CN102787273A

CN102787273A - 薄板坯生产厚度≤1.8mm的汽车用热轧酸洗钢及生产方法

Info

Publication number: CN102787273A
Application number: CN201210298259XA
Authority: CN
Inventors: 赵如意; 刘永前; 刘吉斌; 田德新; 陈宇; 彭涛; 高智; 魏巍
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2012-11-21

Abstract

薄板坯生产厚度≤1.8mm的汽车用热轧酸洗钢，其化学成分按重量百分数含量为：C0.04~0.07%，Si0.10~0.30%，Mn0.60~1.30%，P≤0.025%，S≤0.012%，Ti0.02~0.04%，Als0.010~0.030%；生产步骤：铁水脱硫、炉冶炼并合金化处理；钢包炉处理；连铸连轧；高压水除磷，压力控制在25~35MPa；控制轧制；层流冷却；卷取；酸洗；平整，控制平整延伸率不超过2%；精整，采用静电涂油。本发明开发了一种厚度≤1.8mm、抗拉强度≥400MPa的汽车用薄规格热轧酸洗钢，其具有低屈强比、表面质量高、生产周期短、成本低的特点；形成了较高强度与良好冲压性能的匹配，可替代冷轧高强钢用于汽车制造。

Description

薄板坯生产厚度≤1.8mm的汽车用热轧酸洗钢及生产方法

技术领域

本发明涉及汽车用钢，具体地指一种厚度≤1.8mm、抗拉强度≥400MPa的汽车用热轧酸洗钢及其生产方法。

背景技术

热轧酸洗钢是用指用热轧材做原料经酸洗去除表层氧化铁皮，经切边、平整及涂油等工序处理后得到的钢板（卷），其具有以下特点：

1、降成本，用酸洗板代替冷轧板，可以为企业节约成本。 2、表面质量好，与普通热轧板相比，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。 3、尺寸精度高，板形好，经平整、精整后，宽度和厚度精度大大提高，板形得到有效控制，满足汽车冲压零件对尺寸的严格要求。 4、提高了表面光洁度，增强了外观效果。

由于热轧酸洗钢具有以上诸多优势，在汽车制造行业大量应用于：汽车底盘系统包括大梁、副梁等，车轮包括轮辋、轮辐射等；驾驶室内板、车厢板；其它冲压件，包括防撞保险杠、刹车间闸套等一些汽车内部小零件。随着汽车产量的大幅增加，热轧酸洗钢使用量不断提高。但目前酸洗钢在汽车行业主要应用于制造厚度＞1.8mm的零件，更薄规格的零件生产一般选用冷轧板替代，而冷轧板相对酸洗钢增加了轧钢和退火工序，价格较高，导致汽车制造成本增加。利用常规热连轧工艺生产400MPa级厚度≤1.8mm热轧酸洗钢时，钢厂面临诸多困难，例如：板形难控制，生产中常见浪形大、翘曲等缺陷，导致成材率低，同时，生产厚度≤1.8mm抗拉强度≥400MPa酸洗钢时，热轧工序对轧机设备要求较高，大的压缩比需要轧机大的轧制力，长期生产会造成设备寿命降低，大幅增加成本。因此，利用常规热轧工序生产400MPa级厚度≤1.8mm酸洗钢成本较高，经济性较差，不具备大批量生产基础。

经初步检索，中国专利申请号为CN201110086611.9的专利文献，其公开了一种在FTSR薄板坯连铸连轧生产线生产热水器内胆搪瓷用热轧钢板及工艺方法，属于搪瓷钢板生产领域。其化学成分质量百分比为：碳0.03%~0.10%，锰0.15%~0.40%，硅≤0.06%，硫0.004%~0.040%，磷≤0.15%，铝0.03%~0.05%，氮0.002%~0.008%，钛0.02%~0.10%，其余为铁和不可避免的杂质；其热水器内胆搪瓷用钢组织为细晶粒铁素体+少量珠光体组织，晶粒度等级≥10级。钢水经LF炉精炼处理后进行连铸，浇注成70mm厚的薄板坯；连铸后的薄板坯直接进入辊底式均热炉内均热，钢坯温度入炉温度保持在900℃以上，均热温度1050℃~1200℃，均热后的薄板坯直接进入粗轧连轧机组，通过髙温变形，使奥氏体组织细化，其粗轧压下率达到50~80%，其后进入精轧连轧机组控制轧制，中间道次压下率为15~30%，终轧温度820~900℃；终轧后经层冷线前段或后段水冷对轧后钢板进行上下表面双方向的控制冷却，满足卷曲温度550~720℃的工艺要求；热轧后的钢卷自然冷却到≤60℃以下后进行平整，平整压下率≤1%；平整后的热轧钢卷通过连续酸洗-平整线进行连续酸洗再平整，平整压下率≤1%，两次平整总压下率≤2%。酸洗后的钢板力学性能为抗拉强度R_m≥350Mpa，屈服强度R_P0.2≥250Mpa，延伸A₅₀mm≥38%。该专利钢属于搪瓷钢板生产领域，成分Ti含量较高，成本增加，但钢板力学强度较低，同时，不能确定该方法能否生产厚度≤1.8mm且具有良好冲压成型性能的钢，目前尚未检索到有批量供应于汽车零件冲压生产的抗拉强度≥400MPa的厚度≤1.8mm的酸洗钢的生产方法。

