CN104357743A - 一种扩孔率≥90%的热轧带钢及生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种扩孔率≥90%的热轧带钢,其组分及wt%为:C:0.030~0.05%,Si:0.005~0.20%,Mn:0.20~0.60%,P:≤0.015%,S:≤0.005%,N:≤0.006%,Als:0.030~0.080%,Ti:0.05~0.15%,B:0.0005~0.002%;用CSP生产步骤:冶炼并连铸成坯;对连铸坯加热;轧制;层流冷却;卷取;自然冷却至室温;进行精整。本发明能以薄代厚,以热代冷,进一步降低汽车用钢材的制造成本。采用本方法生产的热轧带钢延伸凸缘性能良好,扩孔率达到90%以上,可满足成型复杂的汽车零部件的生产,且本发明利用现有设备,无需采用超快冷等设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车用钢及生产方法,具体地属于一种具有良好延伸凸缘性热轧带钢及生产方法。
背景技术
近年来,随着汽车节能减排技术的推进,汽车轻量化成为一种发展趋势,由此对薄规格高强汽车用钢的需求越来越迫切。在用于车轮轮辐等较为复杂的部件制造时,除了需要较高的强度,同时对钢材延伸凸缘性的要求越来越高,但钢材的延伸凸缘性一般随着钢材强度增加而降低,因此同时具有高强度且延伸凸缘性能优良的高强钢板急需开发。钢材的延伸凸缘性与钢材中的组织相关,通常控制钢中的组织为铁素体贝氏体组织。
如中国专利公开号为CN 102443735A的文献,其公开了一种组织为铁素体+贝氏体组织,抗拉强度≥450MPa,延伸率≥26%,扩孔率≥75%的高延伸凸缘性能热轧双相钢,其化学成分为,C:0.09~0.10%,Si:0.01~0.40%,Mn:1.30~1.40%, P:≤0.012%,S≤0.006%,主要工艺参数为:加热温度1200~1250℃,未再结晶变形量60%~80%,终轧温度800~860℃,层流冷却采取水冷+空冷+水冷的冷却方式,第一段水冷30~50℃/s冷却至680~700℃,并进行空冷5~10s,然后经第二段水冷30~50℃/s冷却至450~550℃。
还有中国专利公开号为CN 102409245A的文献,其公开了一种组织为铁素体+贝氏体组织,抗拉强度≥580MPa,延伸率≥26%,扩孔率≥75%的高延伸凸缘性能热轧双相钢,其化学成分为,C:0.05~0.10%,Si:0.20~0.60,Mn:1.00~1.70%,Al:0.01~0.06%,P:0.05~0.10%,Cr:0.20~0.80%,S≤0.005%,主要工艺参数为采用两阶段轧制,粗轧压下率≥70%,精轧压下率≥75%,精轧开轧温度1000~1100℃,终轧温度800~880℃,层流冷却采取水冷+空冷+水冷的冷却方式,卷取温度350~500℃,成品厚度2~10mm。
还有中国专利公开号为CN 102943205A的文献,其公开了一种抗拉强度580MPa级铁素体贝氏体热轧双相钢及其制备方法,,提出了一种抗拉强度580MPa以铁素体贝氏体热轧双相钢及其制备方法,其化学成分为C:0.06~0.12%,Si:0.40~0.80,Mn:1.20~1.60%,P:≤0.012%,Ti:0.05~0.10%,S≤0.010%,主要工艺参数加热温度1220~1250℃,粗轧开轧温度1120~1170℃,粗轧终轧温度980~1070℃,精轧开轧温度950~1020℃,终轧温度800~850℃,10~30℃/s冷却至680~720℃,并进行空冷至620~650℃,然后以25~60℃/s冷却至400~500℃,并卷取。所得产品的抗拉强度≥580MPa,屈强比≤0.75,延伸率≥25%,扩孔率大于80%。
但在这些技术中,钢中组织以铁素体+贝氏体为主,铁素体和贝氏体硬度存在较大差别,因此材料的延伸凸缘性不高,另外,钢中过高的Mn含量也容易导致钢板中心形成Mn偏析,对钢材的延伸性产生不利影响,钢中C含量过高对延伸性产生不利影响,且对钢材的焊接性能造成不利影响。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足,提供一种不仅抗拉强度≥580MPa,且金相组织为95%~100%的铁素体,延伸率≥25%,扩孔率≥90%的扩孔率≥90%的热轧带钢及生产方法。
