CN105483549A

CN105483549A - 一种宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板及生产方法

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Publication number: CN105483549A
Application number: CN201410479700.3A
Authority: CN
Inventors: 王科强; 刘仁东; 王旭; 郭金宇; 林利; 徐荣杰; 张宇; 徐鑫; 孙建伦; 吕冬
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2034-09-19
Also published as: CN105483549B

Abstract

一种宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板及生产方法，其化学成分质量％为：C？0.05～0.10％、Si？0.60～1.00％、Mn？1.00～1.60％、P≤0.012％、S≤0.008％、Al？0.05～0.10％、Cu？0.10～0.15％、Ni？0.05～0.10％，RE？0.005～0.010％。连铸坯热装，加热温度1220～1250℃；粗轧立辊空过，等宽轧制；精轧入口温度1030～1060℃，终轧温度890～920℃；冷轧在三架四辊加首末两架六辊组合机张力轧制，总压下率50～70％；连退炉带钢张力分段控制，保温段温度760～810℃；缓冷段缓慢冷却到670～690℃，快冷段快速冷速冷却到260～300℃，300℃以下过时效处理。本发明可获得具有良好尺寸精度、板形质量及耐腐蚀性能，厚度0.6～1.0mm、宽度1650～2000mm的450～650MPa级汽车用冷轧板。

Description

一种宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板及生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种厚度0.6～1.0mm、宽度1650～2000mm宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板及其生产方法。

背景技术

近年来，现代汽车制造技术不断向轻量化、节能环保和高安全性方向发展。据统计，汽车重量每降低10％，则燃能消耗可降低6％～10％，能耗又与尾气排放密切相关，因此，汽车轻量化对节能环保具有重大的现实意义。具有成型性好、强度更高的先进高强度钢，如双相钢(DP)、相变诱导塑性钢(TRIP)和淬火配分钢(QP)等的快速发展和应用，有助于使现代汽车达到轻量化和高安全性的统一。目前，这些先进高强钢已成功用于汽车的骨架构件、加强件和防撞吸能件等构件上，满足了先进高强度钢对汽车轻量化和环保安全的要求。

为了更大限度地提高汽车轻量化效果，强度级别为450MPa、500MPa和590MPa的先进高强钢正逐步应用于汽车发动机罩和车门外板等覆盖件上，而这些覆盖件要求的钢板薄而宽，厚度为0.6～1.0mm，宽度为1650～2000mm。要得到这种宽薄规格的先进高强钢，冷轧基板厚度应＜2.5mm，才能保证冷轧压下率适中，降低冷轧各机架的负荷，实现冷轧稳态轧制。与生产普通规格汽车用高强度冷轧钢板相比，难点主要为冷轧基板的热轧生产、冷轧板形控制以及连续退火工艺控制，包括炉内板带张力的稳定控制。专利公开号CN101993988A提供了一种简单易行，以现有工艺流程在大型立式连续退火炉上稳定生产极薄超深冲压冷轧带钢的方法，专利公开号CN103255277A记载的方法中，通过退火炉内速度、张力控制和冷区温度控制解决了带钢在炉内跑偏及瓢曲问题，生产出宽薄规格的IF钢。CN102719742A公开了一种极限规格IF钢及其炉区通板方法，实现了薄宽规格汽车板炉区稳定通板，提高了退火板形质量。

上述专利涉及的均是强度小于400MPa的宽薄或极限规格的IF钢制造方法，而制造450MPa、500MPa和590MPa级宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板的公开文献尚未见报道。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种可避免冷轧钢板浪形和翘曲等缺陷，抗拉强度达到450～650MPa，且具有良好尺寸精度和板形质量的厚度0.6～1.0mm、宽度1650～2000mm宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板及其生产方法。

