CN104928595A - 一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢，化学成分按重量百分比计为C 0.05-0.11%，Si 0.15-0.35%，Mn 0.95-1.20%， P≤0.020%，S ≤0.005%，Nb 0.015-0.030%，Alt 0.020-0.050%，Cr≤0.15%，Ni≤0.15%，Cu≤0.20%，Ti≤0.150%，V≤0.200%，余量为Fe和不可比避免的杂质元素；还公开了生产该结构用带钢的生产工艺，该工艺生产出的带钢可同时降低后道加工开裂率和生产成本。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种带钢及其生产工艺，具体来讲是一种一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢及其生产工艺。
技术背景
QStE340TM屈服强度为340MPa级细晶粒钢，执行标准为Q/BQB 310《汽车结构用热连轧钢板及钢带》，具有良好冷成型性，广泛应用于要求良好的冷成型性能并有较高要求的汽车大梁、横梁及座椅架等汽车结构件。目前市场上QStE 340TM普遍为热轧卷板，一方面，热卷需要开平、分条增量了加工成本，另一方面，分条的钢带边部出现因切割不齐导致后道加工应力集中而开裂风险较大。
经检索发现，中国专利CN201310688973.4 公开了“一种340MPa级热镀锌铁合金高强IF钢”，中国专利CN201310373824.9公开了“340MPa级HSLA汽车结构用钢”，这两种结构用钢化学组分单一，铸造工艺复杂，并且公开内容与本发明有本质区别。
发明内容
为有效解决目前QStE340TM卷板以上两方面的问题，本发明的主要目的提供了一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢及其生产工艺，该产品及其工艺具有良好的经济、社会效益。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢，化学成分按重量百分比计为C 0.05-0.11%，Si 0.15-0.35%，Mn 0.95-1.20%， P≤0.020%，S ≤0.005%，Nb 0.015-0.030%，Alt 0.020-0.050%，Cr≤0.15%，Ni≤0.15%，Cu≤0.20%，Ti≤0.150%，V≤0.200%，余量为Fe和不可比避免的杂质元素。
本发明进一步限定的技术方案为：
进一步的，带钢的化学成分按重量百分比计为C 0.07-0.09%，Si 0.20-0.25%，Mn 1.00 -1.10%， P≤0.010%，S ≤0.002%，Nb 0.020-0.025%，Alt 0.030-0.040%，Cr≤0.05%，Ni≤0.05%，Cu≤0.10%，Ti≤0.100%，V≤0.100%，余量为Fe和不可比避免的杂质元素。
进一步的，化学成分Nb、V和Ti在结构用钢中的重量百分比满足如下关系：Nb+V+Ti≤0.22%。
进一步的，该带钢的力学性能为屈服强度≥340MPa；抗拉强度420-540MPa；延伸率≥19%。
进一步的，该带钢成品的公称厚度＜3mm。
一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢的生产工艺，主要包括：BOF冶炼、LF精炼、RH精炼、CCM连铸、坯料加热、除鳞、控制轧制、检验、卷曲及包装入库，具体技术参数如下：
