CN102719768A - 一种液压成形用冷轧钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压成形用冷轧钢板及其制造方法，其化学成分的质量百分比包括：C：0.06％～0.2％、Si：0.1％～0.3％、Mn：0.5％～1.5％、Sb：0.002～0.02、P≤0.015％、S≤0.015％，其余为铁和不可避免的杂质。其工艺特点是：钢坯加热温度1150～1250℃，热轧粗轧终轧温度＞1020℃；精轧开轧温度960～1050℃，精轧终轧温度890～950℃；卷曲温度为550～650℃；冷轧压下率65％～80％，退火温度760～880℃，保温时间100s～200s，缓冷段温度650～700℃，快冷段出口温度：380～450℃。本发明钢板具有高强度、良好的焊接和成形性能，满足焊接制管、液压成形等制造工艺的要求，具有成本低、性能稳定的优点，并具有较高的经济效益。

Description

一种液压成形用冷轧钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种液压成形用冷轧钢板及其制造方法。特别适用于制造液压成形用焊接钢管的制造。

背景技术

汽车的部分结构件中，在满足力学要求情况下，采用空心结构既可以减轻车体的质量，又可以充分利用材料的强度和刚度。如采用空心度为(内径与外径之比)0.85空心轴代替实心轴，在同样的抗扭能力下，质量减轻近50％。对于空心变截面构件，传统制造工艺一般为先冲压成形两个或多个半片再焊接成整体，制造工艺复杂，所需要的模具较多，组装焊接工作量大。采用内高压成形工艺，可以一次整体成形沿构件轴线截面有变化的空心构件。与传统焊接工艺相比，可以减轻质量，节约材料；减少零件和模具数量；减少后续机械加工和组装焊接工作量；提高强度与刚度，尤其是疲劳强度；降低生产成本。因此，内高压成形工件在汽车生产中的应用正逐步扩大。

用来制造空心结构件的钢板必须具有良好的成形性、焊接性和较高的强度。普通的冷轧钢板如08A1等钢板，虽然其具有良好的n值和r值，但是其抗拉强度不足，不能应用于内高压成形。强度达到440MPa的冷轧板，钢中合金成分复杂，组织为铁素体+贝氏体或者铁素体+马氏体类组织，在焊接制管过程中，焊缝产生淬硬组织，内高压成形时容易在焊缝处开裂，扩管率低，也不适用作内高压成形用钢。

现有公开技术如中国申请专利号：“02142988.X液压成型优异的焊接钢管及其制造方法”对生产这种钢管进行了描述，如钢板完成制管后，在累积缩经率为35％以上并且终轧温度为500～900℃的条件下，对钢管坯料进行减径轧制，使得所述焊接钢管具有400MPa以上的拉伸强度。中国申请专利号：“01805008.5成形性优良的钢管及制造这种钢管的方法”。该专利所述将钢管，需将钢管母管加热至从低于AC3转变点50℃和高于AC3转变点200℃的温度范围内，并使它在650～900℃的温度范围内，在减径比为10～40％下，进行减径加工。申请专利号：JP2003049245“WELDED STEEL PIPE HAVINGEXCELLENT HYDROFORMING PROPERTY AND PRODUCTIONMETHOD THEREFOR”；该专利所述钢板制管后，需在500℃～900℃下实施累积减径率≥35％的减径轧制。申请专利号：EP1264910“STEEL PIPE HAVING EXCELLENT FORMABILITY ANDMETHOD FOR PRODUCTION THEREOF”该专利也需在加热条件下，对钢管进行减径轧制。

以上公开钢管的生产技术中，钢板成分复杂，并且在生产过程中均需要对焊接后钢管在控制加热温度的条件下进行减径轧制，并对钢管的减径率有严格要求。生产流程长，工艺复杂，能源消耗量大，生产成本较高。

发明内容

本发明针对现有钢板的成分复杂，钢管生产流程较长，工艺复杂，生产成本较高的现状，提供一种成分简单，高强度、成形性和焊接性能优良的冷轧钢板及其制造方法。采用该钢板焊接制管后，无需进行加热及减径轧制工艺，即可用于液压成形工艺进行生产，并且所生产的钢管具有良好的成形性能和力学性能，生产工序少，成本低等优点。

本发明的其化学成分的质量百分比包括：C：0.06％～0.2％、Si：0.1％～0.3％、Mn：0.5％～1.5％、Sb：0.002％～0.02％、P≤0.015％、S≤0.015％，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明钢板成分中可添加以下元素中的一种或一种以上成分，其质量百分比含量为：V：0.001％～0.1％、Ti：0.001％～0.1％、Nb：0.001％～0.05％。

