CN104120231B - 一种冷轧钢板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种冷轧钢板及其制备方法，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，在所述热轧之后且在所述卷取之前，先以75-85℃/s的冷却速度将热轧后得到的中间板坯冷却至780-820℃后，再以15-25℃/s的冷却速度冷却至卷取的温度；所述卷取的温度为730-760℃；所述冷轧的压下率为75-85％；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、低温保持段、过时效段和二次冷却段。通过本发明的方法，能够提供一种屈服强度在140-180MPa范围内，且成形性能优良的高塑性应变比值的冷轧钢板。

Description

一种冷轧钢板及其制备方法

技术领域

本发明涉及钢板领域，具体地，涉及一种冷轧钢板及其制备方法。

背景技术

随着汽车行业的不断发展，市场对汽车用钢板的要求不断提高，为了满足市场深拉延的成形要求，特别是为了满足汽车、摩托车领域整体冲压成型零部件(例如为轻卡汽车顶盖)的要求，需要一种具有一定的屈服强度且具有优良的冲压成型性能的钢板。

目前，作为制备特超深冲冷轧钢板的方法，CN101514392A公开了一种深冲与超深冲钢板的连续退火工艺。该工艺包括：钢板在退火前经过清洗，进入连续退火炉，速度150～350m/min，采用氮氢混合气体喷出钢板表面，对钢板进行保护、防止氧化，同时使钢板温度加热至120～180℃；再次对钢板加热，使其温度达到750～780℃，并保温40～70s；然后对钢板进行冷却至400～460℃，并保温60～300s进行过时效处理，随后冷却至常温。由于采用过时效退火工艺，使钢中的碳化物得到充分析出，保证了家电钢板和汽车板冲压性能和超深冲性能。但是，通过该工艺获得的钢板的冲压成型性能还需要进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种屈服强度在140-180MPa范围内，且成形性能优良的高塑性应变比值的冷轧钢板及其制备方法。

本发明的发明人通过深入的研究发现：通过控制板坯组成成分、热轧、冷轧、退火等工序，特别是在热轧中对冷却速度的控制、冷轧中的压下率的控制、连续退火过程中对各个处理段的温度进行控制，细化并稳定铁素体晶体尺寸，从而可得到屈服强度在140-180MPa范围内，且成形性能优良的高塑性应变比值的冷轧钢板，由此完成了本发明。。

即，本发明提供一种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，

在所述热轧之后且在所述卷取之前，先以75-85℃/s的冷却速度将热轧后得到的中间板坯冷却至780-820℃后，再以15-25℃/s的冷却速度冷却至卷取的温度；

所述卷取的温度为730-760℃；

所述冷轧的压下率为75-85％；

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、低温保持段、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、所述低温保持段、所述过时效段和所述二次冷却段内的终点温度分别为740-780℃、800-850℃、150-220℃、200-340℃、200-280℃、100℃以下，停留时间分别为30-80s、30-60s、260-440s、60-100s、240-300s、120-180s；

所述板坯的组成为：C：0.001-0.005重量％，Si：≤0.03重量％，Mn：0.1-0.3重量％，P：0.005-0.015重量％，S：0.005-0.015重量％，Ti：0.025-0.06重量％，Nb：0.005-0.03重量％，Al：0.01-0.07重量％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明还提供由上述方法制备的冷轧钢板。

采用本发明的制备方法制备的冷轧钢板，其成品力学性能达到屈服强度R_eL为140-180MPa，抗拉强度R_m为280-320MPa，断后伸长率A80≥45％，塑性应变比r₉₀≥2.7，加工硬化指数n₉₀≥0.25，是一种特别适用于汽车、摩托车领域整体冲压成型零部件(例如为轻卡汽车顶盖)的钢板，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制备的冷轧钢板的显微组织照片。

图2是本发明实施例2制备的冷轧钢板的显微组织照片。

图3是本发明实施例3制备的冷轧钢板的显微组织照片。

图4是本发明对比例1制备的冷轧钢板的显微组织照片。

图5是本发明对比例2制备的冷轧钢板的显微组织照片。

图6是本发明对比例3制备的冷轧钢板的显微组织照片。

图7是本发明对比例4制备的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，在所述热轧之后且在所述卷取之前，先以75-85℃/s的冷却速度将热轧后得到的中间板坯冷却至780-820℃后，再以15-25℃/s的冷却速度冷却至卷取的温度；所述卷取的温度为730-760℃；所述冷轧的压下率为75-85％；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、低温保持段、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、所述低温保持段、所述过时效段和所述二次冷却段内的终点温度分别为740-780℃、800-850℃、150-220℃、200-340℃、200-280℃、100℃以下，停留时间分别为30-80s、30-60s、260-440s、60-100s、240-300s、120-180s；所述板坯的组成为：C：0.001-0.005重量％，Si：≤0.03重量％，Mn：0.1-0.3重量％，P：0.005-0.015重量％，S：0.005-0.015重量％，Ti：0.025-0.06重量％，Nb：0.005-0.03重量％，Al：0.01-0.07重量％，余量为Fe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成形性能的冷轧钢板，但是为了获得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：0.002-0.04重量％，Si：0.01-0.025重量％，Mn：0.1-0.25重量％，P：0.006-0.013重量％，S：0.005-0.012重量％，Ti：0.045-0.06重量％，Nb：0.01-0.025重量％，Al：0.03-0.06重量％，余量为Fe和不可避免的杂质。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，将制得强度和成形性能更好的冷轧钢板。

