CN103710635A - 一种600MPa级含铬、铌热轧双相钢板及其生产方法 - Google Patents

一种600MPa级含铬、铌热轧双相钢板及其生产方法 Download PDF

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时晓光
韩斌
刘仁东
史乃安
于宁
王进臣
高磊
徐鑫
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Abstract

本发明提供一种600MPa级含铬、铌热轧双相钢板及其制造方法,其化学成分wt%为C0.050~0.10%、Si0.050~0.50%、Mn1.0~1.80%、Als0.010~0.080%、Cr0.30~1.20%、Nb0.010~0.050%,P<0.020%、S<0.005%。连铸坯加热到1200±20℃,保温时间1-3h;粗轧开轧温度1040~1100℃;精轧终轧温度860~920℃;将钢板以大于40℃/s的快冷速率快速冷却至铁素体转变较快温度区域;空冷开始温度680~720℃,时间5~10s;空冷后以大于50℃/s的冷却速率快速冷却至480~550℃进行卷取。本发明可极大降低成本,实现在中薄板坯连铸连轧线上大规模生产,获得铁素体+马氏体的热轧双相钢板,其Rp0.2为413MPa,Rm为640MPa,A80为20.8%,n值0.19。

Description

一种600MPa级含铬、铌热轧双相钢板及其生产方法
技术领域
[0001] 本发明属于冶金工艺领域,特别涉及一种在中薄板坯连铸连轧线上生产抗拉强度达到600MPa级的含铬、铌热轧双相钢板及其制造方法。
背景技术
[0002] 组织由大量铁素体和少量马氏体组成的双相钢具有良好的强塑性配比及优良的成形性等优点,其产品可广泛应用于汽车的运动构件和安全构件,如车轮、底盘、保险杠等。1994年,国际钢铁协会制定了超轻钢车体计划(ULSAB),在超轻钢车体中,双相钢将占车体总质量的74.3%。而随着工业的高速发展,人类对资源和环境的使用需求迅速增加,在钢铁工业,为了满足未来可持续发展的需要,开发和使用低能耗、低资源占用、低污染、长寿命、高综合性能的钢材已是必然,在此背景下,双相钢得到汽车制造厂商的广泛关注。
[0003] 双相钢的生产工艺主要有两种:热处理法和直接热轧法。相比之下,直接热轧法生产双相钢工序简单,成本低,节约工时和能源,便于大规模生产,成为生产双相钢的首选方法。目前各钢厂和研究机构已开发出多个级别的热轧双相钢板,但主要存在两个方面的问题:一是成分中含有较高的Si元素或贵重合金元素(如Mo),使钢材出现表面质量较差、成分较高等问题,很难打入市场。二是冷却工艺复杂,难以控制,导致钢板的性能波动较大,对于S1-Mn系热轧双相钢而言,还存在卷取温度较低,对卷取设备的要求较高等问题。这些都对热轧双相钢板的大规模工业生产及应用产生巨大影响。
[0004] 公开号CN1807669A提出了一种抗拉强度为600MPa级热轧双相钢板及其制造方法,其采用薄板坯连铸连轧线及快速冷却工艺生产热轧双相钢板,钢板采用低C、低Si的低成本成分设计,并具有良好的力学性能。但生产过程中采用低温轧制和卷取,终轧温度为780-8500C,卷取温度低于200°C,对热轧机和卷取机的能力要求较高。同时,需要快冷设备,以保证钢板能快速冷却至200°C以下,因而在传统的薄板坯连铸连轧线上很难实现。公开号为CN1789467A和CN1566389A的专利具有同样的问题。
`[0005] 公开号CN101130847A公开了一种在中薄板坯连铸连轧线上生产热轧双相钢板的方法,通过合理的成分设计和热轧工艺的配合,可以在中温区域进行卷取,以获得双相钢板,但钢板的成分中含有0.001-0.7%的Mo元素,导致成本较高。
[0006] 公开号CNlO1717886A提出了一种抗拉强度为650MPa级的热轧双相钢板及其制造方法,虽然其成本较低,轧后冷却工艺也相对简单,但其成分中Si含量较高,达到0.5-1.2%,这将导致钢板出现表面质量问题,同时其卷取温度要求低于300°C,对设备的卷曲能力和冷却能力均有较高的要求。公开号为CN1970813A的专利中也出现类似问题。
发明内容
[0007] 本发明旨在克服双相钢板生产的现存问题,进而提供一种工艺简单,易于实施和操作,能在中薄板坯连铸连轧线上大规模生产低成本、抗拉强度达到600MPa级的含铬、铌热轧双相钢板及其制造方法。[0008] 为此,本发明所采取的解决方案是:
[0009] 一种600MPa级含铬、铌热轧双相钢板,其特征在于,以C-S1-Mn系热轧双相钢成分为基础,在降低Si含量的同时,添加一定量的Cr和Nb元素,其化学成分wt%为:C0.050~.0.10%,Si0.050 ~0.50%、Mnl.0 ~1.80%,Als0.010 ~0.080%,Cr0.30 ~1.20%,Nb0.010 ~.0.050%,并限制P〈0.020%、S〈0.005%,余量为Fe和不可避免的杂质。
[0010] 一种600MPa级含铬、铌热轧双相的生产方法,通过中薄板坯连铸连轧线生产最终组织中铁素体体积分数为80~90%,马氏体体积分数为10~20%、强度级别达到600MPa级热轧双相钢板。其具体方法及步骤为:
