CN102899561A - 一种高强度冷成型薄钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高强度冷成型薄钢板及其制造方法，钢板的化学成分：C：0.04%～0.09%、Si：0.05%～0.50%、Mn：1.50%～1.80%、Nb：0.035%～0.070%、Ti：0.050%～0.08%、Als：0.010%～0.070%，余为Fe。其方法包括冶炼、精炼、连铸和轧制，所述轧制的加热温度为1200～1280℃，粗轧结束温度＞1100℃，精轧终轧温度为900～950℃，轧后快速冷却，冷却速度为30～50℃/s，卷取温度为590～640℃，之后空冷或缓冷。本发明钢板成本低廉，冷弯成型性良好，屈服强度高，焊接性能优良，生产工艺简单。

Description

一种高强度冷成型薄钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，尤其涉及一种高强度冷成型薄钢板及其制造方法。

背景技术

对于应用在薄壁型部件诸如汽车和建机等结构部件，除了要求钢板的厚度越来越薄，同时还要具有高强度和优良综合力学性能，以减轻自重，大幅度地提高其承载能力，增加物流企业的经济效益。另外，空行程时也可大幅度地降低燃油消耗量，降低运输成本。而且，高强度钢的使用能够减少钢材用量，对环保、节能和节约原材料将大有裨益。

有关高强度冷成型热轧卷板方面的技术虽然已有文献公开，但都存在生产成本高的问题。如：

申请号为200610116562.8的中国专利提供了一种高强度冷成型热连轧钢板及其生产方法。其化学成分如下：C: 0.05—0.10wt％，Si: 0.10—0.50wt％，Mn: 1.0—2.0wt％，P≤0.025wt％，S≤0.010wt％，Nb: 0.03—0.08wt％，Ti: 0.05—0.15wt％，Mo: 0.10—0.50wt％，Ca：0.0010—0.0050wt％，Al: 0.01—0.05wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。该钢种的屈服强度可达700 N/mm²以上。但是，钢中加入了贵重元素Mo，导致钢种成本明显增加。

公开号为CN1563468A，名为“冷成型高强度焊接结构钢的生产方法”的中国专利以低碳—锰为基础，添加Cu 、Ni、Mo、V等贵重的合金元素，通过控轧控冷工艺来实现最终性能。其不足之处是：为了提高钢材的强度，成分设计中加入较高含量的贵重合金元素，不仅提高了钢的成本，同时对钢的焊接性能还带来不利影响，而且该钢种的屈服强度只能达到≥500 N/mm²、抗拉强度达到590 N/mm²以上。

新日铁在中国申请的公开号为CNl639371A，名为“弯曲加工性优良的耐候性高强度钢板及其制造方法”的专利，其不足之处在于钢中加入了较多的合金元素，如Ni含量最高达2.0％，Ti含量最高达0.2％，较高的合金元素不但造成了成本大幅度上升，同时增加了生产上的难度，生产工序多，生产操作复杂。

公开号为CN101736199A，名为“高强度冷成型焊接结构用热轧带钢及其制造方法”的中国专利提供一种高强度冷成型热轧卷板的制造方法。不足之处，经过生产实践该钢板的轧制工艺只能局限于生产厚度≥4mm屈服强度 600MPa级别以上的卷板，且添加合金元素Cr来提高强度，增加成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术所存在的不足，提供一种低成本高强度冷成型薄钢板及其制造方法。钢板的屈服强度≥600MPa，延伸率≥18，钢板厚度≤3mm。

本发明高强度冷成型薄钢板的化学成分重量百分比为：C：0.04%～0.09%、Si：0.05%～0.50%、Mn：1.50%～1.80%、Nb：0.035%～0.070%、Ti：0.050%～0.08%、Als：0.010%～0.070%、P≤0.025%、S≤0.015%、[N]≤0.0080%，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明薄钢板所选合金元素的主要作用在于：

C：碳对钢的强度、韧性、焊接性能影响很大。C含量低于0.04％时难以获得足够的强度；碳高于0.09%时，在生成组织中珠光体含量增加，使钢的冷成型性能和韧性下降，同时由于成分进入包晶区，容易发生结晶器漏钢事故和铸坯表面质量缺陷，连铸时难度增加。

Mn：锰是提高强度和韧性的有效元素，而且成本十分低廉，因此在本发明中把Mn元素作为主要合金元素，但是Mn含量太高时，容易产生偏析缺陷，造成组织不均匀，影响冷成型性能。一般控制在1.50%～1.80%。

Nb：铌是控轧控冷钢中的重要元素，它能够有效地延迟变形奥氏体的再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，提高奥氏体再结晶温度，细化晶粒，同时改善强度和韧性，而且具有强烈的析出强化作用，可以显著地提高钢的屈服强度。根据本发明的目的，控制Nb：0.035%～0.07%。