为达此目的，本发明采取了如下技术解决方案：

一种宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板，其特征在于，厚度0.6～1.0mm、宽度1650～2000mm汽车用高强度冷轧钢板的化学成分质量百分数为：C：0.05％～0.10％、Si：0.60％～1.00％、Mn：1.00％～1.60％、P≤0.012％、S≤0.008％、Al：0.05％～0.10％、Cu：0.10％～0.15％、Ni：0.05％～0.10％，RE：0.005％～0.010％，余为Fe和杂质。

本发明化学成分的作用及比例选取的理由为：

C：是最有效的强化元素，是形成硬质强化相的主要元素，直接影响临界区处理后双相钢中马氏体体积分数和马氏体中的碳含量，并决定了双相钢的硬度和马氏体的精细结构。双相钢中碳含量一般应该小于0.2％，为保证钢具有好的伸长率和良好的焊接性。本发明中碳含量控制在0.05％～0.10％。

Si：是固溶强化铁素体的元素，促使碳向奥氏体偏聚，对铁素体中固溶碳有清除和净化作用，减少铁素体组织与第二相的硬度差，有助于提高双相钢的延性和弯曲加工性能。本发明Si控制在0.60％～1.00％。

Mn：属于扩大奥氏体相区，稳定奥氏体的元素，可以有效提高奥氏体岛的淬透性，因而可以降低临界区加热后获得双相钢组织和性能所必须的冷却速率，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用，可显著推迟珠光体转变和贝氏体转变。本发明Mn含量控制在1.00％～1.60％。

P，S：为钢中的有害元素。P易在晶界上偏聚引起脆化，使耐冲击性变差，并对焊接不利。S在钢中易形成MnS等夹杂物，热引起热脆，并且S对焊接性影响较大。本发明中P，S含量分别控制在0.012％和0.008％以下。

Al：在双相钢中所起的作用与Si相似，同时Al还可以形成AlN析出，起到一定的细化晶粒作用。另外，Al是主要的脱氧剂，不宜过低，但过多由夹杂物引起的缺陷会降低外板表面质量，又会影响炼钢和连铸生产。本发明中Al含量控制在0.05％～0.10％。

Cu：能在钢板退火缓冷过程中能抑制珠光体的生成，并且促使马氏体生成。另外，加入Cu能提高钢的耐腐蚀性。发明中Cu含量控制在0.10％～0.15％。

Ni：是奥氏体形成元素。并能使钢的自腐蚀电位增大，减缓钢的腐蚀，而且具有防止添加Cu可能引起的热脆和钢板的表面缺陷。本发明Ni含量控制在0.05％～0.10％。

RE：稀土元素可以减少磷的偏析和净化钢质，能有效减少并改变钢中硫化物夹杂的数量和形态，降低腐蚀源点，改善韧性和塑性，提高钢板的加工性能和耐大气腐蚀性能。同时，

增大Cu在钢中的溶解度，提高Cu的利用率。本发明RE含量控制在0.005％～0.010％。

一种宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板的生产方法，生产工艺流程为：转炉冶炼–LF精炼–连铸–热轧–冷轧–连续退火，其具体方法为：

1、将135×(1650～2000)mm的连铸坯直接热装，热装温度＞800℃，加热温度控制在1220～1250℃，高温快速加热，加热速度控制在15～20℃/min，连铸坯在炉时间100～150min，炉膛压力始终控制在微正压状态，以减少氧化烧损。

2、粗轧立辊轧机均采用空过模式，实行等宽度轧制，中间坯厚度30～35mm，保温罩保温。

3、精轧入口温度1030～1060℃，采用大张力轧制，各机架压缩比逐次减少，保证板形、厚度精度及表面质量。终轧温度890～920℃，精轧后冷轧基板宽厚度规格为(1.5～2.5)×(1650～2000)mm，卷取温度为670～690℃。显微组织由铁素体和珠光体组成。