在BOF冶炼工序中，转炉入炉废钢、生铁、合金、原辅助材料保持干燥，铁水温度＞1300℃，终点成分控制：P≤0.010%，出钢温度≥1600℃，出钢过程严禁下渣，出钢过程加入Si-Mn、Fe-Si、HC-Fe-Mn、复合中铝或铝块等进行脱氧和合金化；
在LF精炼工序中，根据造渣情况和硫含量补加渣料、使用LF还原剂、高纯碳化硅扩散脱氧，脱氧剂少量多批次加入，保持过程白渣；根据目标成分要求进行微调，喂铝线调整全铝含量，加铌铁调整铌含量，保证精炼时间大于30min，确保全程吹氩；
在RH精炼工序中，真空度＜5毫巴，并且保持10分钟以上，结束后喂入纯钙棒包芯线不少于50m，钙处理结束后静搅时间15分钟以上；
在CCM连铸工序中，保护浇注工艺，首炉次中间包过热度不得高于45℃，连浇炉次中间包过热度控制在15-30℃，中间包使用低碳覆盖剂，结晶器保护渣少量多批次加入，保持渣面稳定，浸入式水口在结晶器中严格对中，插入深度≥70mm。中间包换包时液面高度不得低于400mm，根据断面和钢水过热度采取恒拉速浇注，结晶器液面波动控制在±5mm以内；
在坯料加热工序中，采用步进式加热，预热段温度520-800℃，加热段温度1000-1300℃，均热段温度控制在1120-1240℃；
在除鳞工序中，粗除鳞水压力≥10MPa，精除鳞水压力≥8MPa，保证入轧机坯料表面无氧化铁皮；
在控制轧制工序中，粗轧开轧温度控制1050-1160℃，连轧开轧温度950～1110℃，终轧温度≤970℃，卷曲温度≤750℃。
本发明进一步限定的技术方案为：
进一步的，CCM连铸工序和坯料加热工序间还设有检测工序，按照浇次号,每流依次取样，保证一组每个流各取一个低倍样，低倍检验角部裂纹、中心裂纹、中心缩孔为1.0级以下方可进行下道工序。
本发明的有益效果为：在该生产工艺控制下，通过科学Nb、Alt成分设计，并配合合理的轧制工艺，充分发挥细晶强化作用，较低成本地生产屈服强度大于400MPa的QStE340TM带钢。带钢可以根据用户加工需要确定轧制成品宽度，减少分条成本，同时钢带两侧为轧制自然圆边，有效降低后道加工开裂率。
具体实施方式
本发明为一种，实施例一至四的冶炼终点成分如表1所述。
表1为冶炼终点成分（wt%）
实施例一
一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢及其生产工艺，该钢带生产工艺包括BOF冶炼、LF精炼、RH精炼、CCM连铸、坯料加热、除鳞、控制轧制、检验、卷曲及包装入库。具体要求如下：
冶炼终点化学成分如表1所述；
转炉入炉废钢、生铁、合金、原辅助材料保持干燥，装入量112t，铁水温度1302℃以上，终点成分控制： P：0.008%，出钢温度：1620℃，出钢过程严禁下渣，出钢过程加入Si-Mn、Fe-Si、HC-Fe-Mn、复合中铝或铝块等进行脱氧和合金化；
LF精炼过程中根据造渣情况和硫含量补加渣料、使用LF还原剂、高纯碳化硅等扩散脱氧，脱氧剂少量多批次加入，保持过程白渣，根据目标成分要求进行微调，喂铝线调整全铝含量，加铌铁调整铌含量，精炼时间65min，确保全程吹氩；
RH精炼真空小于5毫巴，并且保持时间18分钟以上，结束后喂入纯钙棒包芯线85m，钙处理结束后静搅时间24min；
连铸采用全过程保护浇注工艺，首炉次中间包过热度38℃，中间包使用低碳覆盖剂，结晶器保护渣少量多批次加入，保持渣面稳定，浸入式水口在结晶器中严格对中，插入深度≥70mm。中间包换包时液面高度不得低于400mm。根据断面和钢水过热度采取恒拉速浇注，结晶器液面波动控制在±5mm以内；
按照浇次号,每流依次取样，保证一组每个流各取一个低倍样，低倍检验角部裂纹、中心裂纹、中心缩孔为1.0级以下方可入炉轧制；
坯料开轧前进步进式加热，预热段温度560℃，加热段温度1100℃，均热段温度控制在1180℃；
