CN107587052A

CN107587052A - 一种汽车结构件用冷轧高强钢及其制造方法

Info

Publication number: CN107587052A
Application number: CN201710654273.1A
Authority: CN
Inventors: 张志建; 李腾飞; 刘志桥; 李化龙
Original assignee: Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2018-01-16

Abstract

本发明公开了一种可用于汽车结构零件制造的冷轧钢板及钢板制造方法。其主要成分的重量百分比为：C，0.06‑0.08％；Mn，0.65‑0.95％；Si，≤0.05％；P，≤0.015％；S，≤0.015％；Als，0.030‑0.055％；Nb，0.025‑0.040％；Ti，0.010‑0.030％；余量为Fe及不可避免杂质。上述化学成分的连铸板坯，依次通过热轧轧制、酸洗冷连轧、连续退火、平整和拉矫，获得的高强度钢板屈服强度330‑400MPa，抗拉强度410‑500MPa，断后延伸率≥25.0％。该方法生产成本低，钢板力学性能稳定，冲压成形性能良好，表面质量优良。

Description

一种汽车结构件用冷轧高强钢及其制造方法

技术领域

本发明属于冶金工业技术领域，涉及高强度冷轧钢板的生产与制造技术。更进一步地，本发明涉及一种屈服强度为330MPa-400MPa、用于汽车结构零件制造的冷轧钢板及钢板制造方法。

背景技术

随着节能环保、碰撞安全性能等要求的不断提高，汽车车身在设计制造时广泛采用了高强度汽车钢板，高强钢零件在车身上的应用比例已达到了40％-80％的水平。其中汽车内部结构零件在生产制造时，一般要求钢板有良好的冲压成形性能、焊接性能；同时，为了保证零件强度，要求较高的钢板力学性能稳定性。针对用户的使用特点，冷轧高强钢一般采用低碳成分，以提高焊接性能；同时在成分中添加Nb、V、Ti、Mo等合金元素，通过晶粒细化、第二相析出等方法提高钢板强度。目前，公开的高强钢专利采用了罩式退火和连续退火等不同退火方式，部分专利在退火后进行表面镀锌处理。

专利CN103469065A公开了一种340MPa级HSLA汽车结构用钢及其生产方法，其化学成分及质量百分比为：C，0.06-0.07％；Mn，0.50-0.65％；Si，≤0.025％；P，0.015-0.025％；S，≤0.010％；Als，0.03-0.05％；N，0.0010-0.0040％；Nb，0.025-0.035％；O，≤0.006％；余量为Fe及不可避免杂质。成分设计中主要添加Nb元素；采用罩式退火工艺，退火后平整延伸率0.8％。该专利在罩式退火炉中生产钢卷，而且退火后的平整延伸率较小，钢卷的表面质量不容易控制。

专利CN104250703A公开了一种340MPa级冷轧低合金高强钢及其制造方法，其化学成分及质量百分比为：C，0.03-0.06％；Mn，0.075-0.095％；Si，≤0.20％；P，≤0.015％；S，≤0.015％；Als，0.015-0.045％；Nb+Ti，≤0.10％；余量为Fe及不可避免杂质。成分设计中Si含量较高，Mn含量很低，同时复合添加了Nb和Ti；采用CSP薄板坯连铸连轧工艺生产热卷，在罩式炉中进行退火生产。该专利通过较高的Nb和Ti含量增加强度，合金成本高；同时，由于Si含量较高，易在表面形成氧化物，又采用了CSP连铸坯，在罩式炉中退火，因此不利于表面质量控制。

专利CN105714186A公开了一种420MPa级连续退火低合金高强钢钢板及其生产方法，其化学成分及质量百分比为：C，0.06-0.10％；Mn，0.6-1.2％；Si，≤0.50％；P，≤0.025％；S，≤0.025％；Als，0.020-0.050％；Nb，0.030-0.060％；余量为Fe及不可避免杂质。成分设计中Si含量较高，添加较高的Nb元素；在连续退火生产线进行生产，获得的钢板屈服强度在420-460MPa范围。该专利为了提高强度，Mn、Si、Nb的含量均比较高，提高合金成本；同时，由于C含量较高，对焊接性能不利。

专利CN105925903A公开了一种汽车用冷轧低合金高强度钢及其生产方法，其化学成分及质量百分比为：C，0.05-0.08％；Mn，≤0.5％；Si，≤0.05％；P，≤0.025％；S，≤0.01％；Als，0.015-0.050％；Nb，0.010-0.025％；N，≤0.003％；余量为Fe及不可避免杂质。该成分设计中Si、Mn、Nb元素含量均较低，连续退火后进行热镀锌，因此获得的钢板屈服强度较低，在240-380MPa范围。

由上述专利提供的相关钢板及制造方法，专利(CN103469065A、CN104250703A)采用罩式炉进行退火生产，制造的钢板表面质量难以保证；专利(CN104250703A、CN105714186A)采用较高的Si元素，易在表面形成氧化层，产生表面缺陷；专利(CN103469065、CN105714186A、CN105925903A)单一添加Nb元素，合金成本比较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种屈服强度在330-400MPa范围，合金成分配比合理，成本较低，表面质量优良的高强度冷轧钢板及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明所提供的高强度冷轧钢板，主要成分的质量百分比为：C，0.06-0.08％；Mn，0.65-0.95％；Si，≤0.05％；P，≤0.015％；S，≤0.015％；Als，0.030-0.055％；Nb，0.025-0.040％；Ti，0.010-0.030％；余量为Fe及不可避免杂质。

