CN102732795A

CN102732795A - 一种成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板及其生产方法

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Publication number: CN102732795A
Application number: CN2012101756021A
Authority: CN
Inventors: 李正荣; 李军; 向安平; 李卫平; 翁建军; 张列; 任守斌
Original assignee: Pangang Group Chengdu Plate Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Chengdu Plate Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板含有C：0.05～0.10％、Si≤0.05％、Mn：0.15～0.50％、Cr：0.20～0.40％、Ti：0.01～0.02％、P≤0.02％、S≤0.010％、Als：0.02～0.07％以及余的Fe和不可避免的杂质，以上均以重量百分比计。本发明的热轧酸洗板生产方法则通过控制钢中的化学成分、热轧工艺和酸洗工艺等参数，制造得到上述成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板。本发明的热轧酸洗板具有强度高、焊接性能好及表面质量好等优良的综合性能；本发明的热轧酸洗板生产方法还具有工艺控制难度小、可操作性强、方法简单、成本低等优点。

Description

一种成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种热轧酸洗板及其生产方法，更具体地讲，涉及一种成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板及其生产方法。

背景技术

热轧酸洗板是以优质热轧薄板为原料，经酸洗机组去除氧化层、切边、精整制成的板材，热轧酸洗板的主要加工工序有激光焊接、紊流酸洗、在线平整、切边、在线涂油等，其表面质量和使用要求介于热轧板和冷轧板之间的，是部分热轧板和冷轧板的理想替代产品。

热轧酸洗板的优势在于：1)表面质量好，由于热轧酸洗板去除了表面氧化铁皮，提高了钢材的表面质量，便于焊接、涂油和上漆；2)尺寸精度高，平整后，可使板型发生一定变化，从而减少不平度的偏差；3)提高了表面光洁度，增强了外观效果；4)能减少用户分散酸洗造成的环境污染；5)在保证表面质量使用要求的前提下，使用户有效的降低采购成本。

公布号为CN102011054A的中国专利申请公开了一种热轧酸洗板及其低钛强化生产工艺，其中采用了低钛强化工艺生产的SPHC热轧酸洗板主要为解决生产过程中出现的腰折缺陷(即横折缺陷)，若将该热轧酸洗板用于汽车结构件则其强度偏低。

公布号为CN102312155A的中国专利申请公开了一种高屈强比的热轧酸洗板，其化学组成为：C：0.04～0.06％、Si：0.02～0.03％、Mn：0.15～0.35％、P：0.015～0.020％、S：0.07～0.010％、Als：0.030～0.060％，其目的是与冷轧板相比通过同时提高屈服强度和抗拉强度来提高屈强比。显然，冷轧板要通过高温退火，其强度值自然比热轧酸洗板低很多，这是酸洗板的优势之一。然而，上述成分的钢生产难度大，例如，其中Si的含量为0.02～0.03％，显然，Si是作为一种残余元素而存在的，一般Si≤0.05％，当钢中的Si含量为0.01％、0.04％、0.05％或＜0.01％时，Si对钢的性能和质量的影响是基本没有的。如果残余的Si＜0.02％，就需要添加硅铁；当残余的Si＞0.03～0.05％时，钢中的Si含量就无法再降低了，则无法满足工艺要求。所以这种生产工艺在工业大生产是不容易实现的。

对于冲压成型优良的钢来说，需在保证其高抗拉强度的基础上，要求屈服强度也低，同时不会产生翘曲、回弹等冲压缺陷；要求延伸率高，不会产生冲压开裂。现有技术中的钢种还不能满足这一要求。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板及该热轧酸洗板的生产方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板，以重量百分比计，所述热轧酸洗板含有C：0.05～0.10％、Si≤0.05％、Mn：0.15～0.50％、Cr：0.20～0.40％、Ti：0.01～0.02％、P≤0.02％、S≤0.010％、Als：0.02～0.07％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

根据本发明的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板的一个实施例，所述热轧酸洗板的屈服强度为230～280MPa。

根据本发明的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板的一个实施例，所述热轧酸洗板的抗拉强度≥370MPa。

根据本发明的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板的一个实施例，所述热轧酸洗板的延伸率≥40％。