在本发明中，考虑钢质纯净度和产品的综合性能，所述板坯中的碳含量需要控制在上述范围内，如果碳(C)含量超过0.005重量％，则钢板的塑性降低，成形性能恶化；再者，硅(Si)的含量需要控制在比较低的范围；锰(Mn)可以增加所述板坯的强度，并且可以与硫(S)结合成MnS，同时防止因FeS所造成的热裂纹，但是Mn含量过高，会影响钢的焊接性能，因此，需要将Mn的含量控制在上述范围内。此外，磷(P)作为强化元素，需要添加至上述范围内。考虑到炼钢工序的经济性和钙处理的效果，将S控制在0.005-0.015重量％的范围内。铝(Al)主要是作为脱氧元素添加的，要实现完全脱氧，其含量要求在0.01重量％以上，但过高的铝将影响钢的焊接性能以及镀层附着力并且不经济，因此，Al含量选择为0.01-0.07重量％为宜。铌(Nb)主要固定间隙C原子，钛(Ti)主要是固定间隙N原子，使间隙原子得以清除，得到纯净的铁素体基体。

所述板坯可以采用本领域的公知的制备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连铸坯作为本发明的所述板坯。其具体制备的条件为本领域所公知。

此外，在本发明中，所述板坯的厚度可以为190-205mm左右。

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1190-1225℃，优选为1195-1220℃；所述粗轧的终轧温度可以为1160-1200℃，优选为1175-1195℃。此外，所述粗轧后的中间板坯的厚度可以为33-37mm，优选为34-36.5mm。

此外，所述精轧的开轧温度可以为1145-1175℃，优选为1150-1170℃；所述精轧的终轧温度可以为900-940℃，优选为910-935℃；所述精轧后的中间板坯的厚度可以为3-5mm，优选为3-4.5mm。为了达到热轧的粗轧所需要的开轧温度，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轧温度。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，在所述热轧之后且在所述卷取之前，对热轧后得到的中间板坯进行两步冷却，先以75-85℃/s的冷却速度将热轧后得到的中间板坯冷却至780-820℃后，再以15-25℃/s的冷却速度冷却至卷取的温度；优选地，76-82℃/s的冷却速度将热轧后得到的中间板坯冷却至790-815℃后，再以17-23℃/s的冷却速度冷却至卷取的温度。

根据本发明，优选情况下，上述先进行的冷却的冷却方式为超快冷水冷却，再进行的冷却的冷却方式为空气冷却或层流水冷却。更优选地，先进行的冷却的冷却方式为超快冷水冷却，再进行的冷却的冷却方式为层流水冷却。

根据本发明，优选情况下，所述卷取的温度为735-755℃。

根据本发明，优选情况下，所述冷轧的压下率为75-80％。

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、所述低温保持段、所述过时效段和所述二次冷却段内的终点温度分别为755-780℃、830-850℃、200-220℃、285-320℃、255-275℃、80-90℃以下，停留时间分别为45-65s、40-55s、295-335s、75-90s、265-290s、130-160s。

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低温保持段的温度；所述低温保持段的终点温度是指所述冷轧后得到的中间板坯经过所述低温保持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，由所述一次冷却段的中间坯进入到该低温保持段内将以较低的温度进行加热升温，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，所述控制过时效段的温度的方法可以为常规的控温方法，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和/或采用鼓风机进行降温。

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，所述光整的延伸率为0.3-0.8％，优选情况下，所述光整的延伸率为0.4-0.7％，优选为0.5-0.55％。

根据本发明，所述拉矫的延伸率为0.1-0.7％，优选情况下，所述拉矫的延伸率为0.2-0.5％，优选为0.3-0.35％。

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，所述冷轧钢板的屈服强度R_eL为140-180MPa，优选为150-170MPa；抗拉强度R_m为280-320MPa，优选为285-310MPa；断后伸长率A80≥45％，优选为45-49％；塑性应变比r₉₀≥2.7，优选为2.7-3；加工硬化指数n₉₀≥0.25，优选为0.25-0.29。

