CN103993148B - 一种超低碳冷轧钢板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超低碳冷轧钢板的制备方法及其制备的冷轧钢板，该方法包括：将板坯依次经过热轧、卷取、冷轧、退火、光整和拉矫，其中，所述板坯的组成为：C：0.001-0.006重量％，Si：0.01-0.05重量％，Mn：0.1-0.5重量％，P：≤0.015重量％，S：≤0.015重量％，Nb：0.005-0.03重量％，Al：0.01％-0.08重量％，余量为铁和不可避免的杂质。通过本发明的方法，能够提供一种烘烤硬化性能优良的超低碳冷轧钢板。

Description

一种超低碳冷轧钢板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种超低碳冷轧钢板及其制备方法。

背景技术

随着汽车行业的发展，在车身中要求的高强度和高成型性冷轧钢板，烘烤硬化冷轧钢板具有接近软钢的强度，在成型过程中发挥优异的成型性能，且通过成型后续的涂装烘烤处理，使得屈服强度上升，就达到成型性能和高强度的匹配。

CN102534370A公开了一种高强超低碳烘烤硬化钢板及其制造工艺，该发明的各组分及重量百分比为：C：0.0010-0.0030％，Si：0.06-0.12％，Mn：0.45-0.90％，P：0.03-0.06％，Al：0.015-0.045％，Ti：0.007-0.014％，S≤0.010％，N≤0.003％，其余为Fe。所述Ti组分还可以用0.013-0.027％Nb组分替代。其制造工艺包括热轧、冷轧、退火。

CN101994056A公开了一种具有优良冲压性能的超低碳烘烤硬化钢板及其制造工艺，该发明的各组分及重量百分比为C：0.001-0.003％、Si：0.035-0.065％、Mn：0.10-0.17％、P：0.015-0.025％、S≤0.010％、N：≤0.0030％、Al：0.015-0.045％、Ti：0.007-0.014％，其余为Fe，其中C％/Ti％，质量百分比比值满足下式定义的k值：K＝4*C％/Ti％＝0.8-1.2。其制造工艺包括热轧、冷轧、退火。

但是，上述的制备工艺得到的钢板的烘烤硬化值还不够高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的超低碳冷轧钢板制备方法得到的钢板的烘烤硬化值还不够高的缺陷，提供一种烘烤硬化性能优良的超低碳冷轧钢板的制备方法及其制备的冷轧钢板。

本发明的发明人经过深入的研究发现，通过采用下述特定组成的板坯，并将板坯采用下述特定的卷取、冷轧、退火的条件进行处理，能够使得到的钢板的烘烤硬化值均达到50MPa以上，并且能够得到表面质量和综合性能优良的钢板，由此完成了本发明。

也即，本发明提供一种超低碳冷轧钢板的制备方法，该方法包括：将板坯依次经过热轧、卷取、冷轧、退火、光整和拉矫，其中，

在热轧之后且在卷取之前，先以70-95℃/s的冷却速度将热轧后得到的中间板坯冷却至780-820℃，再以20-30℃/s的冷却速度冷却至卷取的温度；

所述卷取的温度为650-750℃；

所述冷轧的压下率为70-80％；

所述退火的方式为连续退火，在所述退火的过程中，冷轧后得到的中间板坯依次经过加热段、均热段、一次冷却段、过时效段和二次冷却段，所述冷轧后得到的中间板坯在所述加热段、所述均热段、所述一次冷却段、所述过时效段和所述二次冷却段内的终点温度分别为750-830℃、840-900℃、230-250℃、250-300℃、100℃以下，停留时间分别为25-85s、20-55s、220-460s、50-100s、100-200s；

所述板坯的组成为：C：0.001-0.006重量％，Si：0.01-0.05重量％，Mn：0.1-0.5重量％，P：≤0.015重量％，S：≤0.015重量％，Nb：0.005-0.03重量％，Al：0.01％-0.08重量％，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明还提供由上述方法制备的超低碳冷轧钢板。

采用本发明的制备方法可以简单地制得具有成品力学性能达到屈服强度R_eL为160-230MPa(优选为180-220MPa)，抗拉强度R_m≥270MPa(优选为290-320MPa)，断后伸长率A₈₀≥40％(优选为42-46％)，塑性应变比r90≥2.0(优选为2-3)，加工硬化指数n₉₀≥0.2(优选为0.2-0.25)，烘烤硬化值BH₂≥50MPa(优选为53-60MPa)的冷轧钢板，该力学性能的冷轧钢板具有成型过程强度较低，烘烤喷漆过程强度显著提高的优点，特别适用于生产汽车零部件，具有优良的市场前景。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例1制备的超低碳冷轧钢板的显微组织照片。