实现上述目的的措施:
1、一种扩孔率≥90%的热轧带钢,其组分及重量百分比含量为:C:0.03%~0.05%,Si:0.005~0.20%,Mn:0.20~0.60%,P:≤0.015%,S:≤0.005%,N:≤0.006%,Als:0.03~0.08%,Ti:0.05~0.15%,B:0.0005~0.002%,其余为Fe和不可避免的杂质;金相组织为95%~100%的铁素体,抗拉强度≥580MPa,延伸率≥25%,扩孔率≥90%。
优选地:B的重量百分比含量为0.0005~0.00096%。
优选地:Ti的重量百分比含量为0.05~0.093%。
采用CSP线生产一种扩孔率≥90%的热轧带钢的方法,其步骤:
1)冶炼并连铸成坯,其中:控制浇钢温度在1530~1565℃;
2)对铸坯加热:控制铸坯入炉温度在850~1050℃,出炉温度在1100℃~1250℃,铸坯在炉时间10~40min;
3)进行轧制:控制终轧温度在880~940℃;共进行7个道次轧制,轧制第一和第二道次压下率在50%~70%,轧制第6和第7道次压下率在5~20%;
4)进行层流冷却:进行分段层流冷却,前段冷却速率在50~150℃/s;
5)进行卷取,卷取温度控制在550℃~650℃;
6)自然冷却至室温;
7)进行精整。
优选地:前段冷却速率在70~120℃/s。
优选地:卷取温度在580℃~630℃。
本发明中各组分及主要工艺的机理及作用
C:碳在钢中主要起固溶强化作用,并与钢中的Ti形成TiC细小颗粒,起到固溶强化和析出强化的作用,有效提高钢材的强度和耐疲劳性能。碳含量低于0.03%时,析出TiC的量较少,强化作用不明显,碳含量高于0.05%时,钢中铁素体含量减少,而珠光体增加,降低钢材的塑性和延伸凸缘性,另外碳含量过高也会影响钢材的焊接性能,因此钢中的C含量选择为0.030%~0.05%。
Mn:Mn在钢中起固溶强化作用,含量过低,强化作用太小,因此最低Mn含量为0.20%,Mn含量过高容易在板带厚度中心形成偏析,降低产品延伸凸缘性,因此最高Mn含量为0.60%。
Si:Si在钢中起固溶强化作用,且有利于提高钢材的韧性,Si含量过低,韧性提高效果不明显,因此最低Si含量为0.005%,但Si含量过高,容易造成表面缺陷,因此最高Si含量为0.20%。
P:P为钢中的杂质元素,易于在晶界偏聚,影响产品的韧性,因此其含量越低越好。根据实际控制水平,应控制在0.015%以下,优选地控制在0.010%以下。
S:S为钢中的杂质元素,易在晶界产生偏聚,且与钢中的Fe形成低熔点的FeS,降低钢材的韧性,炼钢时应充分去除,应控制在0.005%,优选地控制在0.002%以下。
N:N为钢中的杂质元素,降低钢材的韧性,容易和钢中Al、Ti形成AlN和TiN,含量过高,易形成粗大的AlN和TiN,因此尽量降低其含量,应控制在0.006%以下,优选地控制在0.003%以下。
Al:Al在钢中起到固溶强化作用,且Al在炼钢过程中起到脱氧的作用,因此钢中Al的最低含量为0.030%,但Al含量过高容易与钢中的N形成粗大的AlN颗粒,造成钢材的韧性降低,因此Al最高含量为0.080%。
Ti:Ti在钢中起到固溶强化作用,Ti与钢中的C在铁素体基体上形成纳米TiC,提高铁素体基体的强度和抗疲劳性。Ti还可以与钢中的N形成TiN,组织钢材加热时的晶粒长大。因此Ti的最低含量为0.05%。但Ti含量过高容易形成粗大的TiC颗粒,和粗大的TiN,从而降低钢材的韧性,且Ti含量过高增加成本。优选地Ti含量为0.05~0.093%。
B:B在钢中起到固溶强化作用,提高钢材的强度,且B可起到阻止TiC长大的作用,因此B的最小含量为0.0005%,但B含量过高会降低铁素体的韧性,因此最高含量为0.0020%。优选地0.0005~0.00096%
在本发明中,之所以控制第一和第二道次各自的压下率在50~70%,是由于高温段采取大压下轧制有利于细化原始铸坯组织,并使铸坯组织均匀化。
控制第6和第7道次各自轧制压下率在5~20%,是由于压下率太小不利于组织的细化,而压下率高于20%,则不利于薄规格板形的控制。
在进行层流冷却中,之所以控制前段冷却速率在50~150℃/s,是由于前段冷却速度较大时有利于得到细小的铁素体组织,抑制粗大TiC颗粒的析出,促进纳米级细小TiC的析出,提高钢材的强度和塑性,冷却速度大于150℃/s时,钢中容易出现贝氏体和马氏体组织,降低钢材的塑性。
