CN103757534A - 一种具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板及其生产方法，该生产方法包括以下步骤：铁水精炼获得连铸板坯；对连铸板坯进行热轧，得到热轧板坯；对热轧板坯进行卷取，得到热轧钢卷；对热轧钢卷进行酸洗；对酸洗后的热轧钢卷进行冷轧，得到冷轧钢板；对冷轧钢板进行退火；由该方法生产出来的具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板具有优异成形性和凸缘焊接性能，能够极大的降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼加工技术领域，特别涉及一种具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板及其生产方法。
背景技术
在440MPa级别内的碳锰钢产品，由于添加合金元素的量有限，随着现有焊机能力的提高，因此在板材母材和母材的焊接性能上问题不大；现在汽车厂更加强调的是凸缘焊接性能。所谓凸缘焊接性能就是将板材冲压冲孔后，需要和螺母直接焊接，由于板材和螺母焊接处表面不是平面，表现为一定形状的凸缘，因此在焊后存在螺母和板材结合力不稳定的现象，需要进行扭力破坏试验。一般对于M6的凸缘螺母和板材的焊机扭力，最小破坏力≥54MPa。
现有技术中还没有关于提高凸缘板材焊接性能的冷轧钢板生产方法的文献。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种具有优异成形性和凸缘焊接性能冷轧钢板的生产方法及由该方法制成的具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板。特别是一种提高440MPa级碳素结构钢Ⅱ凸缘焊接性能和成形性能的生产方法。
本发明提供的一种具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板的生产方法，包括以下步骤：
步骤1：铁水精炼获得连铸板坯；板坯的组成成分如下：以质量百分比计算，C：0.04～0.013％、Si：0.01～0.3％、Mn：1～2.5％、P：0.01～0.15％、S：0.015％以下、sol.Al：0.07％以下、N：0.008％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成；其中（Mn/55)/(Si/28)≥4；
步骤2：对所述连铸板坯进行热轧，得到热轧板坯；
步骤3：对所述热轧板坯进行卷取，得到热轧钢卷；卷取温度控制在500～680℃以下；
步骤4：对所述热轧钢卷进行酸洗；
步骤5：对酸洗后的所述热轧钢卷进行冷轧，得到冷轧钢板；冷轧压下率控制在40%-80%；
步骤6：对所述冷轧钢板进行退火；退火炉内的保护气氛的露点控制在-60℃≤DP≤-35℃；退火温度控制在700～850℃。
作为优选，所述步骤2中的连铸板坯加热至1100～1300℃，保温1h-3h，进行热轧；终轧温度控制在820～920℃。
作为优选，所述步骤3中卷取温度控制在500～660℃。
作为优选，所述步骤5中冷轧压下率控制在45%-80%。
作为优选，所述步骤6中保护气体是体积比为95%N2和5%H2组成的混合气体；保护气氛的露点控制在-40℃≤DP≤-35℃。。
本发明提供的一种具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板是按照上述方法生产出来的具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板。
作为优选，所述冷轧钢板为拉伸强度TS为440MPa的高强度冷轧钢板。
本发明提供的一种具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板的生产方法能够制造既满足高强钢成形需要，同时又具有良好的凸缘焊接性能TS为440MPa以上的焊接性优良的高强度冷轧钢板。
本发明提供的具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板是按上述方法生产出来的高强度冷轧钢板，因具备优良的凸缘焊接性能，而能够极大的降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板的生产方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供的一种具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板的生产方法，包括以下步骤：