图2是本发明实施例2制备的超低碳冷轧钢板的显微组织照片。

图3是本发明实施例3制备的超低碳冷轧钢板的显微组织照片。

图4是本发明对比例1制备的超低碳冷轧钢板的显微组织照片。

图5是本发明对比例2制备的超低碳冷轧钢板的显微组织照片。

图6是本发明对比例3制备的超低碳冷轧钢板的显微组织照片。

图7是本发明对比例4制备的超低碳冷轧钢板的显微组织照片。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种超低碳冷轧钢板(以下有时也仅称为冷轧钢板)的制备方法，该方法包括：将板坯依次经过热轧、卷取、冷轧、退火、光整和拉矫，其中，在热轧之后且在卷取之前，先以70-95℃/s的冷却速度将热轧后得到的中间板坯冷却至780-820℃，再以20-30℃/s的冷却速度冷却至卷取的温度；所述卷取的温度为650-750℃；所述冷轧的压下率为70-80％；所述退火的方式为连续退火，在所述退火的过程中，冷轧后得到的中间板坯依次经过加热段、均热段、一次冷却段、过时效段和二次冷却段，所述冷轧后得到的中间板坯在所述加热段、所述均热段、所述一次冷却段、所述过时效段和所述二次冷却段内的终点温度分别为750-830℃、840-900℃、230-250℃、250-300℃、100℃以下，停留时间分别为25-85s、20-55s、220-460s、50-100s、100-200s；所述板坯的组成为：：C：0.001-0.006重量％，Si：0.01-0.05重量％，Mn：0.1-0.5重量％，P：≤0.015重量％，S：≤0.015重量％，Nb：0.005-0.03重量％，Al：0.01％-0.08重量％，余量为铁和不可避免的杂质。

在本发明中，尽管当板坯的组成在上述范围内时就可以获得较好强度和较优良的烘烤硬化性能的冷轧钢板，但是为了增强所获得的冷轧钢板的性能，优选情况下，所述板坯的组成为：C：0.001-0.005重量％，Si：0.02-0.04重量％，Mn：0.15-0.5重量％，P：≤0.015重量％，S：≤0.015重量％，Nb：0.012-0.026重量％，Al：0.03-0.06重量％，余量为铁和不可避免杂质。所述板坯的组成成分在上述范围内时，可以在经过本发明的热轧、卷取、冷轧、退火、光整和拉矫工艺后，制得烘烤硬化性能更好的冷轧钢板。

在本发明中，所述板坯可以采用本领域的公知的连铸坯的方法进行制备，例如可以通过高炉炼铁、铁水预处理、转炉冶炼、钢包内脱氧、合金化炉后精炼、LF电加热、RH真空处理以及板坯连铸后获得所述连铸坯。其具体制备的条件为本领域所公知。

根据本发明，所述热轧包括粗轧和精轧。所述粗轧的开轧温度可以为1150-1210℃，优选为1175-1210℃；所述粗轧的终轧温度可以为1095-1170℃，更优选为1120-1170℃。此外，所述粗轧后的中间板坯的厚度可以为31-37mm，优选为31-36mm。

此外，所述精轧的开轧温度可以为1070-1180℃℃，优选为1110-1155℃；所述精轧的终轧温度可以为885-940℃℃，优选为890-930℃；所述精轧后的中间板坯的厚度优选为2.5-3.5mm。

在本发明中，为了达到热轧的粗轧所需要的开扎温度，可以在粗轧前先将连铸坯在加热机中进行加热，加热至连铸坯进行粗轧时所需的开扎温度。所述热轧后得到的中间板坯的厚度为这里的所述精轧后的中间板坯的厚度，而所述热轧后即是指精轧完成后。

根据本发明，在热轧后采用两次冷却进行冷却，优选情况下，在热轧之后且在卷取之前，先以70-90℃/s的冷却速度将热轧后得到的中间板坯冷却至785-815℃℃，再以22-28℃/s的冷却速度冷却至卷取的温度。

根据本发明，优选情况下，所述冷却可以采用本领域常用的各种方法进行，例如可以通过层流水进行或以空冷(空气冷却)进行。

根据本发明，优选情况下，所述卷取的温度为680-720℃。

根据本发明，优选情况下，所述冷轧的压下率为73-77％；更优选为73-74％。

根据本发明，优选情况下，所述冷轧后得到的中间板坯在所述加热段、所述均热段、所述一次冷却段、所述过时效段和所述二次冷却段内的终点温度分别为780-820℃、850-885℃、240-275℃、250-290℃、80-95℃，停留时间分别为40-70s、30-45s、260-410s、55-80s、135-175s。

