CN102816975B - 一种高r值高强IF钢生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车板生产工艺技术领域,涉及一种高r值高强IF钢生产工艺。采用P-Mn复合添加的340MPa级高强IF钢,经热轧,低温精轧,利用轧后高温直接在线快速退火,然后快冷至卷取温度,再经过冷轧、退火的生产工艺,获得抗拉强度355MPa和轧向r值2.75的钢板。热轧精轧温度为850~550℃,精轧压下率为70~90%,精轧阶段650℃以下,至少进行两道次轧制,累积压下率大于40%,在线退火加热速度为30℃/s-50℃/s,退火温度为800~820℃,保温时间为10~20s,卷取温度为650~700℃,冷轧压下量75~85%,连续退火工艺的加热速度为5℃/s~10℃/s,保温温度为810~830℃,保温时间为100~180s。
Description
技术领域
本发明属于汽车板生产工艺技术领域,涉及一种用热轧直接退火加冷轧退火的方式生产具有高r值的高强IF钢的工艺。
背景技术
高强IF钢是在IF钢中添加一定的强化元素,即保持了超深冲IF钢的优良的冲压性能又具有高的强度。使用高强IF钢替代普通IF钢后,可以减轻汽车重量,降低油耗,所以其汽车行业中得到广泛的应用。1998年-2000年,一汽率先在CA1092五吨中卡上使用BIF340,BH340高强度冷轧板代替St13与St14。经过钢板抗凹陷性试验,发现0.8mm厚的BIF340与1mm厚的St14相比,厚度减薄0.2mm,前者的抗凹陷性能反而高。2001年奇瑞公司用高强IF钢B170P1代替SM生产奇瑞风云汽车零件A柱本体、转向柱横梁和中通道等,用BIF340高强度IF钢钢板替代SM生产前底板都取得了成功。
由于高强IF钢需加入一定量的固溶强化元素磷、锰和硅以达到获得高强度的目的,但固溶强化元素的加入,使本来纯净的铁素体基体里有了间隙原子,阻碍了有利于提高r值的深冲织构的形成,导致高强IF钢普遍比普通IF钢深冲性能差,r值低,一定程度上影响了它的应用。
专利CN102409225提出一种利用晶粒细化、析出强化和固溶强化机制的超细晶高强IF钢,该钢种具有良好的表面质量和抗二次加工脆性,屈服强度230~270MPa,抗拉强度410~465MPa,延伸率为34~36.5%,塑性应变比r为1.6~1.65。专利CN101348884A提出一种利用P、Mn和Cr的固溶强化,以及Nb的碳氮化物析出强化与细晶强化共同作用的440MPa级高强IF钢,其抗拉强度≥440MPa,r值≥1.5。专利CN1492068A提出一种抗拉强度为340~440MPa的添加Nb的超低碳冷轧钢板及其制造方法,P含量较低,主要通过Nb的细化晶粒作用,以及Nb的碳氮化物析出强化,达到高强度,并可得到良好的复合成形性和焊接部位成形性,带钢全长性能均匀。以上高强IF钢专利均采用热轧、冷轧、退火、平整工艺生产,且热轧终轧温度在890℃以上,冷轧压下率为60~90%,退火一般采用连退退火方式,退火温度≥800℃。专利CN101693253介绍了一种铁素体区轧制高强IF钢的方法,通过在普通Nb+Ti-IF钢中添加P、Mn、Cr、Mo等固溶强化元素,在粗轧采用奥氏体区轧制,粗轧压下率为40%,精轧采用铁素体区轧制,终轧温度≤780℃,再经过层流冷却后进行卷取,卷取温度为600℃。从上述专利可以看出,无论采用添加强化元素的方法,还是采用细化晶粒的方法,高强IF钢r值都处于比较低的水平。
专利1071959A提出使用织构预处理方法提高IF钢r值,在此专利中,不需要改变IF钢的化学成分,只是在传统的IF钢生产工艺中,在热轧后增加织构预处理工艺,即压下率为40~90%的冷变形和退火,使钢板在冷轧前就具有了强烈的(111)织构,再进行冷轧和退火后,获得极高的r值。发明的实施例子中,对比了传统工艺与织构预处理工艺生产IF钢的成形性能,其中传统工艺下IF钢r值为2.4,而织构预处理工艺下r值为3.25。
关小军等人在《一种极高r值的高强IF钢板的研究》一文中,采用热轧卷取→织构预处理→冷轧→连续退火→再次连续退火的新工艺,热轧压下率为87.2%,终轧温度为910℃,卷取温度750℃,织构预处理工艺参数为:加热温度870℃,加热时间270s。冷轧和退火工艺参数为:压下率90%,均热温度910℃,均热时问120s。再次退火工艺参数为:均热温度870℃,均热时间120s。采用此工艺生产的高强IF钢,抗拉强度达340MPa,r值高达2.85。
从上述文献可以看出,采用织构预处理的确可以提高普通IF钢和高强IF钢的r值,但因为比常规的生产工艺增加了2~3个工序,延长了生产周期,增大了能耗,生产成本高,限制了其的实际应用。
发明内容
本发明旨在采用普通成分的高强IF钢,通过结合低温精轧与热轧直接快速在线退火工艺,提出一种简化工序的高r值高强IF钢生产工艺,从而提高高强IF钢成形性能和质量。
本发明的技术方案如下:
采用普通的340MPa级P-Mn系高强IF钢,生产工艺示意图如图1所示,具体表述如下:经过冶炼、锻造,制成小钢坯,加热温度为1050~1100℃,经粗轧和精轧,精轧开始温度为850℃,终轧温度为550~700℃,精轧压下率为70~90%,带钢出精轧后,直接进入在线退火炉,快速加热至810~830℃的在线退火温度,加热速率为30℃/s-50℃/s,保温10~20s,经过喷气冷却至650~700℃的卷取温度。热轧板经过酸洗,冷轧成薄带,冷轧压下量75~85%。冷轧薄带经过连续退火,加热速度为5℃/s~10℃/s,保温温度为810~830℃,保温时间为100~180s。
高r值高强IF钢制备方法原理如下:
钢板的塑性应变比r值是衡量其深冲性能的重要指标,有研究表明,r值大小主要与晶粒的择优取向(即织构)有关,当钢板的{111}织构越强,{100}织构越弱时,r值越高。在化学成分给定的情况下,r值主要与钢板的生产工艺有关。
如果高强IF钢钢板终轧温度在奥氏体区,奥氏体轧制织构经过奥氏体再结晶和奥氏体-铁素体相变,热轧板没有特别的择优取向,热轧织构散漫。在本发明中,高强IF钢钢板精轧阶段处于铁素体区,特别是精轧最后两个道次在650℃以下,处于铁素体未再结晶区,累积变形量为40%以上,则轧制完成后,晶粒为拉长的铁素体晶粒,内部的储能为下一步的在线快速退火提供了可能。高强IF钢铁素体未再结晶区热轧后的织构与冷轧织构类似,以{111}//ND、<110>//RD织构为主。热轧后的在线快速退火,由于加热速度快,而且变形的铁素体晶粒内的储能高,铁素体再结晶驱动力大,使得铁素体再结晶在短时间内完成,将热轧后形成的{111}//ND、<110>//RD织构转化为稳定的{111}<112>、{111}<110>再结晶织构,并保存至热轧板。在高强IF钢冷轧时,由于热轧板具有稳定的{111}<112>、{111}<110>织构,这种织构在冷轧过程中被保留下来,而且有部分{110}<001>织构晶粒继续在冷轧中转化成{111}//ND、<110>//RD冷轧织构,并在后续的常规退火过程中,发生冷轧织构的转变,形成更高密度的{111}<112>、{111}<110>退火织构,因此,采用这种低温铁素体未再结晶区热轧,在线快速退火、冷轧和退火的生产工艺,制造出的钢板具有高的{111}退火织构,从而具有高的r值。
本发明的应用效果:本发明是在不改变高强IF钢成分的前提下,通过低温热轧,在线快速退火、冷轧和退火工艺,获得了高r值的高强IF钢。与常规高强IF钢生产工艺相比,只是在热轧与卷取工艺之间,利用精轧后余热,增加了快速补充加热和短时间保温的工序,就可以提高热轧板{111}织构密度,最终带来产品深冲性能的改善。与其他提高r值的工艺相比,有两个特点,一个是充分利用了低温精轧形成的铁素体冷轧织构,并为后续的在线快速退火提供了再结晶驱动力;另一个是在线快速退火工艺,将退火与热轧工序相连接,利用了精轧后的余热,起到了节能的作用。该发明工艺简单,易于实施,在保证一定强度和延伸的基础上,显著提高了高强IF钢的r值,为高强IF钢用于难冲压件生产提供了可能。
附图说明
图1为本发明的高r值高强IF钢生产工艺示意图。
图2为高r值高强IF钢金相组织图。其中(1)为热轧+快速在线退火后金相组织,(2)为退火板金相组织。
具体实施方案
本发明实施的高强IF钢成分如表1所示。
表1本发明具体实施例钢的化学成分(wt%)
按照表1成分进行冶炼和浇铸、锻造,将锻坯加热到1100℃,保温2小时,在350mm热轧机上进行热轧,开轧温度为1050℃,经过2道次粗轧和4道次精轧,最终厚度为2.5mm,其中精轧开始温度为850℃,精轧压下率为75%,精轧最后两个道次开始轧制温度为650℃,终轧温度为550℃,两道次累积压下率为45%。轧制后直接进入在线快速退火炉,快速加热至800℃的在线退火温度,加热速率为30℃/s,保温20s,经过喷气冷却至650℃的卷取温度。
热轧板经过酸洗,在400mm冷轧机上进行可逆轧制,冷轧压下量80%,冷轧板厚度为0.5mm.
冷轧薄带经过连续退火,加热速度为10℃/s,保温温度为820℃,保温时间为180s。得到的力学性能如表2所示。
表2本发明具体实施例钢的力学性能结果
Claims (2)
1.一种高r值高强IF钢生产工艺,其特征在于采用普通的340MPa级P-Mn系高强IF钢,加工步骤如下:
1)加热温度为1050~1100℃;
2)热轧分为粗轧和精轧两个阶段,其中对粗轧轧制温度与压下率没有特别的要求,精轧温度为850~550℃,精轧压下率为70~90%,精轧阶段650℃以下,至少进行两道次轧制,累积压下率大于40%;
3)带钢出轧机后直接进入在线退火炉,进行在线快速退火,在线退火温度为800~820℃;
4)带钢出退火炉后进行快速冷却,冷却至650~700℃的卷取温度,卷取成热卷;
5)带钢冷轧压下量75~85%;
6)连续退火工艺的加热速度为5℃/s~10℃/s,保温温度为810~830℃,保温时间为100~180s。
2.按照权利要求1所述的高r值高强IF钢生产工艺,其特征在于所述步骤3)中,带钢出精轧后,直接进入在线退火炉,在线快速退火的加热速度为30℃/s-50℃/s,保温时间为10~20s。
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