形过程中出现吕德斯带缺陷和提高产品的抗时效性能，为烘烤硬化值BH₂的产生提供所需的初始位错密度，本发明采用1.2±0.3%平整延伸率来进行控制。

利用本发明提供的一种生产汽车用钢板的方法生产的汽车用钢板屈服强度ReL平均在230.5MPa左右，抗拉强度Rm平均在353.7MPa左右，烘烤硬化值BH₂控制在40~50MPa。

目前汽车板用钢的常规生产工艺为Nb微合金化钢板，在连续退火过程中加热到850℃以上，使得NbC析出物充分固溶和分解，然后在快冷段，加以较快的冷却速度（通常＞40℃/s），因此，连续退火线的冷却介质（H₂含量）和冷却风机功率有较高的要求。

本发明通过合理的冶炼工艺来控制钢基体中的化学成分，使得基体中的固溶碳含量控制在5-15ppm，这部分固溶碳一直保持到最终成品中，同时由图1汽车用钢板中NbC在铁素体中的固溶度积曲线图中可以明确看出，有部分NbC固溶和分解，提高了基体的固溶碳含量，从而得到较高的烘烤硬化值BH₂。

利用内耗仪测定的固溶碳的内耗峰值如图2所示，通过内耗可以间接的测量出基体中固溶碳的含量。

烘烤硬化值BH₂的大小取决于它的组织控制，其中固溶的C、N原子数量起了决定性的作用，固溶量越多，烘烤硬化值BH₂越大。此外，如图3所示，从钢板的金相组织示意图中可以清楚的看到通过完全退火后获得的等轴晶粒。等轴晶粒大小和位错密度有一定作用，晶粒越细，烘烤硬化值BH₂越好，位错密度越大，烘烤硬化值BH₂的时效时间越短。但是通常在汽车用钢板冲压成形过程中预变形量不大，因此对位错密度影响不明显。可以说在超低碳钢中，最主要的影响因素是固溶C原子的数量。对于Nb微合金化的超低碳BH钢，当Nb、C原子比Nb/C＜1时，退火工艺参数对NbC、Nb（N,C）等析出物会影响到基体中固溶碳的含量，从而影响烘烤硬化钢的烘烤硬化值BH₂。例如当热轧卷取温度调整为700℃±20时，使屈服强度稳定控制在230MPa左右，提供了初始晶粒度准备，根据NbC在奥氏体中的固溶度积可以计算并证明NbC已充分析出。

因此与现有的汽车用钢板常用的生产工艺相比，本发明提供的生产方法直接对固溶碳含量控制在5-15ppm的基体进行连续退火处理，所以对退火工艺控制窗口要求有所降低，在达到目标性能范围内，可以采用较低的退火温度范围（750℃-790℃），并且不需要使用高的冷却介质（H₂含量）和较高的风机功率，从而达到节能减排的目的。

本发明提供的一种汽车用钢板及其生产方法通过优化成分设计，调整和优化热轧、冷轧和退火工艺参数、平整工艺参数，成功生产出低温退火超低碳烘烤硬化汽车用钢板。通过调整炼钢过程的固溶碳含量，在对热轧、冷轧和连续退火等工艺进行优化的基础上，所生产的连续退火钢钢板具有烘烤硬化值BH₂稳定、抗时效性能优良的特点，同时达到了节能减排的目的。提高了产品质量，可带来可观的经济效益。为了使本发明的目的，技术方案和优点描述的更清晰，以下结合具体的实例加以说明。

根据在本发明中提供的一种生产汽车用钢板的方法生产的汽车用钢板，其生产的汽车用钢板化学成分质量百分比为：C：0.003%，Mn：0.45%，Si：0.02%，P：0.04%，S：0.01%，Als：0.05%，Nb：0.009%，B：0.001%，N：0.003%，余量为Fe和其他微量元素。该汽车板用钢的生产工艺为先将钢水进行精炼后连铸获得板坯，再对板坯进行加热，板坯加热温度为1256℃，加热时间为3.2小时，终轧温度为928℃。然后通过连续紊流酸洗去除其表面氧化铁皮，经冷连轧机冷轧获得冷硬卷，冷轧压下率为75%。冷硬卷最后进入立式连续退火炉退火、平整处理（平整延伸率为1.1%）后，最后获得规格为0.8×1250mm的汽车用钢板。其退火工艺各段温度、压下率、卷取温度及力学性能如表2（0.8×1250mm汽车用钢板的其退火工艺各段温度、压下率、卷取温度及力学性能）所示。

表2

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车用钢板，其特征在于，其化学成分质量百分比为：

0.0015%≤C≤0.004%，0.35%≤Mn≤0.65%，Si≤0.03%，0.03%≤P≤0.05%，S≤0.015%，Als：0.02-0.07%，0.005%≤Nb≤0.015%，0.0002%≤B≤0.0015%，N≤0.004%，余量为Fe和微量元素。

2.一种生产如权利要求1所述汽车用钢板的方法，其特征在于，包括：

将钢水通过精炼后连铸获得板坯；

将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷；

将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；

将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢，然后经平整卷取成成品。

3.如权利要求2所述的一种汽车用钢板的生产方法，其特征在于：

在精炼过程中将所述钢水固溶碳含量控制在5-15ppm。

4.如权利要求2所述的一种汽车用钢板的生产方法，其特征在于，所述将板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷包括：

将所述板坯进行加热，加热温度为1250±30℃，加热时间为3-3.5小时；

将所述板坯经过定宽压力机获得所需要的板坯宽度、再经过二辊粗轧、四辊粗轧获得中间坯；

将所述中间坯通过精轧获得热轧板；

在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性；

将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧卷。

5.如权利要求4所述的一种汽车用钢板的生产方法，其特征在于：

所述热轧板的终轧温度为930±20℃、卷取温度为720±20℃；

所述层流冷却采用前段快速冷却的方式。

6.如权利要求2所述的一种汽车用钢板的生产方法，其特征在于，所述将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷包括：

将所述热轧卷经拉矫破鳞；

将所述经拉矫破鳞后的热轧卷通过连续紊流酸洗去除其表面氧化铁皮，然后经冷连轧机组进行冷轧制成冷硬卷。

7.如权利要求6所述的一种汽车用钢板的生产方法，其特征在于：

所述热轧卷进行冷轧时，冷轧压下率为75-85%。

8.如权利要求2所述的一种汽车用钢板的生产方法，其特征在于，所述将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢，然后平整卷取成成品包括：

将所述冷硬卷经清洗段清洗去除其表面油污；

将所述清洗后的冷硬卷通过立式连续退火炉进行退火处理获得带钢；

将所述带钢经过平整机进行平整，然后卷取为成品。

9.如权利要求8所述的一种汽车用钢板的生产方法，其特征在于，所述退火处理包括：

将所述冷硬卷以2-5℃/s的加热速度加热至750℃-790℃；

将所述冷硬卷加热至750℃-790℃范围内后保温50-100s；

将所述经过保温后的冷硬卷先以3-15℃/s的速度冷却至625℃-665℃，再以20-50℃/s的速度冷却至360℃-400℃；

将所述冷却至360℃-400℃的冷硬卷在330-370温度范围内保温260-290s；

将经过过时效处理的冷硬卷经过终冷段冷却和水淬槽后，冷硬卷温度控制在≤40℃。

10.如权利要求8所述的一种汽车用钢板的生产方法，其特征在于：

所述平整机平整延伸率根据带钢厚度规格变化控制在1.2±0.3%。

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