[0011] 1、加热工艺:
[0012] 将厚度为80~200mm的连铸坯加热到1200±20°C,保温时间l_3h ;以保证钢成分的均匀性,尤其是使Nb析出物能充分溶解。
[0013] 2、轧制工艺:
[0014] 粗轧开轧温度为1040~1100°C,Nb对钢的再结晶具有较强的抑制作用,提高钢再结晶终止温度,可使钢板在较高的温度下进行精轧,精轧终轧温度为860~920°C。
[0015] 3、冷却及卷取工艺:
[0016] 终轧后,将钢板以大于40°C /s的快冷速率快速冷却至铁素体转变较快温度区域;然后进行空冷,使组织中产生足够百分含量的铁素体,空冷开始温度为680~720°C,空冷时间5~1Os ;空冷后将钢板以大于50°C /s的冷却速率快速冷却至480~550°C进行卷取,Cr元素的加入扩大了“卷取窗口”,使中温卷取获得双相钢得以实现。成品厚度为2~8mm。
[0017] 本发明钢板各化学成分主要作用为:
[0018] C:碳主要是形成所需数量的马氏体和保证钢的强度。考虑焊接性等,要求限制C含量在0.2%以下,而C太低则不易得到双相组织,本发明中C的最优范围为0.050%~
.0.10%.
[0019] S1:硅可以扩大Fe-C相图的α + Y区,有利于保持双相钢强度、延性等性能的稳定性和重现性。Si还加速碳向奥氏体的偏聚,对铁素体中的固溶碳有“清除”和“净化”作用。然而,Si含量过高会给热轧表面质量和涂镀带来麻烦。本发明的主要特征之一就在于大幅度的降低Si含量,从而改善钢板的表面质量,其最优成分为0.050%~0.50%。
[0020] Mn:锰是典型的奥氏体稳定化元素,显著提高钢的淬透性,并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用,可显著推迟珠光体转变以及贝氏体转变。但Mn含量过高,在推迟珠光体转变的同时,也推迟铁素体的析出,使“速度窗口 ”变小,贝氏体区右移,使钢对工艺条件的敏感性变大。因此,本发明中选定Mn含量为1.0%~1.80%。
[0021] Al:铝对临界区加热时奥氏体形态的影响与Si相似,即Al也促使马氏体呈纤维状形态,Al还可以形成AlN析出,起到一定的细化晶粒作用。Al的最优范围为0.010%~
.0.080%。
[0022] P:磷能使马氏体岛的形态发生显著变化,使马氏体岛尺寸变细小,且均匀分布。P的另一影响是提高α相的形成温度,扩大形成α相的温度范围。但P过剩添加,则加工性恶化,因此将其上限定为0.020%.[0023] S:硫通过形成MnS等硫化物夹杂,成为裂纹的起点而使加工性能恶化,因此含量越少越好,将其上限定为0.005%。[0024] Cr:铬是中强碳化物形成元素,显著提高钢的淬透性,不仅能强烈推迟珠光体转变和贝氏体转变,而且扩大了 “卷取窗口 ”,是中温卷取获得双相组织的保证。Cr虽是弱固溶强化元素,但能增大奥氏体的过冷能力,从而细化组织、得到强化效果。此外Cr可以促进碳向奥氏体扩散,并可降低铁素体的屈服强度,更有利于获得低屈服强度的双相钢。在本发明中Cr的最优范围为0.30%~1.20%ο
[0025] Nb:固溶状态的铌能够抑制热变形过程中动态再结晶和接下来的静态再结晶,提高再结晶终止温度,增大了连轧过程中后部分机架的应变累积,促进奥氏体向铁素体的转变,并使铁素体晶粒得到细化。铌与碳和氮结合形成小的碳氮化物也可延迟再结晶,阻止奥氏体晶粒长大,并有明显细晶强化效果。但铌含量过高会对铁素体相变产生不利影响,因此本发明中铌含量的最优范围在0.010%~0.050%之间。
[0026] 本发明的有益效果为:
[0027] 1、采用Cr、Nb微合金化的成分设计,与含Mo的传统中温卷取型热轧双相钢的成本相比大大降低。
[0028] 2、Nb的加入提高了再结晶终止温度,使终轧温度可以在较高的温度下进行,降低了轧机的负荷;而Cr元素的加入有效推迟了珠光体转变和贝氏体转变,扩大了 “卷取窗口”,使冷却后可采用中温卷取,降低了对卷取设备的要求。
[0029] 3、Si含量相对较低,钢板的表面质量得到提升。
[0030] 4、工艺简单,易于实施和操作,可实现在中薄板坯连铸连轧线上大规模生产。
[0031] 5、可获得最终组织中铁素体体积分数为80~90%,马氏体体积分数为10~20%的热轧双相钢板,其力学性能平均达到=Rpa2为413MPa,Rm为640MPa,A80为20.8%,η值为
0.19。
附图说明
[0032] 图1是实施例2金相组织照片;
[0033] 图2是实施例5金相组织照片。
具体实施方式
[0034] 实施例化学成分wt%含量见表1。
[0035] 表1本发明实施例的化学成分wt%含量表
[0036]
Figure CN103710635AD00051
Figure CN103710635AD00061
[0037] 实施例加热、轧制、冷却及卷取工艺参数见表2。
[0038] 表2加热、轧制、冷却及卷取工艺参数表
[0039]
Figure CN103710635AD00062
[0040] 实施例组织及力学性能检测结果见表3。
[0041] 表3实施例组织及力学性能检测结果
[0042]
Figure CN103710635AD00063

