CN103305757B

CN103305757B - 高强度汽车用钢板及其生产方法

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Publication number: CN103305757B
Application number: CN201310224573.8A
Authority: CN
Inventors: 熊爱明; 滕华湘; 朱国森; 刘光明; 尉冬; 刘再旺; 刘李斌; 王海全; 乔建军; 胡燕慧
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2033-06-06
Also published as: CN103305757A

Abstract

本发明公开了一种高强度汽车用钢板，其化学成分质量百分比为：C≤0.0040%；Mn，0.30-0.40%；Si，≤0.02%；Ti，0.025-0.040%；Nb，0.010-0.025%；B，0.0002-0.0010%；P，0.06-0.07%；S，≤0.010%；Als，0.02-0.06%；N，0.0020～0.0050%，余量为Fe和微量元素。本发明还公开了一种生产上述高强度汽车用钢板的方法。本发明一种高强度汽车用钢板及其生产方法所述的高强度汽车板用钢具有高强度、高成形性能的特点，产品质量好，可广泛应用于汽车内板和外板的制造，大大提高了经济效益。

Description

高强度汽车用钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种高强度汽车用钢板及其生产方法。

背景技术

高强度IF钢(IF-HSS)是在无间隙原子钢（IF钢）的基础上，添加不同类型的强化元素（如固溶强化元素P、Mn、Si）和适当的工艺控制，使钢材在保证良好塑性和冲压性能的同时，拥有较高的强度，满足复杂形状轿车冲压件性能的要求。其广泛应用于汽车制造业，尤其是汽车外板、内板。按GB/T20564.3-2007对同类钢种的要求，其成分为：C，≤0.01%；Mn，≤0.80%；Si，≤0.30%；P，≤0.08%；S，≤0.025%；Alt，≥0.01%，Ti，≤0.12%,余量为Fe。国标对其屈服强度要求180-240MPa，抗拉强度要求≥340MPa，断后延伸率≥34%，n90≥0.19，r90≥1.7。该钢种通常采用超低碳IF钢为基体，获得良好的冲压成形性能，通过控制P、Mn等元素含量来满足抗拉强度的要求。在生产过程中，为了在提高抗拉强度的同时，尽可能提高成形性能，需要控制合理的成分、热轧工艺、冷轧压下率、退火工艺、平整延伸率等，从而得到合适的第二相析出粒子及有利于深冲的{111}织构，最终获得兼具高强度和良好成形性能的产品。

在高强钢生产技术中，主要包括细晶强化、析出强化和固溶强化等强化机制，其中细晶强化和析出强化在提高强度的同时大幅恶化产品的成形性能尤其是深冲性能。因此，为满足汽车行业对高强度和超深冲的综合性能高要求，应发明一种以采用固溶强化机制为主，以细晶强化和析出强化为辅，在提高产品强度的同时仍保持较优良的深冲性能的方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高产品强度的高强度汽车用钢板及其生产方法。

本发明的一个方面，提供一种高强度汽车用钢板，包括：C≤0.0040%；Mn，0.30-0.40%；Si，≤0.02%；Ti，0.025-0.040%；Nb，0.010-0.025%；B，0.0002-0.0010%；P，0.06-0.07%；S，≤0.010%；Als，0.02-0.06%；N，0.0020～0.0050%，余量为Fe和微量元素。

本发明的另一个方面，提供一种生产上述高强度汽车用钢板的方法，包括：

将钢水通过精炼后连铸获得板坯；

将所述板坯进行加热，加热温度为1250±30℃；

将所述板坯经过定宽压力机获得所需要的板坯宽度、再经过二辊粗轧、四辊粗轧获得中间坯；

将所述中间坯通过精轧获得热轧板；

在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性；

将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧卷，所述层流冷却采用前段快速冷却的方式；

将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷，所述热轧板的终轧温度为920±20℃、卷取温度为700±20℃；