本发明成分设计理由如下：

C为钢板强化元素之一，适当的C含量可以保证钢板的强度和优良的焊接性。C含量高于0.2％时，钢板的焊接性和成形性能变差；在胀形的过程中容易在焊缝处开裂。C含量低与0.05％时，钢板的强度不足。因此，C含量的范围限定在0.05％～0.2％之间。

Si也属于钢板的强化元素，为了保证钢的强度，添加量控制在0.1％～0.5％之间。Si含量过多会导致钢板表面质量恶化。

Mn能固溶于铁素体，起到固溶强化的作用。Mn含量提高可以显著的增加钢板的强度，并且对钢板的焊接性能和成形性影响不大。当Mn含量超过1.5％后，钢板的延伸率下降较大，降低了钢管的临界扩管率。低于0.5％钢板的强度不足。

Sb在晶界富集，提高钢板使用过程中的耐腐蚀性能，延长钢板的使用寿命。

Nb、V、Ti、属于强化元素，可以细化晶粒，增加钢板的强度并且不损失钢板的韧性。

P、S属于杂质元素，控制水平越低越好。

本发明工艺路线：铁水预处理-转炉-连铸-热连轧-冷轧酸洗-冷轧-连续退火-精整-包装。

其特点是：

1)钢坯加热温度为：1150～1250℃，热轧粗轧终轧温度为：＞1020℃；精轧开轧温度：960～1050℃，精轧终轧温度：890～950℃；

2)卷曲温度为550～650℃；

3)冷轧压下率为65％～80％，退火温度为760～880℃，保温时间100～200s，缓冷段温度650～700℃，快冷段出口温度：380～450℃。

本发明所述具有优良液压成形性的高强度冷轧钢板，其特点是所述钢坯加热温度为：1150～1250℃，热轧粗轧终轧温度为：＞1020℃；精轧开轧温度：960～1050℃，精轧终轧温度：890～950℃；

通过高温区奥氏体再结晶轧制，充分细化奥氏体晶粒。在奥氏体未再结晶区进行多道次大变形应变积累，有效增加变形奥氏体的晶界、变形带和位错等，从而提高铁素体形核的有效晶界面积和铁素体形核率，有利于获得细小均匀的铁素体+珠光体组织，提高钢板的强度。卷曲温度为550～650℃；采用低温卷曲，这是为了在钢板中获得细小的铁素体+珠光体组织，有利于提高钢板的强度，为后续冷轧提供良好的原料。

本发明冷轧工艺通过合理的压下率，在获得高的R值的同时，能够获得高的延伸率和临界扩管率。冷轧压下率的增加，使冷轧后的组织中破碎的再结晶贮能增加，在冷轧退火过程中，再结晶形核质点增加，有利于得到细小的晶粒尺寸，获得良好的延伸率和R值。

本发明冷轧压下率控制在65％～80％，此时，可以获得高的延伸率和R值。

退火保温阶段对钢板的制管后的扩管率有着重要的影响，随着退火温度的提高，钢板的晶粒长大充分，钢板的扩管率和延伸率增加，但是钢板的屈服强度和抗拉强度降低。因此，需要制定合理的热处理工艺，即需要获得较高的强度又具有良好的延伸率和r、n值。

本发明退火温度为760～820℃，保温时间100～200s。缓冷段温度650～700℃。快冷段出口温度：380～450℃。冷却速度控制在25～30℃/s之间。退火温度过高保温时间延长，钢板的晶粒尺寸将会长大，钢板的强度不足。退火温度过低，再结晶不充分。通过快速冷却，在钢中形成细小的铁素体+珠光体组织，冷却速度过快，钢中组织中出现贝氏体组织，钢板的强度提高，延伸率下降，制管后钢管的扩管率下降，不能制管要求。冷却速度过慢，钢中晶粒长大，钢板强度降低。

本发明钢板制造钢管经过钢板预制成形，焊接、检验入库等工序完成制造。焊接方法可以采用高频焊接、激光焊接等焊接方法。

本发明的优点及效果在于，本发明高强度钢板具有钢质纯净、合金量少等特点，通过采用合理的热轧、冷轧和退火工艺制度，生产的钢板具有高强度，良好的焊接和成形性能，钢板为铁素体+珠光体组织，其钢板的屈服强度≥320MPa，抗拉强度≥440MPa，延伸率≥20％，主要用于制造具有内高压成形性要求的焊接钢管，且能够满足焊接制管、液压成形等制造工艺的要求，其钢管的抗拉强度在440MPa以上，延伸率在25％以上，临界扩管率在27％以上，本发明钢板具有成本低、性能稳定的优点，并具有较高的经济效益。

