CN107177770B - 冷轧低合金高强钢板的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷轧低合金高强钢板的生产方法，用于同时生产屈服强度260MPa级和屈服强度300MPa级冷轧低合金高强钢板，属于钢铁产品生产技术领域。本发明采用相同成分设计，通过热轧、冷轧及退火工艺的分级控制，实现了屈服强度260MPa级和屈服强度300MPa级冷轧低合金高强钢板的同时生产，并实现了这两种不同强度级别冷轧低合金高强钢板的组织性能稳定控制，对于成品力学性能要求，260MPa级达到Rp0.2：260～330MPa，Rm：350～430MPa，A80≥26.0％；300MPa级达到Rp0.2：300～380MPa，Rm：380～480MPa，A80≥23.0％。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷轧低合金高强钢板的生产方法，用于同时生产屈服强度260MPa级和屈服强度300MPa级冷轧低合金高强钢板，属于钢铁产品生产技术领域。
背景技术
汽车用冷轧低合金高强钢作为传统高强钢因其强度级别介于碳素结构钢和双相钢之间，且较双相钢具有更低的成本，在汽车内部结构件中仍具有广泛的应用。但是，对于汽车用钢品种而言，冷轧低合金高强钢本身具有一系列牌号(其性能范围要求不同，对应成分设计也不同)，加之汽车结构用钢产品合同一般存在小批量、规格尺寸多、牌号多等特点，给实际生产组织带来了极大困难，主要表现在衔接坯多而降级改判率高、钢种及规格尺寸频繁过渡而质量稳定性差。因此，探索低成本、稳定可控的冷轧低合金高强钢性能分级控制方法及其制造方法是提高竞争力的有力措施，而从当前公开的相关专利来看，以上难题并未得到很好地解决。如CN 101956125B公开了一种薄规格低合金高强度系列钢的柔性制造方法，采用简单的C-Mn钢基础成分，通过控轧控冷实现屈服强度345MPa～550MPa级钢材分级控制。但该发明专利基于薄板坯连铸连轧工艺，且其最终产品为热轧产品，未提供冷轧及退火工序性能分级控制方法。CN1288269C公开了一种低合金高强用钢制造方法，其成分(质量百分比，％)为C0.06～0.09、Mn1.30～1.40、Si0.195～0.305、P≤0.015、S≤0.006、V0.025～0.035、Nb0.015～0.025、Ti0.010～0.020、Al0.020～0.035、CaO0.0015～0.0045，其重点在于冶炼工艺的制造方法，主要解决边部角裂纹和钢的纯净度问题。CN 102492823B公开了一种屈服强度420MPa级冷轧低合金高强钢板的连续退火工艺，主要解决屈服强度420MPa级冷轧低合金高强钢连续退火工艺参数的设定问题。CN103088255B公开了一种汽车用高强塑积的低合金高强钢冷轧板的生产工艺，采用Nb-Ti复合微合金化成分设计，通过控制成分、热轧及冷轧退火工艺，实现屈服强度395MPa～410MPa，强塑积可达到15GPa％。CN103789625B公开了一种罩式退火生产微合金化冷轧低合金高强钢的方法，其成分设计为：C0.05～0.10Wt％、Mn0.5～1.5Wt％、S≤0.020Wt％、Si≤0.5Wt％、Nb0.01～0.05Wt％、Ti0.01～0.06Wt％，结合罩式退火工艺，可获得屈服强度为462MPa、抗拉强度579MPa、延伸率A80为24％的综合性能。以上专利仅限于一种强度级别冷轧低合金高强钢的制造方法，均未提及解决低成本制造及性能分级的控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种冷轧低合金高强钢板的生产方法，实现了采用相同化学成分钢水同时生产屈服强度260MPa级和屈服强度300MPa级冷轧低合金高强钢板，并实现了这两种不同强度级别冷轧低合金高强钢板的组织性能稳定控制，对于成品力学性能要求，260MPa级达到Rp0.2：260～330MPa，Rm：350～430MPa，A80≥26.0％；300MPa级达到Rp0.2：300～380MPa，Rm：380～480MPa，A80≥23.0％。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：冷轧低合金高强钢板的生产方法，按照铁水脱硫→转炉冶炼→LF炉精炼→连铸→热连轧→酸洗冷轧→连续退火→光整的工艺路线进行生产。
其中，钢水化学成分的控制目标按照重量百分比设计为：C：0.05％～0.08％，Si：0.05％～0.15％，Mn：0.30％～0.50％，P：0.010％～0.025％，S：≤0.015％，Nb：0.010％～0.020％，Al：0.010％～0.080％，余量为Fe和不可避免杂质。
