CN102409252A - 一种超高强度冷轧钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高强度冷轧钢板及其制造方法，以质量百分比计含有0.05～0.08％C、0.10～0.40％Si、0.50～1.0％Mn、0.008～0.030％P、S≤0.006％、0.08～0.20％Ni、0.20～0.55％Cu、0.30～0.60％Cr、0.015～0.045％Al、0.06～0.13％Ti，余量为Fe以及不可避免的杂质。经冶炼、浇铸成板坯后热轧，板坯在1250℃以上加热，精轧开轧在980～1100℃的温度范围内进行，终轧在880～950℃温度范围内进行终轧，卷取在580～690℃温度范围内进行；冷轧压下率控制在50～70％，冷轧后在连续退火机组进行退火，退火温度在690～800℃。
Description
技术领域
本发明属于高强钢生产技术领域，特别涉及一种超高强度冷轧钢板及其制造方法。
背景技术
高强度钢板由于在保证强度的情况下，可有效地减轻自重，已经引起了业内的广泛关注。这类钢主要应用在高速火车车厢、特种集装箱、汽车的制造上，在提速、增加装载量、延长设备使用寿命和降低能耗成本都起着重要的作用。在结构轻量化的过程中，设计人员最担心的是刚度的下降。对不普通高强钢，这一问题非常突出，因为轧制缺陷较多的钢板在车辆使用过程中很容易在低于屈服极限的疲劳应力下失效，即产生疲劳裂纹。屈服强度700MPa级超高强度钢板的屈服极限是普通高强钢的2倍以上，所以即使板厚适当减薄后弯曲界面模量下降，结构强度仍然可以抵抗最大正应力。该产品在要求高的强度的同时要求良好的耐腐蚀性能、成形性能和焊接性能，是该类产品中强度级别最高、技术难度最大的产品。近几年，国内一些钢厂宝钢、鞍钢、珠钢等都相继开发出了这种热轧高强度钢板产品，但是超高强度冷轧钢板尚没有得到普遍应用，市场急需价格合理、性能优良的产品。
经过查新检索到如下有关超高强度冷轧钢板的专利：
专利公开号为CN 1386139A的“超高强度冷轧钢板及其制造方法”的专利中，虽然屈服强度达到800MPa以上，但是其在后续的退火过程中需要采用快冷的连续退火设备，增加了制造成本。
2009年公开的“一种高强度冷轧连续退火用TRIP钢板及其制备方法”(专利公开号为CN 101363102A)的专利中，虽然屈服强度在600MPa以上，且具有良好的延伸率，但是不能满足集装箱、汽车等行业的轻量化要求。
2009年公开的“一种超高强度冷轧耐候钢板及其制造方法”(专利公开号为CN 101376950A)的专利中，该方法制造的钢板的化学成分如下：C：0.09～0.16％、Si：0.20～0.60、Mn：1.00～2.00、P：≤0.030、S≤0.015、N≤0.008、Al：0.02～0.06、Cu：0.20～0.40.、Cr：0.40～0.60、Mo：0.05～0.25、Nb+Ti：0.04～0.08、其它为Fe和不可避免的杂质。本发明采用的成分设计与该发明有明显的差别，且性能水平相当。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的第一个目的在于提供一种超高强度冷轧钢板，另一个目的在于提供这种超高强度冷轧钢板的制造方法。
本发明为了实现上述目的的手段如下：
(1)一种超高强度冷轧钢板，其特征在于：以质量百分比计含有0.05～0.08％C、0.10～0.40％Si、0.50～1.0％Mn、0.008～0.030％P、S≤0.006％、0.08～0.20％Ni、0.20～0.55％Cu、0.30～0.60％Cr、0.015～0.045％Al、0.06～0.13％Ti，余量为Fe以及不可避免的杂质。
(2)一种超高强度冷轧钢板的制造方法，经冶炼、浇铸成板坯后热轧，其特征在于：
a)在热连轧生产线上生产，板坯在1250℃以上加热，精轧开轧在980～1100℃的温度范围内进行，终轧在880～950℃温度范围内进行，卷取在580～690℃温度范围内进行；
