CN102605237B - 一种高强冷轧低碳磷硼钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于汽车部件的高强冷轧低碳磷硼钢及其生产方法。其组分及重量百分比为：C：0.11%～0.15%，Mn：0.73%~0.9%，P：0.06%~0.09%，B：0.001%~0.004%，并控制：Si≤0.04%，S≤0.015%，N≤0.005％，Als：≤0.06%，余为Fe；其步骤：冶炼并连铸成坯；将连铸坯加热；粗轧；水冷；精轧；第二次水冷却；冷轧；连续退火；快速冷却；平整，控制平整延伸率在1.8～2.0%。本发明强调在刚刚消除屈服平台的条件下能获得最高的烘烤硬化值；不需要很高的快冷速率来控制钢中铁素体含量，也无需大的冷轧总压下率来细化晶粒，板形控制好，能降低能耗；能使钢板的屈服强度≥260MPa，BH值≥30MPa，室温下3个月不发生自然时效。
Description
技术领域
本发明涉及汽车用钢及其生产方法，具体属于用于汽车部件的高强冷轧低碳磷硼钢及其生产方法。
背景技术
烘烤硬化钢(BH)在交货状态屈服强度较低，易于成形，产品经过冲压成形、涂漆烘烤处理后钢板的屈服强度提高，具有优良的冲压成型性、抗凹陷性和焊接性。由于烘烤硬化钢在产品特性与汽车用钢板高强化的趋势一致，产品广泛应用于汽车内外部覆盖件。烘烤硬化钢在冲压前的屈服强度低，冷轧带钢晶格中要有少量固溶的碳、氮等间隙原子，薄板经塑性变形冲压成形后，钢基的位错密度增加，在160～250℃的温度下经过几分钟的涂漆烘烤处理，碳、氮等间隙原子以扩散方式运动到位错线附近，由于柯垂尔气团的生成和细微碳氮化物的析出，而使位错被钉扎，即通过应变时效提高钢的屈服强度。BH钢板成分设计很大程度上影响着钢板的力学性能和成型性能。
在本技术领域，经检索，2005年发表的北京科技大学硕士学位论文，其名称为 《工艺参数对低碳含磷钢组织和性能的影响及机理研究》，其公开了组分及重量百分含量为C≤0.06%，N≤0.03％、Si＜0.03％、Mn＜0.4％、S≤0.008％、Al=0.02～0.08％、P=0.05～0.08％、余量为Fe；工艺为：终轧温度900℃-910℃，卷取温度670℃-730℃，冷轧总压下量70％-85％，过时效温度370℃-430℃，时间100s-300s，连续退火温度790℃-850℃。其存在的不足：由于较低的C、Mn含量，需要采用较大的冷轧总压下量及较高的连续退火温度获得高强度，增加了冷轧机组生产压力，设备损耗及能耗较大。
还有JP2008014999 “Low-Yield-Ratio- Type. High-Strength Cold Rolled Steel Sheet with Excellent Bake Hardening Characteristic and Delayed Natural Aging Characteristic, and Its Manufacturing Method”的专利文献，该文献主要通过较高的快冷速度和较低的过时效温度获得高抗拉强度、低屈强比的烘烤硬化钢，但是其存在的不足是：对于冷却速度或冷却过程必须严格控制，工艺的稳定性较差，对机组的冷却能力要求也较高，且由于烘烤硬化值过高而易产生时效。
中国专利申请号为CN200910061108.0 ，名称为《屈服强度220MPa级冷轧烘烤硬化钢及其生产方法》的专利文献，其存在的不足是：冷轧力学性能不能达到屈服强度260MPa级别，无法满足市场上汽车部件尤其是汽车内外部覆盖件对屈服强度的要求，其屈服强度为220MPa级，采用该专利中的成分和工艺，最高屈服强度不能达到260MPa，同时30～80℃/秒的炉内冷速容易获得不平衡转变组织贝氏体或马氏体，不利于控制并得到稳定的烘烤硬化值。