发明内容

本发明针对目前抗拉强度≥400Mpa的薄规格汽车结构用钢主要为冷轧板，其工序较长、成本高的不足，开发了一种在满足抗拉强度≥400Mpa的条件下，厚度≤1.8毫米，屈强比不超过0.8，且钢板冲压性能优良、表面质量良好，能替代高强度冷轧板用于乘用车纵梁、各类加强板等零件的汽车结构用热轧酸洗钢及其生产方法。

实现上述目的的措施：

薄板坯生产厚度≤1.8mm的汽车用热轧酸洗钢，其化学成分按重量百分数含量为：C0.04~0.07%，Si0.10~0.30%，Mn0.60~1.30%，P≤0.025%，S≤0.012%，Ti0.02~0.04%，Als0.010~0.030%，余量为Fe及不可避免的杂质。

生产薄板坯生产厚度≤1.8mm的汽车用热轧酸洗钢的方法，其步骤：

1）铁水脱硫、炉冶炼并合金化处理；

2）进行钢包炉处理，并按照0.4~0.6kg/吨钢喂入硅钙线；

3）进行连铸连轧：铸坯厚度不超过75毫米，连铸后铸坯直接进入加热炉进行加热，控制炉温在1100~1180℃，在炉时间不低于30分钟；

4）进行高压水除磷，压力控制在25~35MPa；

5）进行控制轧制，控制终轧温度在840~910℃；

6）进行层流冷却：按照冷却速度不低于20℃/秒进行冷却；

7）进行卷取，控制卷取温度在580~640℃；

8）采用紊流方式进行酸洗；

9）进行平整，控制平整延伸率不超过2%；

10)进行精整，采用静电涂油，涂油量不少于1.5g/mm²。

本发明中各组分及主要工艺的作用及控制的理由：

碳：碳是廉价的固溶强化元素，本发明中将C含量控制在0.040~0.070%的范围，是根据试验结果的最佳选择，如果C含量超过0.070%，材料冲压成形性和焊接性能会降低，同时给薄板坯连铸连轧生产带来风险，如果C含量低于0.040%时材料达不到目标强度。

硅：硅是廉价而有效的钢液脱氧元素。是为了维持母材强度、进行预脱氧而添加的。当其含量小于0.10%，则不能发挥其效果，当含量超过0.30%，则会严重影响轧制除鳞及酸洗后表面质量，所以，将其含量限定在0.10~0.30%。

锰：锰是提高强度和韧性最有效的元素，可改善钢的强度和延伸平衡性。根据试验结果，本发明中，当锰含量低于0.60%时，材料强度达不到目标值，但是当锰含量超过1.30%时，会导致钢材延伸性能大幅下降，成形性能显著变差，同时将影响材料焊接性并影响薄板坯连铸连轧生产稳定性，鉴于此，将其含量限定在0.60~1.30%范围。

磷：磷是钢中的有害元素，易引起铸坯中心偏析，为了避免冷弯成形性能、韧性发生恶化，设定其含量上限为0.025%。

硫：硫是非常有害的元素。钢中的硫常以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂对钢的冲击韧性是十分不利的，并造成性能的各向异性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越好。基于对钢板冷弯成形工艺和制造成本的考虑，拟将钢中硫含量控制在0.012%以下。

钛：可细化晶粒和提高钢的强度与韧性，对钢进行微钛处理，可以改变硫化物的形貌，显著提升钢板冷弯性能。当其含量不足0.020%时，不能充分发挥其效果；另一方面，加入的钛大于0.040%时，则会由于生成过剩的碳化钛而导致韧性恶化，延伸性能下降，影响材料成形性能。所以规定其上限为0.040%。所以，将其含量限定在0.020~0.040%范围。

铝：铝是为了脱氧而添加的，当Als含量不足0.010%时，不能发挥其效果；另一方面，由于添加多量的铝容易形成氧化铝团块，影响钢材连铸生产及铸坯质量，因此，Als含量限定在0.010~0.030%范围。

铸坯出炉后进行高压水除鳞，可有效提高酸洗钢表面质量，除鳞压力小于25MPa不能完全清除铸坯表面氧化铁皮，在轧制过程中压入钢板造成酸洗后表面氧化铁皮压入及“山峰状氧化铁皮”缺陷；除鳞压力大于35MPa对酸洗钢表面改善效果不明显且造成能源浪费，因此除鳞压力控制在25~35MPa。