b)热轧后的钢板经酸洗后在冷轧机上进行冷轧，冷轧压下率控制在50～70％。冷轧后在连续退火机组进行退火，退火温度在690～800℃。
本发明所以选择以上合金元素种类及其含量是因为：
C元素是强化元素。除了具有固溶强化作用以外，与Ti形成细小的碳化物，也能够作为析出强化使用。本发明中限定C的含量在0.05-0.08％。
Si是炼钢脱氧的必要元素，具有一定固溶强化的作用。低于0.10％，冶炼成本增加，高于0.40％，易于导致热轧钢板表面粗糙，并最终影响冷轧板的表面质量，因此控制其在范围在0.10％～0.40％。
Mn具有较强的固溶强化作用，能显著降低钢的相变温度，细化钢的显微组织，是重要的强韧化元素，但Mn含量过多会使淬透性增大，从而导致可焊性和焊接热影响区韧性恶化，所以将其含量控制在0.50～1.0％。
P是对强度升高有效且对耐候性提高有益的元素，但对于屈服强度超过700MPa的超高强度钢板的制造，可能会引起板坯脆化，焊接性也会恶化，因此本发明P的含量控制在0.008～0.030％。
S与钢种Mn形成MnS，该硫化物容易变形，通过轧制而变长，从而是钢材的弯曲性和加工性劣化。特别是高强度钢材，为了改善裂纹敏感性，尽量越少越好，本发明控制在0.006％以下。
Al是脱氧元素，可以作为AlN形成元素，有效地细化晶粒，为了达到很好的脱氧效果，本发明的Al含量的范围为0.015～0.045％。
Ni对钢的强度贡献较小，但钢中添加适当的Ni能显著改善钢的韧性，尤其是能显著提高钢的低温韧性，还能防止板坯加热时表面Cu裂纹现象。为控制成本，本发明限定Ni的含量控制在0.08～0.20％。
Cu作为保证耐腐蚀性能的主要元素，其达到0.20％时，作用已接近饱和，而超过0.55％成本升高过多，所以限定其范围在0.20％～0.55％。
Cr作为耐大气腐蚀元素与Cu配合使用，必要的量是0.30％，超过0.60％成本增加过多，因此限定其含量范围为但0.30～0.60％。
Ti在本发明中是重要的微合金强化元素，不但可以有效细化晶粒外，而且能与C和N形成细小的碳化物和氮化物或碳氮化物，具有很高的沉淀强化作用，可大幅度提高钢板强度。低于0.06％，沉淀强化作用不足，过高对连铸的影响会增大，会导致铸坯裂纹发生率的上升，因此限定其范围为0.06～0.13％。
一种超高强度冷轧钢板的制造方法，其包括如下步骤，：
a)冶炼、浇铸成板坯，其化学成分重量百分比：
0.05～0.08％C、0.20～0.40％Si、0.50～1.0％Mn、0.008～0.030％P、S≤0.006％、0.08～0.20％Ni、0.20～0.55％Cu、0.30～0.60％Cr、0.015～0.045％Al、0.06～0.13％Ti，余量为Fe以及不可避免的杂质。
b)板坯加热温度确定在1250℃以上，是为了利用Ti的析出效果，在板坯阶段通过使碳化物和氮化物固溶使钢板制造时生成微细的析出物而充分利用析出效果。同时，使合金元素在较高的加热温度下充分均匀化。
c)热轧精轧开轧温度限定在980～1100℃，易于轧制，减小轧机负荷，防止中间坯头尾因温差过大而导致尺寸不良以及发生翘头、瓢曲等而影响下步工序的正常进行。
d)为了析出物的微细化，热轧终轧温度在880℃或以上是必要的，如果超过950℃，容易生产晶粒的粗大化和氧化铁皮等问题，故精轧温度范围确定在880～950℃。
e)卷取温度对析出物的尺寸有很大的影响。高温卷取时，析出物过分地生长会使强度减弱；温度过低时，则析出物的析出不充分，不能获得希望的强度。因此，卷取温度的范围选定在580～690℃。
f)热轧后的钢板经酸洗后在冷轧机上进行冷轧，冷轧压下率控制在50～70％。
g)冷轧后在连续退火机组进行退火，退火温度在690～800℃。
本发明采用C、Mn含量相对较低的成分设计；热轧高温加热保温保证C和N化合物的充分溶解；在热连轧生产线上进行热轧板的轧制，采用常规的酸洗和冷轧工艺，热轧板的厚度尽量薄，以避免由于冷轧机的变形抗力过大，而不利于冷轧机的稳定运行；退火工艺采用连续退火工艺，温度采用较低的退火温度，还可以提高退火炉的寿命。