本发明选择化学成分及其范围的原因如下：碳含量范围的选择主要考虑强度、成形性和焊接性能的匹配，如果碳含量低于0.05％，则钢板的强度低，需添加更多的其它强化合金元素才能达到高强度要求，不符合低成本设计；若高于0.08％，则钢板的成形性和焊接性将降低，同时不利于低强度级别性能控制。添加少量的硅和磷可提供固溶强化效果，更重要的是能净化再结晶铁素体，促进珠光体转变，提高试验钢的耐时效性能。Mn主要是以固溶强化形式提高强度并且与硫结合成MnS，防止因FeS所造成的热裂纹，Mn含量过高，会影响钢的焊接性能。S作为残留元素存在，按≤0.015％控制。铝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0.010％以上，但过高的铝将影响钢的焊接性能及铸坯夹杂物控制，因此，Al含量选择为0.010％～0.080％为宜。微合金Nb加入是为了通过提高奥氏体再结晶温度，从而有效地细小晶粒，同时与C、N元素结合形成Nb(C,N)强化铁素体基体，从而实现高强度目的，根据其强度级别要求，将其设计成0.010％～0.020％。
本发明具体工艺控制如下：按常规铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉处理，将钢水成分控制在上述范围内，经连铸成230mm厚的连铸坯。为保证铸坯质量，连铸过程中采用低碳铝镇静钢保护渣进行保护浇铸，同时采用恒拉速0.7m/min～1.3m/min进行浇铸。
为保证组织的均匀性和消除铸坯缺陷，同时使Nb微合金化元素充分固溶，热连轧时先将连铸后的板坯重新加热至1230℃～1250℃，在炉时间不低于110min(在炉时间根据板坯入炉温度而定，入炉温度越低，则在炉时间越长)以保证板坯均匀性；由于Nb微合金化显著提高奥氏体再结晶温度，本发明提高了轧制温度，粗轧温度范围为1150℃～1230℃，全长除磷，避免氧化铁皮压入；粗轧后中间板坯厚度控制在39mm～43mm，粗轧后中间板坯采用无芯移送热卷箱卷取，保证通卷温度均匀性；热连轧终轧温度范围为880℃～920℃，可避免由于边部温降时两相区轧制造成的混晶组织；热连轧后采用前段冷却方式分别快速冷却至670℃～700℃卷取和630℃～660℃卷取进行分级控制，以得到不同晶粒大小的均匀热轧组织。
在冷连轧机组轧制能力范围内尽量提高冷轧压下率，降低再结晶温度，细化晶粒，酸洗冷轧过程中，冷轧压下率控制为58％～80％。
连续退火过程中，带钢运行速度控制在80m/min～200m/min，带钢运行速度根据带钢厚度而定，越厚的带钢速度越低；退火均热温度分别按820℃～830℃和790℃～800℃进行分级控制，热连轧后的卷取温度为670℃～700℃，对应的退火均热温度为820℃～830℃，热连轧后的卷取温度为630℃～660℃，对应的退火均热温度为790℃～800℃；缓冷终点温度控制在640℃～660℃，过时效温度控制在400℃～420℃。
光整的延伸率按1.2％～2.0％控制。
本发明的有益效果是：(1)本发明形成了屈服强度260MPa和300MPa级冷轧低合金高强钢全流程生产工艺控制关键技术。
(2)本发明采用相同成分设计，通过热轧、冷轧及退火工艺的分级控制，形成了性能分级控制的关键工艺技术。
(3)本发明通过成分及工艺的有效控制，实现屈服强度260MPa和300MPa级冷轧低合金高强钢组织性能稳定控制。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
表1主要分级控制参数及成品性能参数
实施例1：在铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼，连铸获得本发明的冷轧钢低合金高强钢，其化学成分(按重量百分比)含有C：0.07％、Si：0.08％、Mn：0.40％、P：0.018％、S：0.007％、Als：0.032％，Nb：0.016％，余量为Fe及不可避免的杂质。连铸过程中，采用低碳铝镇静钢保护渣进行保护浇铸，同时采用恒拉速1.0m/min进行浇铸。连铸后板坯在1242℃下加热轧成4.0mm厚的带钢，其中粗轧温度范围为1150℃～1230℃，全长除磷；粗轧后中间板坯厚度控制在40mm，粗轧后中间板坯采用无芯移送热卷箱卷取，热连轧终轧温度为900℃，随后以前段冷却方式至682℃卷取，带钢冷却后用盐酸酸洗，在冷连轧机上以75％的压下率轧成1.0mm的冷轧板，轧后卷在连续退火炉中经清洗后进入退火炉中退火，带钢炉内运行速度为140m/min，退火均热温度为825℃，保温95s，然后以3.5℃/s缓冷至650℃，随即以70℃/s速度冷却至410℃进行过时效处理400s，最后水淬至室温进入光整，光整延伸率为1.5％。其成品力学性能为屈服强度288MPa，抗拉强度417MPa，延伸率35.0％。其显微组织为铁素体+少量珠光体组成，铁素体晶粒度9.0级。