Ti：钢中加入钛，具有二个方面的作用。一方面是为了固定钢中的氮元素，形成氮化钛质点，阻止钢坯在加热、轧制、焊接过程中晶粒的长大，改善母材和焊接热影响区的韧性。另一方面，钛能够在铁素体中析出TiC，在大幅度提高钢的强度的同时，对钢的塑性影响不大。Ti低于0.05%时，强化效果差且随工艺变化波动大，不能够稳定达到本发明的目标强度，Ti超过0.08%时，连铸难度大，且使钢的韧性恶化。因此，本发明控制Ti：0.05%～0.08%。

Si：硅是炼钢脱氧的必要元素，也具有一定的强化作用，当含量低于0.05%时，难于获得充分的脱氧效果；含量超过0.5%时，钢的清洁度下降，韧性降低，可焊性差。

Al：铝是脱氧元素，可作为AlN形成元素，有效地细化晶粒，其含量不足0.01%时，效果较小；超过0.07%时，脱氧作用达到饱和；再高则对母材及焊接热影响区韧性有害。

其余为Fe及不可避免的杂质元素。钢中的杂质元素控制在P≤0.025%，Ｓ≤0.015%，[N]≤0.0080%。从提高钢种韧性和塑性的角度来看，杂质元素含量越低越好。

本发明钢板的具体生产工艺如下：

本发明所述高强度冷成型薄钢板的制造方法包括冶炼、精炼、连铸和轧制。冶炼：进行铁水预处理，采用转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼，尽可能深脱碳；精炼：采用VD、RH或LF等进行炉外精炼处理，并进行微合金化；进行Ca处理，结合钢中S含量和出钢量，喂Si-Ca线，控制硫化物形态，提高钢的延性、韧性和冷成型性能，减小钢板横向和纵向性能差；连铸：采用电磁搅拌，减少元素偏析，提高铸坯质量；轧制：加热温度控制在1200～1280℃，以保证获得细小的奥氏体晶粒，同时Nb、Ti元素得以充分固溶；采用两阶段控轧，粗轧结束温度＞1100℃，轧制过程能够充分发生再结晶；精轧终轧温度控制在900～950℃，温度高有利于减小轧制力，降低轧机负荷，控制板型；轧后快速冷却，冷却速度控制在30～50℃/s，冷速越大，强度、韧性越高；卷取温度控制在590～640℃，卷取温度高有利于控制卷型，提高强度；之后空冷或缓冷，便于微合金元素的析出强化。

本发明采用低C高Ti含量，只添加适量Nb元素，所以成本低廉；通过Nb、Ti元素的复合强化作用，不添加贵重元素Mo、Ni、Cu、V等，在显著提高钢的强度的同时，钢种的冷弯成型性良好，冷弯180°d=0也不开裂；屈服强度600MPa以上，焊接性能优良，可简化焊接工艺；通过控轧控冷却工艺，生产出的热轧薄板无需回火或调质等热处理，工艺简单。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步的说明。

本发明实施例钢的化学成分见表1，其轧制工艺和轧态力学性能见表2和表3。

表1  本发明实施例钢的冶炼成分   Wt%

	C	Si	Mn	P	S	Nb	Ti	Als	N
										实施例1	0.090	0.40	1.56	0.012	0.003	0.050	0.065	0.012	0.0060
实施例2	0.080	0.23	1.670	0.010	0.002	0.070	0.078	0.021	0.0045
										实施例3	0.063	0.15	1.742	0.011	0.002	0.038	0.080	0.030	0.0050
实施例4	0.046	0.28	1.80	0.017	0.001	0.068	0.060	0.016	0.0043
										实施例5	0.070	0.500	1.570	0.012	0.004	0.065	0.050	0.055	0.0080

表2  本发明实施例的实际工艺参数

表3  本发明实施例的力学性能

Claims (2)

1.一种高强度冷成型薄钢板，钢板的屈服强度≥600MPa，延伸率≥18，厚度≤3mm，其特征在于钢板的化学成分重量百分比为：C：0.04%～0.09%、Si：0.05%～0.50%、Mn：1.50%～1.80%、Nb：0.035%～0.070%、Ti：0.050%～0.08%、Als：0.010%～0.070%、P≤0.025%、S≤0.015%、[N]≤0.0080%，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.一种权利要求1所述高强度冷成型薄钢板的制造方法，包括冶炼、精炼、连铸和轧制，其特征在于所述轧制的加热温度为1200～1280℃，粗轧结束温度＞1100℃，精轧终轧温度为900～950℃，轧后快速冷却，冷却速度为30～50℃/s，卷取温度为590～640℃，之后空冷或缓冷。