日本专利，其申请号为JP2003170969 、名称为《Cold Rolled High Tensile Strength Steel Sheet and Manufacturing Method》的专利文献，其主要是采用添加Mo、Ti、Cr等合金元素予以实现其目的，但存在的不足是：合金成分较多，导致成型性不仅难度大，对用于复杂的汽车零部件，则必须通过加热才能保证其成型性的精确度，否则，成型后的尺寸及形状易产生波动，不能满足用户要求，并且使炼钢成本增加；卷取温度较低，会导致热轧生产设备难以达到要求。
从上述的检索分析可以看出，有必要开发一种能降低能耗、节约成本、简化工艺、工艺稳定性好的冷轧BH钢及生产工艺。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种在满足抗拉强度≥360MPa的前提下，使屈服强度≥260MPa，BH值≥30 MPa，室温下3个月不会发生自然时效，且板形不会产生变化，能耗得以降低的高强冷轧低碳磷硼钢及其生产方法。
实现上述目的的措施：
一种高强冷轧低碳磷硼钢，其组分及重量百分比为：C：0.11%～0.15%，Mn：0.73%~0.9%，P：0.06%~0.09%， B：0.001%~0.004%，并控制：Si≤0.04%，S≤0.015%，N≤0.005％，Als：≤0.06%，余为Fe及不可避免的杂质。
生产一种高强冷轧低碳磷硼钢的方法，其步骤：
1）冶炼并连铸成坯；
2）将连铸坯加热到1200℃～1300℃，并在此温度下保温120～180分钟；
3）进行粗轧，控制钢板入口温度在1050℃～1200℃，控制总压下率在60～90%；
4）进行水冷，以5～20℃/秒冷却速度将钢板冷却至950℃～1050℃；
5）进行精轧，控制终轧温度在860℃～900℃，控制总压下率在80～95%；
6）进行第二次水冷却，冷却温度控制在650℃～710℃；
7）进行冷轧，控制总压下率在58～65%；
8）进行连续退火，退火温度控制在780℃～820℃；
9）进行快速冷却，以25～40℃/秒冷却速度将钢板冷却至370℃～410℃；
10）进行平整，控制平整延伸率在1.8～2.0%。
本发明中各元素的机理及作用：
C：对于低碳钢板来说是一个最重要的组分，C 含量增加，残留的固溶C 也增加，进而可以增强钢板的烘烤硬化性，同时，为了不降低钢板的全延伸率(E1)和钢板的应变时效性，C 含量不能过高，设定其含量上限为0.15%；
Mn：是提高强度和韧性最有效的元素。但是添加多量的锰，会导致增加钢的淬透性，由于焊接硬化层的出现而使裂纹敏感性增高，同时，冲压性能降低，为了确保较高的冲压性能和焊接性能，设定其含量上限为0.9％；
B：提高连续退火快冷段钢板的淬透性，在给定连续退火工艺条件更易获得优良的烘烤硬化性能，但是含量过高时B将在晶界偏聚，晶界断裂脆性增加，设定其含量上限为0.004%；
P：是不使冲压性能降低、提高强度的最有效元素，但添加量过大会有损钢板的焊接性，设定其含量上限为0.09%。
本发明采用低冷轧压下率的目的：
本发明与现有技术相比，前者强调在合金元素P对提高强度的影响下，采用较高温度的终轧和卷取下，降低了冷轧总压下率；并通过增加平整延伸率在1.8~2.0%，以在刚刚消除屈服平台的条件下获得最高的烘烤硬化值；也不需要很高的快冷速率来控制钢中铁素体含量，也不需要很大的冷轧总压下率来细化晶粒，对冷轧机组冷却和轧制能力要求不高，并对板形控制十分有利，还可降低能耗；能使钢板得屈服强度≥260MPa，抗拉强度≥360MPa，断后伸长率≥28%，BH值≥30 MPa，室温下3个月不发生自然时效。
附图说明
附图为本发明的金相组织图。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
实施例1：