在此，所述加热段的终点温度是指所述冷轧后得到的中间板坯经过所述加热段进入所述均热段时的温度；所述均热段的终点温度是指所述冷轧后得到的中间板坯经过所述均热段进入所述一次冷却段时的温度；所述一次冷却段的终点温度是指所述冷轧后得到的中间板坯经过所述一次冷却段进入所述过时效段时的温度；所述过时效段的终点温度是指所述冷轧后得到的中间板坯经过所述过时效段进入所述二次冷却段时的温度；所述二次冷却段的终点温度是指所述冷轧后得到的中间板坯经过二次冷却段进入下一步处理时的温度。

根据本发明，所述冷轧后得到的中间板坯经过所述一次冷却段进入所述过时效段时，在过时效段会进行升温，在温度达到设定的最高温度后(升温时间通常为2-5s)，会进行降温(可通过鼓风机进行)，然后再进入所述二次冷却段。所述设定的最高温度例如可以为305-330℃。

根据本发明，所述加热段的加热方式可以本领域所公知的各种加热方法，针对本发明，优选采用火焰燃烧(无氧加热)的加热方法。

根据本发明，所述均热段的加热方式可以本领域所公知的各种加热方法，例如可以采用用电加热辐射管的加热方法。

根据本发明，所述一次冷却段的冷却方式可以为本领域所公知的各种冷却方法，例如可以用流动的冷却气体，如用风机喷气冷却。所用冷却气体可以为本领域常用于喷气冷却的气体，例如，氮气和氢气的混合气体，其中氢气的体积百分比为2-8％。

根据本发明，所述二次冷却段的冷却方式可以为本领域所公知的各种冷却方法，例如上述喷气冷却。

根据本发明，所述控制过时效段的温度的方法可以为常规的控温方法，只要所述过时效段使得板坯的温度为250-330℃的范围内即可。例如所述控制过时效段的温度的方法为用电加热辐射管对过时效段进行加热。需要进行降温时，可以通过鼓风机进行冷却。

根据本发明，优选情况下，所述光整的延伸率为0.6-1.4％，更优选为0.8-1.15％。

根据本发明，优选情况下，所述拉矫的延伸率为0.1-0.7％，更优选为0.3-0.45％。

根据本发明，通过使所述光整的延伸率和所述拉矫的延伸率在上述范围内，能够具有保证钢板表面质量和板形良好的效果。

本发明还提供上述制备方法制备的冷轧钢板。

本发明提供的冷轧钢板具有优良的力学性能，优选地，所述冷轧钢板的R_eL为160-230MPa，更优选为180-220MPa；优选地，所述冷轧钢板的抗拉强度R_m≥270MPa，更优选为290-320MPa；优选地，所述冷轧钢板的断后伸长率A₈₀≥40％，更优选为42-46％；优选地，所述冷轧钢板的塑性应变比r90≥2.0，更优选为2-3；优选地，所述冷轧钢板的加工硬化指数n₉₀≥0.2，更优选为0.2-0.25。优选地，所述冷轧钢板的烘烤硬化值BH₂≥50MPa，更优选为53-60MPa。

本发明提供的冷轧钢板的显微组织为100％的铁素体组织，铁素体晶粒度为7-9级，铁素体晶粒尺寸为18-32μm。

实施例

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例中的屈服强度R_eL、抗拉强度R_m、断后伸长率A₈₀的测试方法按照GBT228-2002金属材料室温拉伸试验方法进行；塑性应变比r₉₀的测试方法按照GBT5027-2007金属材料薄板和薄带塑性应变比(r值)的测定方法进行；加工硬化指数n₉₀的测试方法按照GBT5028-2008金属薄板和薄带拉伸应变硬化指数(n值)试验方法进行；烘烤硬化值(BH₂)的测试方法按照GBT20564.1-2007汽车用高强度冷连轧钢板及钢带的第1部分烘烤硬化钢试验方法进行。

以下实施例和对比例中所使用的连续退火机组依次包括加热段、均热段、一次冷却段、过时效段和二次冷却段。所述加热段为无氧化炉(NOF)通过煤气直火进行加热，所述均热段通过电加热辐射管进行加热；所述一次冷却段通过喷气进行冷却；所述过时效段通过用电加热辐射管进行控温；所述二次冷却段通过喷气进行冷却。