4、冷轧基板在三架四辊加首末两架六辊组合机上进行张力轧制，冷轧压下率逐架减小，总压下率控制在50％～70％；机架间板带张力控制为：入口张力250～295N/mm²，1～2机架间张力400～450N/mm²，2～3机架间张力300～350N/mm²，3～4机架间张力375～435N/mm²，4～5机架间张力280～330N/mm²，出口张力80～120N/mm²。并采用乳化液进行工艺润滑。

5、在连续退火炉上退火时，保温段均热温度为760～810℃，均热保温时间100～160s；钢带保温后，采用先缓慢冷却后快速冷却两段式冷却，缓冷段将钢带从保温温度冷却到670～690℃，冷却速率为1～5℃/s；快冷段以35～60℃/s的冷却速率将钢带冷却到260～300℃，然后在300℃以下进行过时效处理，过时效时间395～615s，过时效后冷却平整卷取。

分段控制连续退火炉内带钢的张力，预热段张力控制在10～15kN，加热段张力控制在7～12.5kN，均热段张力控制在8～13.5kN，快冷段张力控制在12～17kN，过时效段张力控制在9～15kN，水冷段张力控制在12～18kN。

采用上述技术解决方案的基本依据是：

本发明宽薄规格汽车用高强度冷轧板是为替代制造汽车覆盖件用的传统IF钢冷轧板，以适应现代汽车轻量化和节能环保等要求，这种基于中薄板坯连铸连轧线和冷轧连续退火线生产的冷轧板，不仅要求其强度高，冲压成形性好，而且具有一定的耐腐蚀性。

1、为保证钢板的强度和耐蚀性，发明钢中含有一定量的C、Si、Mn和Cu等化学元素，特别地添加Ni为防止钢在高温过程中形成液态Cu相，避免Cu发生热脆，添加RE元素为增大Cu在钢中的溶解度，提高Cu的利用率，并使钢质净化和MnS夹杂球化，减少钢板缺陷率。连铸坯热装后采用高温快速加热工艺，降低氧化铁皮与钢基体Cu富集数量，抑制板坯在粗轧过程中Cu向晶界聚集，使氧化皮与钢基体界面更加平滑，提高除鳞效果以改善钢板表面质量。炉膛压力在动态中始终处于微正压状态，有利于减少炉生氧化铁皮，降低铸坯烧损。连铸坯加热温度控制在1220～1250℃之间，在炉时间为100～150min。

2、冷轧基板的板形、缺陷和表面质量对后续的冷轧退火有重要影响。粗轧道次数尽量减少，避免粗轧过程中板坯温降过多，立辊轧机均采用空过模式，实现等宽度轧制，提高中间坯的平直度，节约能源，降低生产成本。中间坯厚度为30～35mm，有效减轻精轧负荷。同时，为减轻中间坯在延迟辊道上的温降和头尾及板宽方向的温差，采用保温罩保温，保证薄的中间坯有较高且均匀的入精轧温度。为降低轧机负荷，采用大张力轧制，精轧机架的压缩比逐次减少，提高精轧稳定性，保证板形、厚度精度及表面质量。精轧入口温度为1030～1060℃，是为了精轧的前几个机架实现再结晶区轧制，降低前几个机架大压下量下的轧机轧制负荷。终轧温度为890～920℃，是为了实现在Ar3以上高温终轧，有利于组织均匀性，防止变形织构、各向异性以及带状组织的产生。卷取温度为670～690℃，为使精轧后的冷轧基板显微组织为铁素体和珠光体，保证宽薄规格汽车用高强度冷轧基板的力学性能适中，为冷轧基板的冷轧和连续退火创造良好的条件。

3、冷轧基板进行张力轧制可降低轧机负荷，有利于轧制到宽薄规格。冷轧张力控制可使带钢在宽度方向延伸均匀，改善板形，并消除轧制过程中带钢跑偏、撕裂、断带等生产事故。冷轧压下率分配时，首架六辊轧机的压下率不宜过大，保证带钢顺利咬入，末架六辊轧机的压下率较小，保证板形和厚度精度。中间三架四辊轧机采用大压下率，并逐架减少，总压下率控制在50～70％之间。轧制时采用乳化液进行工艺润滑，降低轧制力和轧制功率消耗。