将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢，连续退火炉内各段的温度如下表所示：

加热段（℃）	均热段（℃）	缓冷段出口（℃）	快冷段出口（℃）	过时效段（℃）
					820±20	820±20	670±20	420±20	360±20

然后将所述带钢经平整卷取成成品。

进一步地，所述热轧卷进行冷轧时，冷轧压下率为75-85%。

进一步地，所述连续退火时均热段均热时间为50～100s。

进一步地，所述平整时，平整机平整延伸率根据带钢厚度规格变化控制在0.9±0.1%。

本发明提供的一种高强度汽车用钢板及其生产方法，通过优化成分设计，调整和优化热轧、冷轧和退火工艺参数、平整工艺参数，成功生产出兼具高强度和良好成形性能的340MPa级别高强钢产品。该钢种通常采用超低碳IF钢为基体，获得良好的冲压成形性能，通过控制P、Mn等元素含量来满足抗拉强度的要求。所生产的连续退火钢板具有高强度、高成形性能的特点，提高了产品质量，可广泛应用于汽车内板和外板的制造，带来可观的经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例提供的生产方法生产的500卷高强度汽车用钢板C含量的分布统计情况。

图2为本发明实施例提供的生产方法生产的500卷高强度汽车用钢板Mn含量的分布统计情况。

图3为本发明实施例提供的生产方法生产的500卷高强度汽车用钢板P含量的分布统计情况。

图4为本发明实施例提供的生产方法生产的500卷高强度汽车用钢板屈服强度的分布统计情况。

图5为本发明实施例提供的生产方法生产的500卷高强度汽车用钢板抗拉强度的分布统计情况。

图6为本发明实施例提供的生产方法生产的500卷高强度汽车用钢板延伸率的分布统计情况。

图7为本发明实施例提供的生产方法生产的500卷高强度汽车用钢板的塑性应变比r值的分布统计情况。

具体实施方式

本发明提供实施例一种汽车用钢板及其生产方法，通过对汽车用钢板成分的优化设计，调整和优化热轧、冷轧和退火工艺参数、平整工艺参数，成功生产出良好成形性能的高强度的汽车用钢板。该高强度汽车板用钢的化学成分质量百分比为：C≤0.0040%；Mn，0.30-0.40%；Si，≤0.02%；Ti，0.025-0.040%；Nb，0.010-0.025%；B，0.0002-0.0010%；P，0.06-0.07%；S，≤0.010%；Als，0.02-0.06%；N，0.0020～0.0050%，余量为Fe和微量元素。

其中，C含量是高强IF钢成分设计时重点需要考虑的元素，其在钢中析出物和间隙固溶状态存在。当C含量以间隙固溶状态存在时，产品的深冲性能会显著降低。因此，在产品设计时。需根据企业的冶炼控制水平，确定C含量的稳定控制范围，在此基础上，通过合理的添加Ti、Nb等固C合金元素，完全拔除基体中的间隙C原子，同时结合合理的热轧（高温卷取工艺）、退火工艺（高温退火工艺），促使析出物粗大化，以获得优良深冲性能。图1横坐标代表C含量控制范围，纵坐标代表分析样本中C含量在控制范围内的概率分布情况。结合成分分布规律和性能分布规律，可以分析出本发明提供的高强度汽车用钢板的工艺稳定性和质量稳定性。

Mn含量是高强IF钢成分设计时主要强化的元素。在高强IF钢成分设计时，首先考虑充分发挥P含量的强化作用（P是固溶强化作用最有效的元素），但P含量的添加量有一定控制度，太高的P含量容易带来二次加工脆性。因此，在高强IF钢成分设计时，将Mn作为除P元素外主要的辅助强化手段，进一步提高产品的强度。图2横坐标代表Mn含量控制范围，纵坐标代表分析样本中Mn含量在控制范围内的概率分布情况。结合成分分布规律和性能分布规律，可以分析出本发明提供的高强度汽车用钢板的工艺稳定性和质量稳定性。

由于P原子半径与Fe原子相差较大，在P原子周围造成晶格畸变，在塑性变形过程中，位措运动受到阻碍，产生了强化作用。钢中由于P的加入，使屈服强度和抗拉强度均提高。P含量越高，强化作用越明显。每加入0.01%的P，抗拉强度提高10Mpa左右。但随着钢中P含量的增加，断后延伸率和r值均降低。可见，对于高强IF钢，需要合理的控制P含量，在满足提高强度的同时，尽可能减少对成形性能的不利影响。图3横坐标代表P含量控制范围，纵坐标代表分析样本中P含量在控制范围内的概率分布情况。结合成分分布规律和性能分布规律，可以分析出发明提供的高强度汽车用钢板的工艺稳定性和质量稳定性。