步骤1：铁水精炼获得连铸板坯；板坯的组成成分如下：以质量百分比计算，C：0.04～0.013％、Si：0.01～0.3％、Mn：1～2.5％、P：0.01～0.15％、S：0.015％以下、sol.Al：0.07％以下、N：0.008％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成；其中（Mn/55)/(Si/28)≥4，并且组织主要为铁素体、珠光体、还有可能少量渗碳体；
步骤2：对连铸板坯进行热轧，得到热轧板坯；
步骤3：对热轧板坯进行卷取，得到热轧钢卷；卷取温度控制在500～680℃以下；
步骤4：对热轧钢卷进行酸洗；
步骤5：对酸洗后的热轧钢卷进行冷轧，得到冷轧钢板；冷轧压下率控制在40%-80%；
步骤6：对冷轧钢板进行退火；退火炉内的保护气氛的露点控制在-60℃≤DP≤-35℃；退火温度控制在700～850℃。
步骤7：将退火处理后的冷轧钢板进行平整获得表面粗糙度，平整延伸率为0.3%-0.5%，得到优异成形性能和高凸缘焊接性能的440MPa级碳素结构钢。
上述钢坯组成成分及含量的说明如下：
C：0.04～0.13％
如果C%小于0.04％，则对于碳这种低廉的强化元素没有充分利用，导致其他合金元素的添加要多，因此为了降低成本，需要C%≥0.04。另外，如果C%超过0.13％，则导致加工性变差。因此，使C量为0.04～0.13％。优选使C量为0.011％以下。
Si：0.01～0.3％
Si是在钢的高强度化方面有效的元素。但是由于Si在热轧和退火过程中向容易偏析，并且其氧化物难于去除，后续的酸洗和焊接制造困难，因此为了限制其不良作用，要限制其加入量，因此限定其最高量0.3%。因此，使Si%为0.01～0.3％。优选使Si含量为0.15％以下。
Mn：1～2.5％
Mn是在钢的高强度化方面有效的元素。为了得到这种效果，需要使Mn含量为1％以上。但是，如果Mn量超过2.5％，则存在促进钢坯中的中心偏析，或使最终产品的加工性变差等问题。因此，使Mn含量为1～2.5％。另外，考虑到FeS的生成而引起的热脆性，为了使Mn与钢中的固溶S结合而形成MnS，优选在将Mn含量设为[Mn]、将S量设为[S]时，满足([Mn]/55)/([S]/32)＞100。
P：0.01～0.2％
P是在钢的高强度化方面有效的元素。为了得到该效果，需要使P量为0.01％以上。但是，如果P量超过0.2％，则不仅存在HAZ部的晶界破坏的可能或导致母材和焊接部的低温韧性的劣化，而且晶界偏析会导致耐冲击性的劣化。因此，使P含量为0.01～0.2％。
S：0.015％以下
如果S量超过0.015％，则与P同样地会导致母材和焊接部的低温韧性的劣化。因此，使S量为0.015％以下，优选越少越好。
sol.Al：0.06％以下
Al通常在炼钢阶段作为脱氧元素来进行利用，在本发明中，为了将氧控制在特定范围内，使sol.Al量为0.06％以下。如果sol.Al量超过0.06％则Al2O3增多，使加工性劣化，而且夹杂物可成为焊接裂纹的起点等，因而不优选。因此使sol.Al量为0.06％以下。
其中对于(Mn/55)/(Si/28)≥4,Si和Mn易于在加热过程中发生向表面偏析，并且在表面发生氧化而形成氧化物，并且由于氧化条件和元素比例的不同将会产生不同的氧化物形态，如单独氧化物SiO2和MnO，还有复杂氧化物如MnSiO4，MnSiO3，其中尤以氧化物SiO2难于去除，其大量存在表面将会严重的影响凸缘焊接性能，导致凸缘焊接性能的大幅度降低。因此作为一种优选的实施方式，(Mn/55)/(Si/28)≥5，有效的提高成形性能和凸缘焊接性能。
对于步骤2，将连铸板坯加热至1100～1300℃，保温1h-3h，进行热轧，终轧温度控制在820～920℃，并在500～660℃的温度下卷取，得热轧钢卷。热轧后的卷取温度：680℃以下。如果卷取温度高于680℃，则希望热轧组织由细小均匀的多边形铁素体晶粒与弥散分布的珠光体组成，避免出现混晶产物，使卷取温度为680℃以下。作为一种优选的实施方式，卷取温度为660℃以下。
步骤5，将热轧钢卷开卷酸洗后冷轧，冷轧压下率控制在40%-80%，得冷轧钢板；从加工性的观点出发，使压下率为40％以上。为了提高成型性、特别是深拉伸性，作为一种优选的实施方式，压下率为45％以上。
对于步骤6，将冷轧钢板在辐射式加热、喷气式冷却的连续退火产线中连续退火。再结晶退火温度：700～850℃，为了进行再结晶，需要使退火温度为700℃以上，如果超过850℃则铁素体晶粒粗大化，导致强度降低或表面性状的变差。因此，使再结晶退火温度为700～850℃。
冷轧钢板经1-5℃/s的速度加热到700-850℃的两相区温度后均热，