实施例1-3

本实施例用于说明本发明的冷轧钢板及其制备方法。

在转炉冶炼、经LF炉Ca处理、RH脱碳和连铸获得本发明的连铸坯(厚度为200mm)，其组成成分见表1。将该连铸板坯在加热炉中加热至粗轧的开扎温度并进入可逆粗轧机组，经过粗轧后的中间坯进入热卷箱，使带钢头、尾调换，然后进行精轧，精轧后并按照指定的冷却速度快速冷却至终冷温度，然后以层冷速度层流冷却到卷取温度后进行卷取(热轧工艺和冷却工艺按照表2中的条件进行)。再按照表3所示的冷轧和连续退火工艺对板坯进行冷轧和退火处理，即将卷取后的板坯在冷轧机上以指定的冷轧压下率扎成指定厚度的冷轧板，然后再控制连续退火机的机组速度对该冷轧钢板进行退火，所述连续退火依次经过加热段(NOF)、均热段(RTH)、一次冷却段(GJS)、过时效段段(OAS)以及二次冷却段(FCS)，然后冷却至室温后再按照表3中的工艺进行光整和拉矫。最终得到的冷轧钢板的力学性能和显微组织的数据见表4，其显微组织的照片分别见图1-3。

对比例1

根据实施例1中所述的方法，所述不同的是，在转炉冶炼、经LF炉Ca处理、RH脱碳和连铸获得的连铸坯的组成成分不同(具体如见表1所示)，得到钢板的性能测试结果见表4所示，其显微组织的照片见图4。

对比例2

根据实施例1中所述的方法，所不同的是，热轧工艺中所采取的冷却速度为50℃/s，得到钢板的性能测试结果见表4所示，其显微组织的照片见图5。

对比例3

根据实施例1中所述的方法，所不同的是，冷轧工艺中所采取的冷轧压下率为50％，得到钢板的性能测试结果见表4所示，其显微组织的照片见图6。

对比例4

根据实施例1中所述的方法，所不同的是，按照表3所示的连续退火工艺对板坯进行退火处理，得到钢板的性能测试结果见表4所示，其显微组织的照片见图7。

表1

表2

表3

注：OAS最高温度表示冷轧钢板在OAS段的最高温度，加热至最高温度的时间为3s。

表4

通过表1-4中的数据可以看出，采用本发明的制备方法，可以获得烘烤硬化值BH₂≥50MPa的冷轧钢板，且能够得到表面质量和综合性能均优良的冷轧钢板。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种超低碳冷轧钢板的制备方法，该方法包括：将板坯依次经过热轧、卷取、冷轧、退火、光整和拉矫，其特征在于，

在热轧之后且在卷取之前，先以70-95℃/s的冷却速度将热轧后得到的中间板坯冷却至780-820℃，再以20-30℃/s的冷却速度冷却至卷取的温度；

所述卷取的温度为650-750℃；

所述冷轧的压下率为70-80％；

所述退火的方式为连续退火，在所述退火的过程中，冷轧后得到的中间板坯依次经过加热段、均热段、一次冷却段、过时效段和二次冷却段，所述冷轧后得到的中间板坯在所述加热段、所述均热段、所述一次冷却段、所述过时效段和所述二次冷却段内的终点温度分别为780-820℃、850-885℃、240-275℃、250-290℃、80-95℃，停留时间分别为40-70s、30-45s、260-410s、55-80s、135-175s；

所述板坯的组成为：C：0.001-0.006重量％，Si：0.01-0.05重量％，Mn：0.1-0.5重量％，P：≤0.015重量％，S：≤0.015重量％，Nb：0.005-0.03重量％，Al：0.01％-0.08重量％，余量为铁和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热轧包括粗轧和精轧；所述粗轧的开轧温度为1150-1210℃，所述粗轧的终轧温度为1095-1170℃；所述精轧的开轧温度为1070-1180℃，所述精轧的终轧温度为885-940℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在热轧之后且在卷取之前，先以70-90℃/s的冷却速度将热轧后得到的中间板坯冷却至785-815℃，再以22-28℃/s的冷却速度冷却至卷取的温度；所述卷取的温度为680-720℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷轧的压下率为73-77％。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述光整的延伸率为0.6-1.4％；所述拉矫的延伸率为0.1-0.7％。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述板坯的组成为：C：0.001-0.005重量％，Si：0.02-0.04重量％，Mn：0.15-0.5重量％，P：≤0.015重量％，S：≤0.015重量％，Nb：0.012-0.026重量％，Al：0.03-0.06重量％，余量为铁和不可避免杂质。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制备方法制备的超低碳冷轧钢板。

8.根据权利要求7所述的超低碳冷轧钢板，其中，所述冷轧钢板的屈服强度R_eL为160-230MPa，抗拉强度R_m≥270MPa，断后伸长率A₈₀≥40％，塑性应变比r90≥2.0，加工硬化指数n₉₀≥0.2，烘烤硬化值BH₂≥50MPa。

9.根据权利要求7或8所述的超低碳冷轧钢板，其中，所述冷轧钢板的显微组织为100％的铁素体组织，铁素体晶粒度为7-9级，铁素体晶粒尺寸为18-32μm。