Claims (2)

1.一种600MPa级含铬、铌热轧双相钢板,其特征在于,以C-S1-Mn系热轧双相钢成分为基础,在降低Si含量的同时,添加一定量的Cr和Nb元素,其化学成分wt%为:C 0.050~.0.10%、Si 0.050 ~0.50%、Mn 1.0 ~1.80%、Als 0.010 ~0.080%、Cr 0.30 ~1.20%、Nb.0.010~0.050%,并限制Ρ〈0.020%、S〈0.005%,余量为Fe和不可避免的杂质。
2.一种如权利要求1所述600MPa级含铬、铌热轧双相钢板的生产方法,其特征在于,通过中薄板坯连铸连轧线生产最终组织中铁素体体积分数为80%~90%,马氏体体积分数为10%~20%、强度级别达到600MPa级的热轧双相钢板;包括以下步骤: (1)加热工艺: 将厚度为80~200mm的连铸坯加热到1200±20°C,保温时间l_3h ; (2)轧制工艺: 粗轧开轧温度为1040~1100°C ;精轧终轧温度为860~920°C ; (3)冷却及卷取工艺: 终轧后,将钢板以大于40°C /s的快冷速率快速冷却至铁素体转变较快温度区域;然后进行空冷,空冷开始 温度为680~720°C,空冷时间5~IOs ;空冷后将钢板以大于50°C /s的冷却速率快速冷却至480~550°C进行卷取,成品厚度为2~8mm。
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