一种高强冷轧低碳磷硼钢，其组分及重量百分比为：C：0.11%，Mn：0.83%，P：0.06%， B：0.0015%，Si：0.04%，S：0.010%，N：0.0045％，Als：0.058%，余为Fe及不可避免的杂质。
生产步骤：
1）冶炼并连铸成坯；
2）将连铸坯加热到1200℃～1210℃，并在此温度下保温120分钟；
3）进行粗轧，控制钢板入口温度在1050℃～1055℃，控制总压下率在90%；
4）进行水冷，以5℃/秒冷却速度将钢板冷却至1000℃；
5）进行精轧，控制终轧温度在860℃～865℃，控制总压下率在90%；
6）进行第二次水冷却，冷却温度控制在708℃；
7）进行冷轧，控制总压下率在59%；
8）进行连续退火，退火温度控制在780℃～785℃；
9）进行快速冷却，以25℃/秒冷却速度将钢板冷却至410℃；
10）进行平整，控制平整延伸率在1.8%。
实施例2：
一种高强冷轧低碳磷硼钢，其组分及重量百分比为：C：0.12%，Mn：0.73%，P：0.09%， B：0.001%，Si：0.035%，S：0.009%，N：0.004％，Als：0.055%，余为Fe及不可避免的杂质。
生产步骤：
1）冶炼并连铸成坯；
2）将连铸坯加热到1250℃～1260℃，并在此温度下保温130分钟；
3）进行粗轧，控制钢板入口温度在1065℃～1070℃，控制总压下率在81%；
4）进行水冷，以8℃/秒冷却速度将钢板冷却至980℃；
5）进行精轧，控制终轧温度在865℃～870℃，控制总压下率在86%；
6）进行第二次水冷却，冷却温度控制在695℃；
7）进行冷轧，控制总压下率在61%；
8）进行连续退火，退火温度控制在785℃～790℃；
9）进行快速冷却，以30℃/秒冷却速度将钢板冷却至385℃；
10）进行平整，控制平整延伸率在1.9%。
实施例3：
一种高强冷轧低碳磷硼钢，其组分及重量百分比为：C：0.125%，Mn：0.78%，P：0.069%， B：0.0019%，Si：0.032%，S：0.0095%，N：0.0038％，Als：0.048%，余为Fe及不可避免的杂质。
生产步骤：
1）冶炼并连铸成坯；
2）将连铸坯加热到1210℃～1220℃，并在此温度下保温160分钟；
3）进行粗轧，控制钢板入口温度在1045℃～1050℃，控制总压下率在60%；
4）进行水冷，以20℃/秒冷却速度将钢板冷却至1010℃；
5）进行精轧，控制终轧温度在870℃～875℃，控制总压下率在80%；
6）进行第二次水冷却，冷却温度控制在650℃；
7）进行冷轧，控制总压下率在65%；
8）进行连续退火，退火温度控制在815℃～820℃；
9）进行快速冷却，以40℃/秒冷却速度将钢板冷却至405℃；
10）进行平整，控制平整延伸率在2.0%。
实施例4：
一种高强冷轧低碳磷硼钢，其组分及重量百分比为：C：0.135%，Mn：0. 87%，P：0.075%， B：0.0025%，Si：0.02%，S：0.004%，N：0.0038％，Als：0.04%，余为Fe及不可避免的杂质。
生产步骤：
1）冶炼并连铸成坯；
2）将连铸坯加热到1260℃～1270℃，并在此温度下保温140分钟；
3）进行粗轧，控制钢板入口温度在1075℃～1080℃，控制总压下率在75%；
4）进行水冷，以16℃/秒冷却速度将钢板冷却至1050℃；
5）进行精轧，控制终轧温度在895℃～900℃，控制总压下率在94%；
6）进行第二次水冷却，冷却温度控制在688℃；
7）进行冷轧，控制总压下率在65%；
8）进行连续退火，退火温度控制在805℃～810℃；
9）进行快速冷却，以36℃/秒冷却速度将钢板冷却至385℃；
10）进行平整，控制平整延伸率在1.95%。
实施例5：