坯料开轧前进行多次除鳞，粗除鳞水压力18.5MPa，精除鳞水压力14MPa，保证入轧机坯料表面无氧化铁皮；
粗轧开轧温度控制1070℃，连轧开轧温度1015℃，终轧温度855℃，卷曲温度695℃。
实施例二
一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢及其生产工艺，该钢带生产工艺包括BOF冶炼、LF精炼、RH精炼、CCM连铸、坯料加热、除鳞、控制轧制、检验、卷曲及包装入库。具体要求如下：
冶炼终点化学成分如表1所述；
转炉入炉废钢、生铁、合金、原辅助材料保持干燥，装入量113t，铁水温度1350℃以上，终点成分控制： P：0.005%，出钢温度：1625℃，出钢过程严禁下渣，出钢过程加入Si-Mn、Fe-Si、HC-Fe-Mn、复合中铝或铝块等进行脱氧和合金化；
LF精炼过程中根据造渣情况和硫含量补加渣料、使用LF还原剂、高纯碳化硅等扩散脱氧，脱氧剂少量多批次加入，保持过程白渣，根据目标成分要求进行微调，喂铝线调整全铝含量，加铌铁调整铌含量，精炼时间50min，确保全程吹氩；
RH精炼真空小于5毫巴，并且保持时间20分钟以上，结束后喂入纯钙棒包芯线80m，钙处理结束后静搅时间23min；
连铸采用全过程保护浇注工艺，中间包过热度25℃，中间包使用低碳覆盖剂，结晶器保护渣少量多批次加入，保持渣面稳定，浸入式水口在结晶器中严格对中，插入深度≥70mm。中间包换包时液面高度不得低于400mm。根据断面和钢水过热度采取恒拉速浇注，结晶器液面波动控制在±5mm以内；
按照浇次号,每流依次取样，保证一组每个流各取一个低倍样，低倍检验角部裂纹、中心裂纹、中心缩孔为1.0级以下方可入炉轧制；
坯料开轧前进步进式加热，预热段温度580℃，加热段温度1200℃，均热段温度控制在1150℃；
坯料开轧前进行多次除鳞，粗除鳞水压力18.9MPa，精除鳞水压力14MPa，保证入轧机坯料表面无氧化铁皮；
粗轧开轧温度控制1080℃，连轧开轧温度1022℃，终轧温度861℃，卷曲温度638℃。
实施例三
一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢及其生产工艺，该钢带生产工艺包括BOF冶炼、LF精炼、RH精炼、CCM连铸、坯料加热、除鳞、控制轧制、检验、卷曲及包装入库。具体要求如下：
冶炼终点化学成分如表1所述；
转炉入炉废钢、生铁、合金、原辅助材料保持干燥，装入量112t，铁水温度1302℃以上，终点成分控制： P：0.010%，出钢温度：1600℃，出钢过程严禁下渣，出钢过程加入Si-Mn、Fe-Si、HC-Fe-Mn、复合中铝或铝块等进行脱氧和合金化；
LF精炼过程中根据造渣情况和硫含量补加渣料、使用LF还原剂、高纯碳化硅等扩散脱氧，脱氧剂少量多批次加入，保持过程白渣，根据目标成分要求进行微调，喂铝线调整全铝含量，加铌铁调整铌含量，精炼时间30min，确保全程吹氩；
RH精炼真空小于5毫巴，并且保持时间10分钟以上，结束后喂入纯钙棒包芯线50m，钙处理结束后静搅时间15min；
连铸采用全过程保护浇注工艺，首炉次中间包过热度45℃，中间包使用低碳覆盖剂，结晶器保护渣少量多批次加入，保持渣面稳定，浸入式水口在结晶器中严格对中，插入深度≥70mm。中间包换包时液面高度不得低于400mm。根据断面和钢水过热度采取恒拉速浇注，结晶器液面波动控制在±5mm以内；
按照浇次号,每流依次取样，保证一组每个流各取一个低倍样，低倍检验角部裂纹、中心裂纹、中心缩孔为1.0级以下方可入炉轧制；
坯料开轧前进步进式加热，预热段温度520℃，加热段温度1000℃，均热段温度控制在1120℃；