均热时间为100-400s。冷轧钢板分为二段冷却：
第一冷却段以1-10℃/s的速度缓慢冷却到600-640℃。
第二冷却段以40-50℃/s的速度冷却到430-470℃。
通过300-600s的过时效过程，控制过时效终点温度为350-450℃，也即过时效过程是带钢缓慢冷却过程，冷速0.3-0.5℃/s。以5-20℃/s终冷到150℃；然后进入水淬槽冷却到室温。生产出的440MPa级碳素结构钢的金相显微组织，具有多边形铁素体与晶界珠光体。
步骤6中，退火炉中的保护气体是体积比为95%N2和5%H2组成的混合气体；保护气氛的露点控制在-60℃≤DP≤-35℃。如果露点控制低于-60℃，对于现场的连退线生产控制难度较大，同时成本将会增加很大。如果露点控制高于-35℃，Mn和Si的表面偏析成大将加大，对会恶化焊接性能。因此选择露点-60℃≤DP≤-35℃，作为一种优选的实施方式，露点控制为-40℃≤DP≤-35℃。
本发明提供的具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板是按照上述方法生产出来的具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板。
作为优选，具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板为拉伸强度TS为440MPa的高强度冷轧钢板。
实施例1
将铁水精炼后通过连铸获得板坯，将板坯进行加热，加热温度为1150±30℃，加热时间为3～3.5小时。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。中间坯通过6机架连轧获得热轧板，终轧温度为890±20℃、卷取温度为620±20℃。在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性。将热轧板经层流冷却后卷取成卷，层流冷却采用前段快速冷却的方式。将经拉矫破鳞后的热轧钢卷通过连续紊流酸洗去除其表面氧化铁皮，然后经冷连轧机组进行冷轧制成冷硬卷。冷轧压下率为40-75%。将清洗后的冷硬卷通过立式连续退火炉进行退火处理。退火曲线为以2～5℃/s的加热速度加热至800℃，保温100～150s，先以3～15℃/s的速度冷却至700℃～740℃，再以20～50℃/s的速度冷却至450℃～400℃；然后保温300-600s，并且以5℃～10℃的速度冷却到室温。其中保护气氛露点为-40℃，获得成品。表1为保护气氛露点为-40℃时不同Mn、Si、C比份的凸缘焊接性能扭矩统计表
表1
√表示合格，×表示不合格
实施例2
将铁水精炼后通过连铸获得板坯，将板坯进行加热，加热温度为1150±30℃，加热时间为3～3.5小时。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。中间坯通过6机架连轧获得热轧板，终轧温度为890±20℃、卷取温度为620±20℃。在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性。将热轧板经层流冷却后卷取成卷，层流冷却采用前段快速冷却的方式。将经拉矫破鳞后的热轧钢卷通过连续紊流酸洗去除其表面氧化铁皮，然后经冷连轧机组进行冷轧制成冷硬卷。冷轧压下率为40-75%。将清洗后的冷硬卷通过立式连续退火炉进行退火处理。退火曲线为以2～5℃/s的加热速度加热至800℃，保温100～150s，先以3～15℃/s的速度冷却至700℃～740℃，再以20～50℃/s的速度冷却至450℃～400℃；然后保温300-600s，并且以5℃～10℃的速度冷却到室温。其中保护气氛露点为-35℃，获得成品。表2为保护气氛露点为-35℃时不同Mn、Si、C比份的凸缘焊接性能扭矩统计表
表2
√表示合格，×表示不合格
实施例3
将铁水精炼后通过连铸获得板坯，将板坯进行加热，加热温度为1150±30℃，加热时间为3～3.5小时。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。中间坯通过6机架连轧获得热轧板，终轧温度为890±20℃、卷取温度为620±20℃。在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性。将热轧板经层流冷却后卷取成卷，层流冷却采用前段快速冷却的方式。将经拉矫破鳞后的热轧钢卷通过连续紊流酸洗去除其表面氧化铁皮，然后经冷连轧机组进行冷轧制成冷硬卷。冷轧压下率为40-75%。将清洗后的冷硬卷通过立式连续退火炉进行退火处理。退火曲线为以2～5℃/s的加热速度加热至800℃，保温100～150s，先以3～15℃/s的速度冷却至700℃～740℃，再以20～50℃/s的速度冷却至450℃～400℃；然后保温300-600s，并且以5℃～10℃的速度冷却到室温。其中保护气氛露点为-60℃，获得成品。表3为保护气氛露点为-60℃时不同Mn、Si、C比份的凸缘焊接性能扭矩统计表