4、连续退火时均热温度应控制在760～810℃之间，均热时间为100～160s。为使钢中的珠光体全部转变为奥氏体化及C、Mn等合金元素从铁素体中向奥氏体中扩散，提高过冷奥氏体的稳定性。均热温度低于760℃，钢的组织奥氏体化程度不够，冷却时不能得到合适的马氏体含量。均热温度高于810℃，奥氏体量多但溶入其中的合金量相对较少，马氏体转变的临界冷速的下转变临界冷速提高，在连退炉有限的冷却速率下不易获得马氏体，保证不了退火板的强度级别。缓冷段将钢带从均热温度冷却到670～690℃，冷却速率为1～5℃/s，是为调节钢中奥氏体和铁素体的数量和分布。快冷段以35～60℃/s的冷却速率，将钢带冷却到260～300℃，避开珠光体转变，保证发生马氏体转变，钢板快冷后过时效395～615s，使马氏体自回火，协调与铁素体的硬度差并降低钢板内应力，提高钢板的加工成形性能。

5、连续退火时带钢在炉区各段的温度不同，最高温度能达到810℃，张力太大，带钢在炉区的加热段和均热段容易发生瓢曲和断带，张力太小，会引起带钢跑偏和打滑。因此，需要对炉内张力进行分段合理控制，避免带钢在出现瓢曲、断带、跑偏及炉辊打滑划伤，实现宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板的稳定生产。

本发明的有益效果为：

本发明利用中薄板坯连铸连轧生产线和冷轧连续退火生产线，通过钢种化学成分及热轧、冷轧、退火工艺参数控制，包括冷轧和连退炉区张力控制，可获得厚度0.6～1.0mm、宽度1650～2000mm的汽车用高强度冷轧钢板，该冷轧钢板抗拉强度达到450～650MPa，并具有良好尺寸精度、板形质量及耐腐蚀性能，完全达到汽车覆盖件用宽薄规格钢板的使用要求。

附图说明

图1是450MPa级宽薄规格汽车用高强度冷轧基板的显微组织；

图2是500MPa级宽薄规格汽车用高强度冷轧基板的显微组织；

图3是590MPa级宽薄规格汽车用高强度冷轧基板的显微组织；

图4是450MPa级宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板的显微组织；

图5是500MPa级宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板的显微组织；

图6是590MPa级宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板的显微组织。

图中显示：图1～3冷轧基板的显微组织均由铁素体和珠光体组成；图4～6冷轧钢板的显微组织均由铁素体和马氏体组成。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做以说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

本发明的实施是在中薄板坯连铸连轧生产线和冷轧连续退火线上进行，实施例的化学成分见表1，热轧工艺参数见表2，冷轧压下率分配见表3，冷轧张力控制见表4，连续退火温度控制见表5，退火炉内带钢的张力控制见表6。实施例得到的450MPa、500MPa和590MPa级宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板的力学性能和耐腐蚀性能见表7。450MPa、500MPa和590MPa级冷轧基板显微组织见图1～3，450MPa、500MPa和590MPa级冷轧钢板的显微组织见图4～6。

表1实施例冷轧钢板的化学成分质量百分数(％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Al	Cu	Ni	RE	强度级别
											1	0.065	0.70	1.25	0.005	0.003	0.070	0.15	0.10	0.005	450MPa级
2	0.070	0.62	1.45	0.007	0.005	0.055	0.12	0.07	0.007	500MPa级
											3	0.090	0.95	1.60	0.009	0.007	0.090	0.10	0.05	0.010	590MPa级

表2实施例热轧工艺参数

表3实施例冷轧压下率分配(％)