坯料开轧前进行多次除鳞，粗除鳞水压力10MPa，精除鳞水压力8MPa，保证入轧机坯料表面无氧化铁皮；
粗轧开轧温度控制1050℃，连轧开轧温度950℃，终轧温度970℃，卷曲温度750℃。
实施例四
一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢及其生产工艺，该钢带生产工艺包括BOF冶炼、LF精炼、RH精炼、CCM连铸、坯料加热、除鳞、控制轧制、检验、卷曲及包装入库。具体要求如下：
冶炼终点化学成分如表1所述；
转炉入炉废钢、生铁、合金、原辅助材料保持干燥，装入量113t，铁水温度1350℃以上，终点成分控制： P：0.005%，出钢温度：1625℃，出钢过程严禁下渣，出钢过程加入Si-Mn、Fe-Si、HC-Fe-Mn、复合中铝或铝块等进行脱氧和合金化；
LF精炼过程中根据造渣情况和硫含量补加渣料、使用LF还原剂、高纯碳化硅等扩散脱氧，脱氧剂少量多批次加入，保持过程白渣，根据目标成分要求进行微调，喂铝线调整全铝含量，加铌铁调整铌含量，精炼时间50min，确保全程吹氩；
RH精炼真空小于5毫巴，并且保持时间20分钟以上，结束后喂入纯钙棒包芯线80m，钙处理结束后静搅时间23min；
连铸采用全过程保护浇注工艺，中间包过热度30℃，中间包使用低碳覆盖剂，结晶器保护渣少量多批次加入，保持渣面稳定，浸入式水口在结晶器中严格对中，插入深度≥70mm。中间包换包时液面高度不得低于400mm。根据断面和钢水过热度采取恒拉速浇注，结晶器液面波动控制在±5mm以内；
按照浇次号,每流依次取样，保证一组每个流各取一个低倍样，低倍检验角部裂纹、中心裂纹、中心缩孔为1.0级以下方可入炉轧制；
坯料开轧前进步进式加热，预热段温度800℃，加热段温度1300℃，均热段温度控制在1240℃；
坯料开轧前进行多次除鳞，粗除鳞水压力19MPa，精除鳞水压力15MPa，保证入轧机坯料表面无氧化铁皮；
粗轧开轧温度控制1160℃，连轧开轧温度1110℃，终轧温度861℃，卷曲温度638℃。
采用本发明工艺的以上四个实施例开发厚度分别为2.75mm、2.00mm、2.50mm和1.50mm带钢，统计热轧态力学性能经检验中心检测检验结果如表2所述。分析可得，实施例开发的良好冷成型性汽车结构用QStE340TM带钢力学性能全部满足Q/BQB 310标准要求和客户质量之要求。金相组织形貌如表3所示，组织形貌主要为贝氏体和铁素体，晶粒度为10级，全部满足客户质量要求。
表 2 实施例开发的QStE340TM带钢热轧态力学性能：
| 序号 | 规格，mm | 屈服强度，MPa | 抗拉强度，MPa | 延伸率，% |
| 实施例一 | 2.75 | 432 | 521 | 35.5 |
| 实施例二 | 1.50 | 461 | 537 | 28.5 |
| 实施例三 | 2.00 | 340 | 420 | 25.0 |
| 实施例四 | 2.50 | 390 | 540 | 30.0 |
表 3 实施例开发的QStE340TM带钢热轧态金相分析结果：
| 序号 | 规格，mm | 组织 | 晶粒度，级 |
| 实施例一 | 2.75 | B+F | 10 |
| 实施例二 | 1.50 | B+F | 10 |
| 实施例三 | 2.00 | B+F | 10 |
| 实施例四 | 2.50 | B+F | 10 |
本发明还可以有其他实施方式，凡采用同等替换或等效变化形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围以内。
Claims (8)