实施例2：在铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼，连铸获得本发明的冷轧钢低合金高强钢，其化学成分(按重量百分比)含有C：0.06％、Si：0.06％、Mn：0.38％、P：0.020％、S：0.006％、Als：0.030％，Nb：0.014％，余量为Fe及不可避免的杂质。连铸过程中，采用低碳铝镇静钢保护渣进行保护浇铸，同时采用恒拉速0.9m/min进行浇铸。连铸后板坯在1240℃下加热轧成6.0mm厚的带钢，其中粗轧温度范围为1150℃～1230℃，全长除磷；粗轧后中间板坯厚度控制在43mm，粗轧后中间板坯采用无芯移送热卷箱卷取，热连轧终轧温度为900℃，随后以前段冷却方式至697℃卷取，带钢冷却后用盐酸酸洗，在冷连轧机上以66.7％的压下率轧成2.0mm的冷轧板，轧后卷在连续退火炉中经清洗后进入退火炉中退火，带钢炉内运行速度为90m/min，退火均热温度为821℃，保温145s，然后以2.5℃/s缓冷至653℃，随即以50℃/s速度冷却至410℃进行过时效处理400s，最后水淬至室温进入光整，光整延伸率为1.9％。其成品力学性能为屈服强度294MPa，抗拉强度411MPa，延伸率33.5％。
实施例3：在铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼，连铸获得本发明的冷轧钢低合金高强钢，其化学成分(按重量百分比)含有C：0.08％、Si：0.06％、Mn：0.41％、P：0.015％、S：0.007％、Als：0.028％，Nb：0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。连铸过程中，采用低碳铝镇静钢保护渣进行保护浇铸，同时采用恒拉速1.2m/min进行浇铸。连铸后板坯在1240℃下加热轧成5.0mm厚的带钢，其中粗轧温度范围为1150℃～1230℃，全长除磷；粗轧后中间板坯厚度控制在41mm，粗轧后中间板坯采用无芯移送热卷箱卷取，热连轧终轧温度为900℃，随后以前段冷却方式至674℃卷取，带钢冷却后用盐酸酸洗，在冷连轧机上以70％的压下率轧成1.5mm的冷轧板，轧后卷在连续退火炉中经清洗后进入退火炉中退火，带钢炉内运行速度为108m/min，退火均热温度为828℃，保温122s，然后以2.8℃/s缓冷至655℃，随即以60℃/s速度冷却至410℃进行过时效处理400s，最后水淬至室温进入光整，光整延伸率为1.7％。其成品力学性能为屈服强度292MPa，抗拉强度418MPa，延伸率32.5％。
实施例4：按实施例1成分及工艺控制，不同的是热连轧终轧后的卷取温度为641℃，退火均热温度为795℃。其成品力学性能为屈服强度325MPa，抗拉强度430MPa，延伸率33.5％。其显微组织为铁素体+少量珠光体组成，铁素体晶粒度11.0级。
实施例5：按实施例2成分及工艺控制，不同的是热连轧终轧后的卷取温度为653℃，退火均热温度为792℃。其成品力学性能为屈服强度330MPa，抗拉强度434MPa，延伸率32.5％。
实施例6：按实施例3成分及工艺控制，不同的是热连轧终轧后的卷取温度为633℃，退火均热温度为799℃。其成品力学性能为屈服强度319MPa，抗拉强度432MPa，延伸率34.5％。
Claims (3)
1.冷轧低合金高强钢板的生产方法，按照铁水脱硫→转炉冶炼→LF炉精炼→连铸→热连轧→酸洗冷轧→连续退火→光整的工艺路线进行生产，其特征在于：
钢水化学成分的控制目标按照重量百分比设计为：C：0.05％～0.08％，Si：0.05％～0.15％，Mn：0.30％～0.50％，P：0.010％～0.025％，S：≤0.015％，Nb：0.010％～0.020％，Al：0.010％～0.080％，余量为Fe和不可避免杂质；
热连轧时，先将连铸后的板坯重新加热至1230℃～1250℃，在炉时间不低于110min；热连轧终轧温度范围为880℃～920℃；热连轧后采用前段冷却方式分别快速冷却至670℃～700℃卷取和630℃～660℃卷取进行分级控制；
酸洗冷轧过程中，冷轧压下率控制为58％～80％；
连续退火过程中，带钢运行速度控制在80m/min～200m/min；退火均热温度分别按820℃～830℃和790℃～800℃进行分级控制，热连轧后的卷取温度为670℃～700℃，对应的退火均热温度为820℃～830℃，热连轧后的卷取温度为630℃～660℃，对应的退火均热温度为790℃～800℃；缓冷终点温度控制在640℃～660℃，过时效温度控制在400℃～420℃；
光整的延伸率按1.2％～2.0％控制。
2.如权利要求1所述的冷轧低合金高强钢板的生产方法，其特征在于：连铸过程中，采用低碳铝镇静钢保护渣进行保护浇铸，同时采用恒拉速0.7m/min～1.3m/min进行浇铸。
3.如权利要求1或2所述的冷轧低合金高强钢板的生产方法，其特征在于：热连轧过程中，粗轧温度范围为1150℃～1230℃，全长除磷；粗轧后中间板坯厚度控制在39mm～43mm，粗轧后中间板坯采用无芯移送热卷箱卷取。
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