本发明采用低C、低Mn、高Ti和Cu、Cr、Ni等元素的成分设计，生产的超高强度冷轧钢板，屈服强度能够达到700MPa以上。在常规的热轧和冷轧工艺条件下，采用较低的连续退火温度就可以生产，不需要带有快冷的连续退火设备，降低了制造成本。适用于集装箱和汽车等行业的轻量化发展需求。
具体实施方式
以下结合几个具体实施例对本发明的超高强度冷轧钢板及其制造方法进行说明。
实施例1
通过冶炼、热轧、酸洗、冷轧、退火工艺，获得具有如下表1所述化学成分的成品钢板，其中各工艺参数及力学性能如表6所示。
表1实施例1钢的化学成分(wt％)
| C | Si | Mn | P | S | Cu | Cr | Ni | Al | Ti |
| 0.05 | 0.36 | 0.96 | 0.016 | 0.005 | 0.50 | 0.56 | 0.19 | 0.043 | 0.13 |
实施例2
通过冶炼、热轧、酸洗、冷轧、退火工艺，获得具有如下表2所述化学成分的成品钢板，其中各工艺参数及力学性能如表6所示。
表2实施例2钢的化学成分(wt％)
| C | Si | Mn | P | S | Cu | Cr | Ni | Al | Ti |
| 0.06 | 0.28 | 0.85 | 0.013 | 0.003 | 0.42 | 0.48 | 0.18 | 0.038 | 0.11 |
实施例3
通过冶炼、热轧、酸洗、冷轧、退火工艺，获得具有如下表3所述化学成分的成品钢板，其中各工艺参数及力学性能如表6所示。
表3实施例3钢的化学成分(wt％)
| C | Si | Mn | P | S | Cu | Cr | Ni | Al | Ti |
| 0.07 | 0.18 | 0.76 | 0.014 | 0.004 | 0.36 | 0.39 | 0.15 | 0.033 | 0.10 |
实施例4
通过冶炼、热轧、酸洗、冷轧、退火工艺，获得具有如下表4所述化学成分的成品钢板，其中各工艺参数及力学性能如表6所示。
表4实施例4钢的化学成分(wt％)
| C | Si | Mn | P | S | Cu | Cr | Ni | Al | Ti |
| 0.08 | 0.14 | 0.64 | 0.014 | 0.005 | 0.29 | 0.33 | 0.13 | 0.025 | 0.07 |
实施例5
通过冶炼、热轧、酸洗、冷轧、退火工艺，获得具有如下表5所述化学成分的成品钢板，其中各工艺参数及力学性能如表6所示。
表5实施例5钢的化学成分(wt％)
| C | Si | Mn | P | S | Cu | Cr | Ni | Al | Ti |
| 0.07 | 0.24 | 0.58 | 0.010 | 0.005 | 0.23 | 0.38 | 0.10 | 0.031 | 0.12 |
表6实施例1-5的工艺参数及产品的力学性能
从表6可以看出，本发明提供的钢板经过适当的化学成分配比及轧制工艺、退火工艺配合，可以得到屈服强度700MPa以上、抗拉强度在800MPa以上，延伸率不小于7％的超高强度冷轧钢板。
Claims (2)
1.一种超高强度冷轧钢板，其特征在于：以质量百分比计含有0.05～0.08％C、0.10～0.40％Si、0.50～1.0％Mn、0.008～0.030％P、S≤0.006％、0.08～0.20％Ni、0.20～0.55％Cu、0.30～0.60％Cr、0.015～0.045％Al、0.06～0.13％Ti，余量为Fe以及不可避免的杂质。
2.一种根据权利要求1所述超高强度冷轧钢板的制造方法，经冶炼、浇铸成板坯后热轧，其特征在于：在热连轧生产线上生产，板坯在1250℃以上加热，精轧开轧在980～1100℃的温度范围内进行，终轧在880～950℃温度范围内进行，卷取在580～690℃温度范围内进行；热轧后的钢板经酸洗后在冷轧机上进行冷轧，冷轧压下率控制在50～70％，冷轧后在连续退火机组进行退火，退火温度在690～800℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120411 |