本发明的另一方面提供了一种成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板的生产方法，所述生产方法包括如下步骤：制备钢坯，其中，以重量百分比计，所述钢坯含有C：0.05～0.10％、Si≤0.05％、Mn：0.15～0.50％、Cr：0.20～0.40％、Ti：0.01～0.02％、P≤0.02％、S≤0.010％、Als：0.02～0.07％以及余量的Fe和不可避免的杂质；将钢坯加热至1220～1260℃后，将钢坯粗轧成中间坯，粗轧压下率为80～85％，再将中间坯经保温后精轧为钢卷，精轧压下率为85～95％，其中，终轧温度为850～900℃；将钢卷经层流冷却后在700～750℃卷取温度下卷取获得带钢，其中，冷却速度≤20℃/s；将带钢进行头尾焊接后进行酸洗，酸洗平整延伸率为1.0～2.0％；最后进行涂油分卷，得到成品。

本发明通过控制钢中的化学成分、热轧工艺和酸洗工艺，得到一种成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板，且本发明的热轧酸洗板具有强度高、焊接性能好及表面质量好等优良的综合性能；本发明的热轧酸洗板生产方法还具有工艺控制难度小、可操作性强、方法简单、成本低等优点。

具体实施方式

首先，对本发明的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板的生产方法进行详细地描述。

要获得成型性能优良的热轧酸洗板，首先要保证热轧原料板优良的力学性能，即恰当的的屈服强度和较高的延伸率。因此，主要的技术措施有：

(1)降低钢中珠光体含量。低碳钢的一般组织状态为铁素体+珠光体，且组织中大部分为铁素体，由于珠光体是由铁素体与渗碳体构成的，铁素体为塑性相，渗碳体为脆性相，脆性相不易变形，因此珠光体量的大小及其形态是影响延伸率性能的主要因素。减少珠光体的量可以有效提高塑韧性，但不可避免的要降低抗拉强度。因此，可以适当降低钢中的C含量，但降幅不宜过大。

(2)减少夹杂物含量。钢中夹杂物的存在严重破坏基体的连续性，影响延伸率的提高，结合延伸率实验方法和各类夹杂物的变形程度，影响延伸率指标的主要夹杂物为硫化物夹杂和硅酸盐夹杂，这类夹杂属于塑性夹杂，在轧制过程中沿轧制方向延伸变形，而拉伸检验试样一般为横向，因此纵向延伸变形的夹杂物将严重影响连续性，导致横向拉伸延伸率下降。因此，要控制钢中的S和Si的含量。

(3)清除钢中的C、N间隙原子。Cr是中等碳化物形成元素，在所有各种碳化物中，铬碳化物是最细小的一种，它可均匀地分布在钢体积中，由于它能使组织细化而又均分布，所以钢的塑性、韧性也好。Ti是很好的固定钢中N的元素，在汽车结构用钢中加入适量Cr及微量Ti，可以很好地清除钢中的C、N间隙原子，从而在保证抗拉强度的同时，降低屈服强度和提高延伸率。

(4)合适的热轧工艺。对微合金化F+P钢而言，在特定的终冷范围内(600℃～750℃)，延伸率随终冷温度的提高而得到改善，主要有以下影响因素：冷速越大、终冷温度越低，微合金元素的析出更弥散，体积分数更大，导致开裂的倾向更大；冷速越大、终冷温度越低，珠光体体积分数增加，则延伸率下降。

(5)同时，还可以通过酸洗机组的平整功能进一步提高力学性能。钢板的平整过程是在张力和轧制力的联合作用下实现的，可以弥合钢板的初始缺陷，使钢板中的气孔弥合，分散缩孔压实，材料的致密度增加，改善钢板的力学性能；另一方面，钢板在平整的过程中，钢板表面和平整机工作辊间产生较大的摩擦力，这样就使钢板表面晶粒的剪切变形增大，导致晶粒细小，提高了钢板的力学性能。

本发明首先通过调整热轧酸洗板的钢坯的化学成分以保证一定的强度。其中，固溶强化元素C、Mn的含量不能太低，以提高塑性；C元素含量不能太高；为了减少钢中夹杂物的含量，P、S的含量也不能太高；另外，加入一定量的Cr和微量的Ti可以有效固定钢中的C、N间隙原子，进一步提高钢质的纯净度。此外，本发明通过调整热轧酸洗板的加工参数进一步改善其力学性能。其中，热轧采用高温(700～750℃)卷取以利于第二相质点的析出及粗化，从而有利于冲压性能的提高；酸洗后平整采用1.0～2.0％的延伸率，以进一步提高冲压性能。