屈服强度是高强IF钢中关键强度性能指标之一。图4横坐标代表屈服强度分布范围，纵坐标代表分析样本中屈服强度在分布范围内的概率分布情况。结合成分分布规律和性能分布规律，可以分析出发明提供的高强度汽车用钢板的工艺稳定性和质量稳定性。

抗拉强度是高强IF钢中关键强度性能指标之一。图5横坐标代表抗拉强度分布范围，纵坐标代表分析样本中抗拉强度在分布范围内的概率分布情况。结合成分分布规律和性能分布规律，可以分析出发明提供的高强度汽车用钢板的工艺稳定性和质量稳定性。

延伸率是高强IF钢中关键成形性能指标之一。图6横坐标代表延伸率分布范围，纵坐标代表分析样本中延伸率在分布范围内的概率分布情况。结合成分分布规律和性能分布规律，可以分析出发明提供的高强度汽车用钢板的工艺稳定性和质量稳定性。

塑性应变比r值是高强IF钢中关键成形性能指标之一。图7横坐标代表塑性应变比r值分布范围，纵坐标代表分析样本中r值在分布范围内的概率分布情况。结合成分分布规律和性能分布规律，可以分析出发明提供的高强度汽车用钢板的工艺稳定性和质量稳定性。

本发明实施例还提供一种生产上述高强度汽车用钢板的方法包括：

步骤S1：将钢水通过精炼后连铸获得板坯。

步骤S2：将所述板坯进行加热，加热温度为1250±30℃。

步骤S3：将所述板坯经过定宽压力机获得所需要的板坯宽度、再经过二辊粗轧、四辊粗轧获得中间坯。

步骤S4：将所述中间坯通过精轧获得热轧板。

步骤S5：在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性。

步骤S6：将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧卷，所述层流冷却采用前段快速冷却的方式。

步骤S7：将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷，所述热轧板的终轧温度为920±20℃、卷取温度为700±20℃。所述热轧卷进行冷轧时，冷轧压下率为75-85%。

步骤S8：将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢，然后经平整卷取成成品。将所述冷硬卷通过立式连续退火炉退火时，连续退火炉内各段的温度如下表所示：

所述连续退火时均热段均热时间为50～100s。所述平整时，平整机平整延伸率根据带钢厚度规格变化控制在0.9±0.1%。

卷取温度的高低对连续退火高强IF钢板的最终性能至关重要。高温卷取有利于得到较大尺寸的原始晶粒，同时促进Ti(CN)、Nb(CN)等析出物的长大；在冷轧变形后的再结晶退火过程中有利于{111}织构的形成，最终改善产品的冲压成形性能。高温卷取工艺有利于促进析出物的粗大化，有利于获得良好的深冲性能。但过高的卷取温度，容易形成较多的表面氧化铁皮，为后续的酸洗工艺及表面质量带来不利影响。因此，本发明在工艺设计时，综合考虑性能、成本和工艺稳定性等因素，对卷取温度进行了优化，本发明将卷取温度控制在700±20℃。

一定的冷轧压下率，是随后连续退火工序中退火再结晶的驱动力，并决定了再结晶形核点的多少。此发明根据不同的带钢厚度规格，将冷轧压下率大致控制在75-85%的水平。

在冷轧薄板的生产过程中，再结晶退火是一个关键的工艺环节。薄板在退火过程中经历回复、再结晶和晶粒长大三个过程，影响着产品的性能。随着退火温度的提高，再结晶晶粒进一步长大，退火温度越高，铁素体晶粒尺寸越大，使塑性改善。但是退火温度不宜高于840℃，这是因为NbC粒子溶解温度约为830℃，NbC的溶解后其固定碳氮间隙固溶原子的作用消失，从而使钢中存在了一定量的间隙原子C固溶于钢中，使钢的屈服强度上升。本发明控制退火加热及均热温度为820±20℃，保证产品能尽可能获得良好的冲压成形性能。在合理控制退火加热和均热温度的基础上，该钢种对缓冷段温度、快冷段温度以及过时效段温度不敏感，这样有利于提高产品性能稳定性。