具体实施方式

本发明的其化学成分的质量百分比包括：C：0.06％～0.2％、Si：0.1％～0.3％、Mn：0.5％～1.5％、Sb：0.002％～0.02％、P≤0.015％、S≤0.015％，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明钢板成分中可添加以下元素中的一种或一种以上成分，其质量百分比含量为：V：0.001％～0.1％、Ti：0.001％～0.1％、Nb：0.001％～0.05％。

本发明工艺路线：铁水预处理-转炉-连铸-热连轧-冷轧酸洗-冷轧-连续退火-精整-包装。

其特点是：1)钢坯加热温度为：1150～1250℃，热轧粗轧终轧温度为：＞1020℃；精轧开轧温度：960～1050℃，精轧终轧温度：890～950℃；

2)卷曲温度为550～650℃；

3)冷轧压下率为65％～80％，退火温度为760～880℃，保温时间100～200s，缓冷段温度650～700℃，快冷段出口温度：380～450℃。

本发明钢板制造钢管经过钢板预制成形，焊接、检验入库等工序完成制造。焊接方法可以采用高频焊接、激光焊接等焊接方法。

本发明的临界扩管率通过轴向自由膨胀试验计算，其公式为：

临界扩管率LBR＝(d_max-d₀)/d₀*100％

其中：d_max：扩管后破裂处外径、d₀未扩管时钢管外径下面结合本发明的几个具体实施例对本发明做详细说明：

表1本发明实施例钢板的化学成分。

表2本发明实施例钢板的轧制工艺参数。

表3本发明实施例钢板的各项性能。

表1本发明实施例钢板的化学成分(质量百分比W％)

	C	Si	Mn	Sb	S	P	Ti	V	Nb
										实施例1	0.12	0.13	0.88	0.002	0.0031	0.014	0.02
实施例2	0.10	0.17	0.79	0.005	0.0035	0.015			0.03
										实施例3	0.15	0.12	0.85	0.004	0.0039	0.013	0.02	0.02
实施例4	0.08	0.20	1.20	0.006	0.0041	0.014	0.04
										实施例5	0.16	0.18	0.77	0.009	0.0035	0.013		0.02
实施例6	0.07	0.24	1.25	0.013	0.0037	0.014
										实施例7	0.11	0.13	0.85	0.020	0.0035	0.015	0.02
对比例1	0.16	023	0.47	0	0.012	0.017	-	-
										对比例2	0.12	0.20	0.61	0	0.023	0.019	-	-
对比例3	0.14	0.29	0.45	0	0.007	0.14	-	-

表2本发明实施例钢板的轧制工艺参数。

钢板冷轧后，加热760～880℃，保温时间100～200s，缓冷段温度650～700℃，快冷段出口温度：380～450℃。

表3本发明实施例钢板的力学性能

通过上述实施例可以证明本发明与现有技术相比，采用该技术可以得到抗拉强度大于440MPa以上，延伸率大于32％，临界扩管率在78％以上的钢板。

Claims (3)

1.一种液压成形用冷轧钢板，其特征在于，其化学成分的质量百分比包括：C：0.06％～0.2％、Si：0.1％～0.3％、Mn：0.5％～1.5％、Sb：0.002％～0.02％、P≤0.015％、S≤0.015％，其余为铁和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种液压成形用冷轧钢板，其特征在于，上述钢板中添加以下元素中的一种或一种以上成分，其质量百分比含量为：V：0.001％～0.1％、Ti：0.001％～0.1％、Nb：0.001％～0.05％。

3.如权利要求1所述的一种液压成形用冷轧钢板的制造方法，其工艺路线为：铁水预处理-转炉-连铸-热连轧-冷轧酸洗-冷轧-连续退火-精整-包装，其特征在于，

1)钢坯加热温度为：1150～1250℃，热轧粗轧终轧温度为：＞1020℃；精轧开轧温度：960～1050℃，精轧终轧温度：890～950℃；

2)卷曲温度为550～650℃；

3)冷轧压下率为65％～80％，退火温度为760～880℃，保温时间100～200s，缓冷段温度650～700℃，快冷段出口温度：380～450℃。