具体地，本发明的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板的生产方法具体包括如下步骤：

首先，制备具有一定化学成分的钢坯。其中，以重量百分比计，本发明中的钢坯含有C：0.05～0.10％、Si≤0.05％、Mn：0.15～0.50％、Cr：0.20～0.40％、Ti：0.01～0.02％、P≤0.02％、S≤0.010％、Als：0.02～0.07％以及余量的Fe和不可避免的杂质。该化学成分设计的有益效果是在保证较高的强度级别(370MPa级)的同时提高延伸率和降低屈服强度，一方面有利于冲压性能；另一方面，C、Mn、Cr、Ti、Als等的含量均控制在一定范围，含量过低则强度不能保证并且钢中的间隙原子固定效果不好，含量过高则屈服强度会升高，且造成成本增加。而Si、P、S控制在一定含量以内，可以很好地提高钢的纯净度，工业生产简单易行，生产成本低。

之后，将钢坯加热至1220～1260℃后，经两个可逆式粗轧机组将钢坯粗轧成中间坯，粗轧压下率为80～85％，再经热卷箱将中间坯经保温后进行精轧，精轧压下率为85～95％，其中，终轧温度为850～900℃。为获得粗大的第二相质点并且在加热时应防止其溶解，钢坯的加热温度不宜过高。同时，为了减小薄规格酸洗板轧制负荷以及保证薄规格酸洗板的终轧温度，加热温度也不宜太低。较高的终轧温度则有利于得到等轴的铁素体晶粒，从而有利于冲压性能，因此不能低于850℃；但若温度过高会导致冷速加大，从而形成较细的晶粒，不利于冲压性能，因此不能高于900℃。

再将钢卷经层流冷却后进入卷取机进行卷取，其中冷却速度≤20℃/s，若冷却速度过大，则珠光体体积分数增加，导致延伸率下降；在700～750℃卷取温度下卷取获得带钢。卷取温度的大小直接影响到第二相质点的析出及析出物的形态、大小及分布，合适的卷取温度有利于第二相质点的析出及粗化，从而有利于冲压性能的提高，卷取温度不能低于700℃；但如果卷取温度过高，会导致第二相质点析出不均匀，因此不能高于750℃。

然后将带钢进行头尾焊接后进行酸洗，酸洗平整延伸率为1.0～2.0％。若酸洗的平整延伸率低于1.0％，则达不到平整效果；若高于2.0％，可能会导致冷变形量加大，产生加工硬化，反而会降低钢板的延伸率。最后进行涂油分卷，即可得到本发明中成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板成品。

因此，通过上述生产方法制得的本发明的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板含有以重量百分比计的C：0.05～0.10％、Si≤0.05％、Mn：0.15～0.50％、Cr：0.20～0.40％、Ti：0.01～0.02％、P≤0.02％、S≤0.010％、Als：0.02～0.07％以及余量的Fe和不可避免的杂质。并且，根据试验结果，本发明的热轧酸洗板的屈服强度可达230～280MPa、抗拉强度≥370MPa、延伸率≥40％。

下面通过具体的实施例对本发明的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板及生产方法进行说明。其中，本发明实例中的屈服强度、抗拉强度、延伸率的测定方法都是按国家标准进行测定的。

实施例一

按重量百分比计，钢坯的化学成分为：C：0.05％、Si：0.05％、Mn：0.15％、Cr：0.20％、Ti：0.010％、P：0.011％、S：0.010％、Als：0.022％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产过程为：钢坯→热轧→层流冷却→卷取→焊接头尾→酸洗→平整→涂油→成品。钢坯经1220℃加热后，经两个可逆式粗轧机6道次粗轧成35mm厚的中间坯，粗轧压下率为82.5％，再经热卷箱保温后进入精轧机组，轧制成1.8mm厚的钢卷，精轧压下率为94.9％，终轧温度为850℃。钢卷经层流冷却后进入卷取机卷取得带钢，冷却速度为19.5℃/s，卷取步骤中的温度为702℃。将带钢经头尾焊接后进行酸洗，酸洗平整延伸率为1.0％。最后涂油分卷，得到规格为1.8mm厚的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板。

经测定，本实施例所生产的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板的性能如下：屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为235MPa、390MPa、42％。

实施例二

按重量百分比计，钢坯的化学成分为：C：0.07％、Si：0.04％、Mn：0.25％、Cr：0.25％、Ti：0.015％、P：0.010％，S：0.008％，Als：0.028％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产过程为：钢坯→热轧→层流冷却→卷取→焊接头尾→酸洗→平整→涂油→成品。钢坯经1230℃加热后，经两个可逆式粗轧机6道次粗轧成38mm厚的中间坯，粗轧压下率为81％，再经热卷箱保温后进入精轧机组，轧制成2.5mm厚的钢卷，精轧压下率为93.4％，终轧温度为870℃。钢卷经层流冷却后进入卷取机卷取得带钢，冷却速度为18.4℃/s，卷取步骤中的温度为715℃。将带钢经头尾焊接后进行酸洗，酸洗平整延伸率为1.4％。最后涂油分卷，得到规格为2.5mm厚的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板。