F1、F2、F3、F4、F5分别表示第一、第二、第三、第四、第五架冷轧机。

表4实施例带钢冷轧张力控制参数

表5实施例带钢连续退火工艺参数

表6退火炉内带钢张力控制参数

表7实施例冷轧钢板的力学性能和耐腐蚀性能

实施例的钢经转炉冶炼，LF精炼处理，连铸成135×(1650/2000mm)×C的板坯，在大于800℃的温度下热装到炉内采用快速高温加热，加热时炉膛压力在动态中始终处于微正压状态。粗轧采用5道次等宽轧制、2道次高压水除鳞工艺，用保温罩对薄的中间坯保温，使钢坯有较高且均匀的入精轧温度，有效减轻精轧负荷，提高精轧稳定性和轧制精度，并通过精轧工艺参数的合理控制，保证冷轧基板具有良好的板形、表面质量和组织性能一致性，为其后续的冷轧和连续退火创造有利条件。冷轧基板进行张力轧制和工艺润滑，合理控制冷轧压下率和机架间张力，避免了轧制过程中带钢跑偏、撕裂、断带等生产事故。通过有效控制退火工艺参数控制和连退炉区带钢的张力，获得了厚度为0.6～1.0mm、宽度为1650～2000mm，抗拉强度在450～650MPa级的汽车用高强度冷轧钢板。自腐蚀电位试验(三电极体系，腐蚀介质为3.5wt％NaCl水溶液、温度为20℃)测得钢板的自腐蚀电位分别为-0.397V、-0.396V和-0.392V。这种宽薄规格的汽车用高强度冷轧钢板，具有良好尺寸精度、板形质量以及优良的耐腐蚀性能，完全满足汽车覆盖件用宽薄规格钢板的使用要求。

Claims

1.一种宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板，其特征在于，厚度0.6～1.0mm、宽度1650～2000mm汽车用高强度冷轧钢板的化学成分质量百分数为：C：0.05％～0.10％、Si：0.60％～1.00％、Mn：1.00％～1.60％、P≤0.012％、S≤0.008％、Al：0.05％～0.10％、Cu：0.10％～0.15％、Ni：0.05％～0.10％，RE：0.005％～0.010％，余为Fe和杂质。

2.一种如权利要求1所述宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板的生产方法，生产工艺流程为：转炉冶炼–LF精炼–连铸–热轧–冷轧–连续退火，其特征在于：

(1)将135×(1650～2000)mm的连铸坯直接热装，热装温度＞800℃，加热温度控制在1220～1250℃，高温快速加热，加热速度控制在15～20℃/min，连铸坯在炉时间100～150min，炉膛压力始终控制在微正压状态；

(2)粗轧立辊轧机均采用空过模式，实行等宽度轧制，中间坯厚度30～35mm，保温罩保温；

(3)精轧入口温度1030～1060℃，采用大张力轧制，各机架压缩比逐次减少，终轧温度890～920℃，精轧后冷轧基板宽厚度规格为(1.5～2.5)×(1650～2000)mm，卷取温度为670～690℃；

(4)冷轧基板在三架四辊加首末两架六辊组合机上进行张力轧制，冷轧压下率逐架减小，总压下率控制在50％～70％；机架间板带张力控制为：入口张力250～295N/mm²，1～2机架间张力400～450N/mm²，2～3机架间张力300～350N/mm²，3～4机架间张力375～435N/mm²，4～5机架间张力280～330N/mm²，出口张力80～120N/mm²；并采用乳化液进行工艺润滑；

(5)在连续退火炉上退火时，保温段均热温度为760～810℃，均热保温时间100～160s；钢带保温后，采用先缓慢冷却后快速冷却两段式冷却，缓冷段将钢带从保温温度冷却到670～690℃，冷却速率为1～5℃/s；快冷段以35～60℃/s的冷却速率将钢带冷却到260～300℃，然后在300℃以下进行过时效处理，过时效时间395～615s，过时效后冷却平整卷取；