对冷轧带钢进行平整的目的主要有：一是控制带钢的力学性能；二是改善带钢的板形和平直度；三是获得良好的表面光洁度及一定程度的表面粗糙度。本发明采用0.9±0.1%平整延伸率来进行控制。

通过本发明提供的生产方法所生产的高强度汽车用钢板屈服强度在190-240MPa，抗拉强度平均在340-400MPa左右，断后延伸率约39-46%，r90为1.9-2.5。

本发明通过优化成分设计，调整和优化热轧、冷轧和退火工艺参数、平整工艺参数，成功生产出兼具高强度和良好成形性能的340MPa级别高强钢产品。该钢种通常采用超低碳IF钢为基体，获得良好的冲压成形性能，通过控制P、Mn等元素含量来满足抗拉强度的要求。所生产的连续退火钢板具有高强度、高成形性能的特点，提高了产品质量，可广泛应用于汽车内板和外板的制造，带来可观的经济效益。

下面通过具体实施例对本发明进行进一步说明。

实施例一：

本实施例提供的高强度汽车板用钢的化学成分质量百分比为：C：0.0040%；Mn：0.40%；Si：0.02%；Ti：0.040%；Nb：0.025%；B：0.0010%；P：0.07%；S：0.010%；Als：0.06%；N：0.0050%，余量为Fe和微量元素。在生产上述高强度汽车板用钢时，板坯加热温度为1250℃，热轧板的终轧温度为920℃，退火炉内各阶段温度、卷取温度、冷轧压下率及相应的力学性能如表二所示。

表二

实施例二：

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例提供的高强度汽车板用钢的化学成分质量百分比为：C：0.00040%；Mn：0.35%；Si：0.01%；Ti：0.030%；Nb：0.020%；B：0.00050%；P：0.065%；S：0.0010%；Als：0.04%；N：0.0040%，余量为Fe和微量元素。在生产上述高强度汽车板用钢时，板坯加热温度为1280℃，热轧板的终轧温度为940℃。其他地方与实施例一完全一致。

实施例三：

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例提供的高强度汽车板用钢的化学成分质量百分比为：C：0.0010%；Mn：0.32%；Si：0.001%；Ti：0.035%；Nb：0.015%；B：0.00080%；P：0.062%；S：0.0090%；Als：0.03%；N：0.0030%，余量为Fe和微量元素。在生产上述高强度汽车板用钢时，板坯加热温度为1230℃，热轧板的终轧温度为910℃。其他地方与实施例一完全一致。

实施例四：

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例提供的高强度汽车板用钢的化学成分质量百分比为：C：0.0015%；Mn：0.37%；Si：0.005%；Ti：0.035%；Nb：0.015%；B：0.00080%；P：0.067%；S：0.0070%；Als：0.03%；N：0.0030%，余量为Fe和微量元素。在生产上述高强度汽车板用钢时，板坯加热温度为1220℃，热轧板的终轧温度为900℃。其他地方与实施例一完全一致。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种高强度汽车用钢板，其特征在于，其化学成分质量百分比为：

C≤0.0040％；Mn，0.30-0.40％；Si，≤0.02％；Ti，0.025-0.040％；Nb，0.020-0.025％；B，0.0002-0.0010％；P，0.06-0.07％；S，≤0.010％；Als，0.02-0.06％；N，0.0020～0.0050％，余量为Fe和微量元素。

2.一种生产如权利要求1所述高强度汽车用钢板的方法，其特征在于，包括：

将钢水通过精炼后连铸获得板坯；

将所述板坯进行加热，加热温度为1250±30℃；

将所述中间坯通过精轧获得热轧板；

在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性；

加热段(℃) 均热段(℃) 缓冷段出口(℃) 快冷段出口(℃) 过时效段(℃) 800-820 820±20 670±20 420±20 360±20

然后将所述带钢经平整卷取成成品。

3.如权利要求2所述的生产方法，其特征在于：

所述热轧卷进行冷轧时，冷轧压下率为75-85％。

4.如权利要求3所述的一种汽车用钢板的生产方法，其特征在于：

所述连续退火时均热段均热时间为50～100s。

5.如权利要求2所述的一种汽车用钢板的生产方法，其特征在于：

所述平整时，平整机平整延伸率根据带钢厚度规格变化控制在0.9±0.1％。