经测定，本实施例所生产的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板的性能如下：屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为240MPa、400MPa、45％。

实施例三

按重量百分比计，钢坯的化学成分为：C：0.08％、Si：0.03％、Mn：0.32％、Cr：0.32％、Ti：0.02％、P：0.015％、S：0.007％、Als：0.042％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产过程为：钢坯→热轧→层流冷却→卷取→焊接头尾→酸洗→平整→涂油→成品。钢坯经1250℃加热后，经两个可逆式粗轧机6道次粗轧成37mm厚的中间坯，粗轧压下率为81.5％，再经热卷箱保温后进入精轧机组，轧制成4.0mm厚的钢卷，精轧压下率为89.2％，终轧温度为880℃。钢卷经层流冷却后进入卷取机卷取得带钢，冷却速度为17.7℃/s，卷取步骤中的温度为740℃。将带钢经头尾焊接后进行酸洗，酸洗平整延伸率为1.8％。最后涂油分卷，得到规格为4.0mm厚的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板。

经测定，本实施例所生产的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板的性能如下：屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为265MPa、410MPa、47％。

实施例四

按重量百分比计，钢坯的化学成分为：C：0.10％、Si：0.05％、Mn：0.50％、Cr：0.40％、Ti：0.014％、P：0.015％、S：0.010％、Als：0.055％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产过程为：钢坯→热轧→层流冷却→卷取→焊接头尾→酸洗→平整→涂油→成品。钢坯经1220℃加热后，经两个可逆式粗轧机6道次粗轧成38mm厚的中间坯，粗轧压下率为81％，再经热卷箱保温后进入精轧机组，轧制成5.0mm厚的钢卷，精轧压下率为86.8％，终轧温度为900℃。钢卷经层流冷却后进入卷取机卷取得带钢，冷却速度为16.5℃/s，卷取步骤中的温度为750℃。将带钢经头尾焊接后进行酸洗，酸洗平整延伸率为2.0％。最后涂油分卷，得到规格为5.0mm厚的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板。

经测定，本实施例所生产的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板的性能如下：屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为275MPa、405MPa、49％。

综上所述，本发明通过控制钢中的化学成分、热轧工艺和酸洗工艺，得到一种成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板，且本发明的热轧酸洗板具有强度高、焊接性能好及表面质量好等优良的综合性能；本发明的热轧酸洗板生产方法还具有工艺控制难度小、可操作性强、方法简单、成本低等优点，具有良好的推广前景。

尽管已经具体描述了本发明的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板及其生产方法，但是本领域的技术人员应该知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种形式的改变。

Claims

1.一种成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板，其特征在于，以重量百分比计，所述热轧酸洗板含有C：0.05～0.10％、Si≤0.05％、Mn：0.15～0.50％、Cr：0.20～0.40％、Ti：0.01～0.02％、P≤0.02％、S≤0.010％、Als：0.02～0.07％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板，其特征在于，所述热轧酸洗板的屈服强度为230～280MPa。

3.根据权利要求1所述的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板，其特征在于，所述热轧酸洗板的抗拉强度≥370MPa。

4.根据权利要求1所述的成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板，其特征在于，所述热轧酸洗板的延伸率≥40％。

5.一种成型性能优良的汽车结构用热轧酸洗板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤：

制备钢坯，其中，以重量百分比计，所述钢坯含有C：0.05～0.10％、Si≤0.05％、Mn：0.15～0.50％、Cr：0.20～0.40％、Ti：0.01～0.02％、P≤0.02％、S≤0.010％、Als：0.02～0.07％以及余量的Fe和不可避免的杂质；

将钢坯加热至1220～1260℃后，将钢坯粗轧成中间坯，粗轧压下率为80～85％，再将中间坯经保温后精轧为钢卷，精轧压下率为85～95％，其中，终轧温度为850～900℃；

将钢卷经层流冷却后在700～750℃卷取温度下卷取获得带钢，其中，冷却速度≤20℃/s；

将带钢进行头尾焊接后进行酸洗，酸洗平整延伸率为1.0～2.0％；

最后进行涂油分卷，得到成品。