一种高强冷轧低碳磷硼钢，其组分及重量百分比为：C：0.15%，Mn：0.76%，P：0.07%， B：0.004%，Si：0.04%，S：0.0095%，N：0.0045％，Als：0.054%，余为Fe及不可避免的杂质。
生产步骤：
1）冶炼并连铸成坯；
2）将连铸坯加热到1290℃～1300℃，并在此温度下保温180分钟；
3）进行粗轧，控制钢板入口温度在1195℃～1200℃，控制总压下率在87%；
4）进行水冷，以10℃/秒冷却速度将钢板冷却至1100℃；
5）进行精轧，控制终轧温度在880℃～885℃，控制总压下率在95%；
6）进行第二次水冷却，冷却温度控制在710℃；
7）进行冷轧，控制总压下率在63%；
8）进行连续退火，退火温度控制在810℃～815℃；
9）进行快速冷却，以32℃/秒冷却速度将钢板冷却至370℃；
10）进行平整，控制平整延伸率在1.85%。
表1为上述各实施例经检测后的结果列表
Claims (3)
1.一种高强冷轧低碳磷硼钢，其组分及重量百分比为：C：0.125%，Mn：0.78%，P：0.069%， B：0.0019%，Si：0.032%，S：0.0095%，N：0.0038％，Als：0.048%，余为Fe及不可避免的杂质；
生产步骤：
1）冶炼并连铸成坯；
2）将连铸坯加热到1210℃～1220℃，并在此温度下保温160分钟；
3）进行粗轧，控制钢板入口温度在1045℃～1050℃，控制总压下率在60%；
4）进行水冷，以20℃/秒冷却速度将钢板冷却至1010℃；
5）进行精轧，控制终轧温度在870℃～875℃，控制总压下率在80%；
6）进行第二次水冷却，冷却温度控制在650℃；
7）进行冷轧，控制总压下率在65%；
8）进行连续退火，退火温度控制在815℃～820℃；
9）进行快速冷却，以40℃/秒冷却速度将钢板冷却至405℃；
10）进行平整，控制平整延伸率在2.0%。
2.一种高强冷轧低碳磷硼钢，其组分及重量百分比为：C：0.135%，Mn：0. 87%，P：0.075%， B：0.0025%，Si：0.02%，S：0.004%，N：0.0038％，Als：0.04%，余为Fe及不可避免的杂质；
生产步骤：
1）冶炼并连铸成坯；
2）将连铸坯加热到1260℃～1270℃，并在此温度下保温140分钟；
3）进行粗轧，控制钢板入口温度在1075℃～1080℃，控制总压下率在75%；
4）进行水冷，以16℃/秒冷却速度将钢板冷却至1050℃；
5）进行精轧，控制终轧温度在895℃～900℃，控制总压下率在94%；
6）进行第二次水冷却，冷却温度控制在688℃；
7）进行冷轧，控制总压下率在65%；
8）进行连续退火，退火温度控制在805℃～810℃；
9）进行快速冷却，以36℃/秒冷却速度将钢板冷却至385℃；
10）进行平整，控制平整延伸率在1.95%。
3.一种高强冷轧低碳磷硼钢，其组分及重量百分比为：C：0.15%，Mn：0.76%，P：0.07%， B：0.004%，Si：0.04%，S：0.0095%，N：0.0045％，Als：0.054%，余为Fe及不可避免的杂质；
生产步骤：
1）冶炼并连铸成坯；
2）将连铸坯加热到1290℃～1300℃，并在此温度下保温180分钟；
3）进行粗轧，控制钢板入口温度在1195℃～1200℃，控制总压下率在87%；
4）进行水冷，以10℃/秒冷却速度将钢板冷却至1100℃；
5）进行精轧，控制终轧温度在880℃～885℃，控制总压下率在95%；
6）进行第二次水冷却，冷却温度控制在710℃；
7）进行冷轧，控制总压下率在63%；
8）进行连续退火，退火温度控制在810℃～815℃；
9）进行快速冷却，以32℃/秒冷却速度将钢板冷却至370℃；
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