1.一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢，其特征在于：化学成分按重量百分比计为C 0.05-0.11%，Si 0.15-0.35%，Mn 0.95-1.20%， P≤0.020%，S ≤0.005%，Nb 0.015-0.030%，Alt 0.020-0.050%，Cr≤0.15%，Ni≤0.15%，Cu≤0.20%，Ti≤0.150%，V≤0.200%，余量为Fe和不可比避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢，其特征在于：化学成分按重量百分比计为C 0.07-0.09%，Si 0.20-0.25%，Mn 1.00 -1.10%， P≤0.010%，S ≤0.002%，Nb 0.020-0.025%，Alt 0.030-0.040%，Cr≤0.05%，Ni≤0.05%，Cu≤0.10%，Ti≤0.100%，V≤0.100%，余量为Fe和不可比避免的杂质元素。
3.根据权利要求1或2所述的具有良好冷成型性汽车结构用带钢，其特征在于：化学成分Nb、V和Ti在所述结构用钢中的重量百分比满足如下关系：Nb+V+Ti≤0.22%。
4.根据权利要求1或2所述的具有良好冷成型性汽车结构用带钢，其特征在于：该带钢的力学性能为屈服强度≥340MPa；抗拉强度420-540MPa；延伸率≥19%。
5.根据权利要求1或2所述的具有良好冷成型性汽车结构用带钢，其特征在于：该带钢成品的公称厚度＜3mm。
6.一种生产如权利要求1所述的具有良好冷成型性汽车结构用带钢的生产工艺，主要包括：BOF冶炼、LF精炼、RH精炼、CCM连铸、坯料加热、除鳞、控制轧制、检验、卷曲及包装入库，其特征在于：
在所述BOF冶炼工序中，转炉入炉废钢、生铁、合金、原辅助材料保持干燥，铁水温度＞1300℃，终点成分控制：P≤0.010%，出钢温度≥1600℃，出钢过程严禁下渣，出钢过程加入Si-Mn、Fe-Si、HC-Fe-Mn、复合中铝或铝块等进行脱氧和合金化；
在所述LF精炼工序中，根据造渣情况和硫含量补加渣料、使用LF还原剂、高纯碳化硅扩散脱氧，脱氧剂少量多批次加入，保持过程白渣；根据目标成分要求进行微调，喂铝线调整全铝含量，加铌铁调整铌含量，保证精炼时间大于30min，确保全程吹氩；
在所述RH精炼工序中，真空度＜5毫巴，并且保持10分钟以上，结束后喂入纯钙棒包芯线不少于50m，钙处理结束后静搅时间15分钟以上；
在所述CCM连铸工序中，保护浇注工艺，首炉次中间包过热度不得高于45℃，连浇炉次中间包过热度控制在15-30℃，中间包使用低碳覆盖剂，结晶器保护渣少量多批次加入，保持渣面稳定，浸入式水口在结晶器中严格对中，插入深度≥70mm。
7.中间包换包时液面高度不得低于400mm，根据断面和钢水过热度采取恒拉速浇注，结晶器液面波动控制在±5mm以内；
在所述坯料加热工序中，采用步进式加热，预热段温度520-800℃，加热段温度1000-1300℃，均热段温度控制在1120-1240℃；
在所述除鳞工序中，粗除鳞水压力≥10MPa，精除鳞水压力≥8MPa，保证入轧机坯料表面无氧化铁皮；
在所述控制轧制工序中，粗轧开轧温度控制1050-1160℃，连轧开轧温度950～1110℃，终轧温度≤970℃，卷曲温度≤750℃。
8.根据权利要求5所述的一种具有良好冷成型性汽车结构用带钢的生产工艺，其特征在于：CCM连铸工序和坯料加热工序间还设有检测工序，按照浇次号,每流依次取样，保证一组每个流各取一个低倍样，低倍检验角部裂纹、中心裂纹、中心缩孔为1.0级以下方可进行下道工序。
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