终轧温度低于840℃，会在两相区终轧造成混晶影响材料性能，终轧温度高于910℃将造成相变前奥氏体晶粒过大，由于遗传的因素造成铁素体晶粒过大，材料强度达不到目标强度，由此将终轧温度控制在840~910℃。

层流冷却，对本发明钢而言，冷速低于20℃/秒将使轧后奥氏体晶粒快速长大，导致相变后铁素体晶粒过大，降低材料强度。因此，本发明控制冷却速度不低于20℃/秒进行冷却。

关于卷取工序，卷取温度直接影响钢的性能，卷取温度高于640℃会使相变后铁素体晶粒长大，钢材强度偏低；卷曲温度低于580℃会导致晶粒过细且出现大量纳米析出物，使得屈服强度明显增加，因此，控制卷取温度在580~640℃；

关于平整，控制平整延伸率不超过2%，平整延伸率大于2%将造成明显加工硬化，导致材料屈服强度及屈强比增加、延伸性能降低，冲压成形性能下降；

本发明与现有技术相比，开发了一种厚度≤1.8mm、抗拉强度≥400MPa的汽车用薄规格热轧酸洗钢，其具有低屈强比、表面质量高、生产周期短、成本低的特点；形成了较高强度与良好冲压性能的匹配，可替代冷轧高强钢用于汽车制造。

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：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例性能监测情况列表；

本发明各实施例按照以下步骤生产：

其步骤：

1）铁水脱硫、转炉冶炼并合金化处理；

2）进行钢包炉处理，并按照0.4~0.6kg/吨钢喂入硅钙线；

3）进行连铸连轧：控制轧制时的铸坯厚度不超过75毫米，轧制结束后，钢板直接进入加热炉进行加热，控制炉温在1100~1180℃，在炉时间不低于30分钟；

4）进行高压水除鳞，压力25~35MPa；

5）进行轧制，控制终轧温度在840~910℃；

6）进行层流冷却：按照冷却速度不低于20℃/秒进行冷却；

7）进行卷取，控制卷取温度在580~640℃；

8）采用紊流方式进行酸洗；

9）进行平整，控制平整延伸率不超过2%；

10)进行精整，采用静电涂油，涂油量不少于1.5g/mm²。

表1 本发明各实施例及对比例的取值列表

实施例	C%	Si%	Mn%	P%	S%	Ti%	Als%
								1	0.0426	0.1034	0.777	0.020	0.002	0.0245	0.0206
2	0.0451	0.1130	0.761	0.018	0.003	0.0251	0.0261
								3	0.0540	0.1520	0.610	0.022	0.005	0.032	0.0230
4	0.0618	0.2110	0.821	0.017	0.009	0.0255	0.0280
								5	0.0576	0.2312	0.910	0.011	0.007	0.0290	0.0150
6	0.0409	0.2810	1.210	0.020	0.004	0.0281	0.0213
								7	0.0667	0.1891	1.051	0.019	0.007	0.035	0.0228
8	0.0533	0.1765	0.621	0.023	0.006	0.033	0.0235
								对比1	0.0901	0.0221	0.378	0.035	0.009	0.070	0.0372
对比2	0.0470	0.0315	0.305	0.021	0.011	0.068	0.0302

表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表

表3 本发明各实施例及对比例力学性能检验结果列表

从表3可以看出，本发明钢主要特征为厚度薄，由于具有较低的屈强比及良好的冲压指标（n、r值），同时，实际抗拉强度达到400MPa以上，在汽车生产中可部分替代同级别冷轧低合金钢等钢种，降低汽车制造成本。

Claims

1.薄板坯生产厚度≤1.8mm的汽车用热轧酸洗钢，其化学成分按重量百分数含量为：C0.04~0.07%，Si0.10~0.30%，Mn0.60~1.30%，P≤0.025%，S≤0.012%，Ti0.02~0.04%，Als0.010~0.030%，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.生产如权利要求1所述的薄板坯生产厚度≤1.8mm的汽车用热轧酸洗钢的方法，其步骤：

1）铁水脱硫、炉冶炼并合金化处理；

2）进行钢包炉处理，并按照0.4~0.6kg/吨钢喂入硅钙线；

4）进行高压水除磷，压力控制在25~35MPa；

5）进行控制轧制，控制终轧温度在840~910℃；

6）进行层流冷却：按照冷却速度不低于20℃/秒进行冷却；

7）进行卷取，控制卷取温度在580~640℃；

8）采用紊流方式进行酸洗；

9）进行平整，控制平整延伸率不超过2%；

10)进行精整，采用静电涂油，涂油量不少于1.5g/mm²。