本发明提供了一种具有良好延伸凸缘性能的580MPa级薄规格热轧带钢及其制造方法,采用低C含量0.030~0.055%、通过控轧控冷工艺,保证钢材的组织为95%以上的铁素体组织,提高钢材的塑性和韧性。为了提高钢材的强度采用适量的廉价Ti微合金,通过控制轧制层流冷却工艺参数,在铁素体中析出细小的TiC提高基体的强度,为保证钢材中析出细小纳米TiC颗粒,在钢中添加了适量的B;为了进一步提高钢材的韧性,适当添加对韧性有利的合金元素Si,并减少易于中心偏析且对韧性不利影响的Mn元素。本发明能以薄代厚,以热代冷,进一步降低汽车用钢材的制造成本。采用本方法生产的热轧带钢延伸凸缘性能良好,扩孔率达到90%以上,可满足成型复杂的汽车零部件的生产,且本发明利用现有设备,无需采用超快冷等设备。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述:
表1为本发明各实施例及对比例的取值列表;
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表;
表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。
本发明各实施例采用CSP线按照以下步骤生产:
1)冶炼并连铸成坯,其中:控制浇钢温度在1530~1565℃;
2)对铸坯加热:控制铸坯入炉温度在850~1050℃,出炉温度在1100℃~1250℃,铸坯在炉时间10~40min;
3)进行轧制:控制终轧温度在880~940℃;共进行7个道次轧制,轧制第一和第二道次压下率在50%~70%,轧制第6和第7道次压下率在5~20%;
4)进行层流冷却:进行分段层流冷却,前段冷却速率在50~150℃/s;
5)进行卷取,卷取温度控制在550℃~650℃;
6)自然冷却至室温;
7)进行精整。
表1 本发明实施例与比较例的化学成分列表(wt%)
表2 本发明各实施例及对比例工艺主要参数控制列表(一)
表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表(二)
表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表
从表3可以看出,本发明的铁素体组织在95%以上,抗拉强度在580MPa以上,延伸率在25%以上,扩孔率在90%以上。
Claims (6)
1.一种扩孔率≥90%的热轧带钢,其组分及重量百分比含量为:C:0.03%~0.05%,Si:0.005~0.20%,Mn:0.20~0.60%,P:≤0.015%,S:≤0.005%,N:≤0.006%,Als:0.03~0.08%,Ti:0.05~0.15%,B:0.0005~0.002%,其余为Fe和不可避免的杂质;金相组织为95%~100%的铁素体,抗拉强度≥580MPa,延伸率≥25%,扩孔率≥90%。
2.如权利要求1所述的一种扩孔率≥90%的热轧带钢,其特征在于:B的重量百分比含量为0.0005~0.00096%。
3.如权利要求1所述的一种扩孔率≥90%的热轧带钢,其特征在于:Ti的重量百分比含量为0.05~0.093%。
4.采用CSP线生产一种扩孔率≥90%的热轧带钢的方法,其步骤:
1)冶炼并连铸成坯,其中:控制浇钢温度在1530~1565℃;
2)对铸坯加热:控制铸坯入炉温度在850~1050℃,出炉温度在1100℃~1250℃,铸坯在炉时间10~40min;
3)进行轧制:控制终轧温度在880~940℃;共进行7个道次轧制,轧制第一和第二道次压下率在50%~70%,轧制第6和第7道次压下率在5~20%;
4)进行层流冷却:进行分段层流冷却,前段冷却速率在50~150℃/s;
5)进行卷取,卷取温度控制在550℃~650℃;
6)自然冷却至室温;
7)进行精整。
5.如权利要求4所述的生产一种扩孔率≥90%的热轧带钢的方法,其特征在于:前段冷却速率在70~120℃/s。
6.如权利要求4所述的生产一种扩孔率≥90%的热轧带钢的方法,其特征在于:卷取温度在580℃~630℃。
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