本发明提供的冷轧钢板的显微组织为铁素体组织，铁素体晶粒度为8.0级以上，优选为8.0-9.5级，铁素体晶粒尺寸为16-22μm。

通过本发明的方法，可以控制所得冷轧钢板的屈服强度R_eL在140-180MPa范围内且抗拉强度R_m在280-320MPa范围内，同时具有良好的成形性能(断后伸长率A80≥45％，塑性应变比r₉₀≥2.7，加工硬化指数n₉₀≥0.25)，是一种特别适用于汽车、摩托车领域整体冲压成型零部件(例如为轻卡汽车顶盖)的钢板，具有优良的市场前景。

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冷轧钢板的力学性能的测定方法为：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。

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、低温保持段、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；所述低温保持段通过电加热辐射管进行加热；所述过时效段通过用电加热辐射管和鼓风机进行控温；所述二次冷却段通过喷气进行冷却。

以下实施例和对比例中，在冷却工艺中，先进行的冷却的冷却方式为超快冷水冷却，再进行的冷却的冷却方式为层流水冷却。

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轧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，精轧后进行两次冷却，也即先以冷却速度A(在表2中简称为冷A)将热轧后得到的中间板坯快速冷却至冷却温度A(在表2中简称为冷温A)后，再以冷却速度B(在表2中简称为冷B)冷却至卷取的温度，然后送入卷取机进行卷取(热轧工艺、冷却工艺和卷取按照表2中的条件进行)。然后冷却至室温(25℃)后，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轧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)、低温保持段(LTH)、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，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，冷却工艺中的冷却速度A为65℃/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62％，轧成的厚度为1.5mm，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，连续退火工艺的控制不同如表3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7。

表1

注：余量为铁和不可避免的杂质

表2

表3

表4

注：-^*1表示拉伸试样检测过程试样提前断，无法测量n值和r值；-^*2表示组织为未完全再结晶组织，无法测量晶粒度和晶粒尺寸。

通过表1-4中的数据可以看出，采用本发明的制备方法，可以获得屈服强度R_eL为140-180MPa，抗拉强度R_m280-320MPa，断后伸长率A80≥45％，塑性应变比r₉₀≥2.7，加工硬化指数n₉₀≥0.25，且显微组织为100％的铁素体组织，铁素体晶粒度为8.0级以上，铁素体晶粒尺寸为16-22μm的的成形性能优良且塑性应变比值高的冷轧钢板，特别适合用于汽车、摩托车领域整体冲压成型零部件的制备。与此相对，虽然对比例4获得了较高的强度，但是其成形性能明显较差，难以用于汽车、摩托车领域整体冲压成型零部件的制备；虽然对比例1-3获得了与本申请实施例1-3相当的强度，但是其成形性能也明显较差，难以用于汽车、摩托车领域整体冲压成型零部件的制备。

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 (8)

1.一种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，

在所述热轧之后且在所述卷取之前，先以75-85℃/s的冷却速度将热轧后得到的中间板坯冷却至780-820℃后，再以15-25℃/s的冷却速度冷却至卷取的温度；

所述卷取的温度为730-760℃；

所述冷轧的压下率为75-85％；

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、低温保持段、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、所述低温保持段、所述过时效段和所述二次冷却段内的终点温度分别为740-780℃、800-850℃、150-220℃、200-340℃、200-280℃、100℃以下，停留时间分别为30-80s、30-60s、260-440s、60-100s、240-300s、120-180s；

所述板坯的组成为：C：0.001-0.005重量％，Si：≤0.03重量％，Mn：0.1-0.3重量％，P：0.005-0.015重量％，S：0.005-0.015重量％，Ti：0.025-0.06重量％，Nb：0.005-0.03重量％，Al：0.01-0.07重量％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述热轧之后且在所述卷取之前，先以76-82℃/s的冷却速度将热轧后得到的中间板坯冷却至790-815℃后，再以17-23℃/s的冷却速度冷却至卷取的温度。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述卷取的温度为735-755℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述冷轧的压下率为75-80％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，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、所述低温保持段、所述过时效段和所述二次冷却段内的终点温度分别为755-780℃、830-850℃、200-220℃、285-320℃、255-275℃、80-90℃以下，停留时间分别为45-65s、40-55s、295-335s、75-90s、265-290s、130-160s。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述板坯的组成为：C：0.002-0.04重量％，Si：0.01-0.025重量％，Mn：0.1-0.25重量％，P：0.006-0.013重量％，S：0.005-0.012重量％，Ti：0.045-0.06重量％，Nb：0.01-0.025重量％，Al：0.03-0.06重量％，余量为Fe和不可避免的杂质。

7.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1190-1225℃，所述粗轧的终轧温度为1160-1200℃；所述精轧的开轧温度为1145-1175℃，所述精轧的终轧温度为900-940℃。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述光整的延伸率为0.3-0.8％；所述拉矫的延伸率为0.1-0.7％。