表3
√表示合格，×表示不合格
实施例4
将铁水精炼后通过连铸获得板坯，将板坯进行加热，加热温度为1150±30℃，加热时间为3～3.5小时。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。中间坯通过6机架连轧获得热轧板，终轧温度为890±20℃、卷取温度为620±20℃。在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性。将热轧板经层流冷却后卷取成卷，层流冷却采用前段快速冷却的方式。将经拉矫破鳞后的热轧钢卷通过连续紊流酸洗去除其表面氧化铁皮，然后经冷连轧机组进行冷轧制成冷硬卷。冷轧压下率为40-75%。将清洗后的冷硬卷通过立式连续退火炉进行退火处理。退火曲线为以2～5℃/s的加热速度加热至800℃，保温100～150s，先以3～15℃/s的速度冷却至700℃～740℃，再以20～50℃/s的速度冷却至450℃～400℃；然后保温300-600s，并且以5℃～10℃的速度冷却到室温。其中保护气氛露点为-30℃，获得成品。表4为保护气氛露点为-30℃时不同Mn、Si、C比份的凸缘焊接性能扭矩统计表
表4
√表示合格，×表示不合格
由以上表格可知，具有本发明设计的成分和保护气氛露点的工艺参数，可以得到凸缘焊接性能良好的，并且具有良好成形性能的TS在440MPa以上的高强钢。
本发明提供的具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板的生产方法能够制造既满足高强钢成形需要，同时又具有良好的凸缘焊接性能TS为440MPa以上的焊接性优良的高强度冷轧钢板。
本发明提供的具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板是按上述方法生产出来的高强度冷轧钢板，因具备优良的凸缘焊接性能，而能够极大的降低生产成本。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：铁水精炼获得连铸板坯；板坯的组成成分如下：以质量百分比计算，C：0.04～0.013％、Si：0.01～0.3％、Mn：1～2.5％、P：0.01～0.15％、S：0.015％以下、sol.Al：0.07％以下、N：0.008％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成；其中（Mn/55)/(Si/28)≥4；
步骤2：对所述连铸板坯进行热轧，得到热轧板坯；
步骤3：对所述热轧板坯进行卷取，得到热轧钢卷；卷取温度控制在500～680℃以下；
步骤4：对所述热轧钢卷进行酸洗；
步骤5：对酸洗后的所述热轧钢卷进行冷轧，得到冷轧钢板；冷轧压下率控制在40%-80%；
步骤6：对所述冷轧钢板进行退火；退火炉内的保护气氛的露点控制在-60℃≤DP≤-35℃；退火温度控制在700～850℃。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：
所述步骤2中的连铸板坯加热至1100～1300℃，保温1h-3h，进行热轧；终轧温度控制在820～920℃。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：
所述步骤3中卷取温度控制在500～660℃。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：
所述步骤5中冷轧压下率控制在45%-80%。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：
所述步骤6中保护气体是体积比为95%N2和5%H2组成的混合气体；保护气氛的露点控制在-40℃≤DP≤-35℃。
6.一种具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板，其特征在于：
按照权利要求1～5任一项所述的方法生产出来的具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板。
7.根据权利要求6所述的具有良好凸缘焊接性能的冷轧钢板，其特征在于：
所述冷轧钢板为拉伸强度TS为440MPa的高强度冷轧钢板。
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