本发明所提供的高强度冷轧钢板屈服强度为330-400MPa，抗拉强度410-500MPa，断后延伸率≥25.0％。

本发明方法采用上述化学成分的连铸板坯，依次通过热轧轧制、酸洗冷连轧、连续退火、平整和拉矫等工序，其中：

(1)热轧轧制工序：将连铸板坯加热到1200-1250℃，加热时间150-200分钟；终轧温度为850-910℃，采用前段层流冷却，卷取温度为550-610℃，获得热轧钢卷；

(2)酸洗冷连轧工序：热轧钢卷开卷并酸洗后进行冷轧，累计冷轧压下率55-75％，获得冷轧钢卷；

(3)连续退火工序：冷轧钢卷开卷并清洗后，在连续退火炉内进行退火，退火均热温度为760-800℃，均热段退火时间50-130秒；

(4)平整和拉矫工序：退火后钢卷进行平整压下并拉矫，平整压下率1.4-2.0％，平整和拉矫后卷取获得冷轧退火成品钢卷。

与现有技术相比较，本发明所产生的有益效果在于：

(1)本发明采用低碳设计，较少的碳含量可以获得优良的焊接性能；

(2)本发明采用低Si设计。添加Si元素可以提高材料强度，但是Si含量提高后一方面会降低材料的延伸率和成形性，另一方面Si易在钢板表面形成氧化层，从而影响钢板表面质量，也将影响钢板的镀锌性能。因此，低Si成分更易获得优质表面，并且该成分的连铸板坯也可用于热镀锌板生产，便于连退和镀锌不同产线同等强度钢板的生产组织；

(3)本发明添加了0.65-0.95％的Mn通过固溶强化提高钢板强度，同时，Mn元素较为廉价，可降低合金成本。复合添加了Nb和Ti元素，形成碳氮化物第二相析出，并在热轧轧制和退火过程减少晶粒尺寸提高钢板强度。加入的Ti元素可部分取代昂贵的Nb元素，从而降低合金成本；

(4)采用连续退火方式进行热处理，与传统的罩式退火工艺相比，连续退火工艺大幅减少退火时间，减少能源消耗，从而节省成本，提高产量；同时，连续退火工艺可获得更好的钢板表面质量；

(5)为了消除屈服平台，增加产品抗时效性，并且减少减轻表面缺陷，平整时根据钢板厚度，采用1.4-2.0％大压下量。

通过本发明成分和制造方法获得的高强度钢板，其组织为铁素体和少量珠光体，晶粒均匀细小，晶粒尺寸为5-12um；力学性能稳定，屈服强度330-400MPa，抗拉强度410-500MPa，断后延伸率≥25.0％，冲压成形性能良好；通过成分设计优化，结合连续退火生产工艺，生产成本低，表面质量优良。

附图说明

图为本发明实施例提供的冷轧高强钢金相显微组织照片。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，但本发明的内容不限于以下实施例。

实施例1

经RH精炼并浇铸获得的连铸坯成分如下(质量百分比)：C，0.06％；Mn，0.79％；Si，0.01％；P，0.014％；S，0.0041％；Als，0.034％；Nb，0.026％；Ti，0.015％；余量为Fe及不可避免杂质。连铸坯在步进式加热炉里加热到1210℃，保温时间155min，终轧温度为870℃，采取前段冷却，卷取温度为582℃，获得4.0mm厚的热轧钢卷；热轧卷开卷后经过酸洗，通过5机架轧机连续轧制，获得1.5mm厚轧硬钢卷，冷轧压下量为62.5％。轧硬钢卷开卷后，钢板经表面清洗后进入连续退火炉，退火均热温度为767℃，均热保温时间125s，平整延伸率1.91％。

按照上述成分和工艺制造的高强钢，产品力学性能为：屈服强度345MPa，抗拉强度464MPa，延伸率33％。

实施例2

经RH精炼并浇铸获得的连铸坯成分如下(质量百分比)：C，0.07％；Mn，0.82％；Si，0.01％；P，0.009％；S，0.006％；Als，0.036％；Nb，0.032％；Ti，0.014％；余量为Fe及不可避免杂质。连铸坯在步进式加热炉里加热到1210℃，保温时间165min，终轧温度为861℃，采取前段冷却，卷取温度为575℃，获得3.5mm厚的热轧钢卷；热轧卷开卷后经过酸洗，通过5机架轧机连续轧制，获得1.2mm厚轧硬钢卷，冷轧压下量为65.7％。轧硬钢卷开卷后，钢板经表面清洗后进入连续退火炉，退火均热温度为787℃，均热保温时间105s，平整延伸率1.80％，拉矫延伸率0.2％。

按照上述成分和工艺制造的高强钢，产品力学性能为：屈服强度352MPa，抗拉强度456MPa，延伸率29％。

实施例3

经RH精炼并浇铸获得的连铸坯成分如下(质量百分比)：C，0.06％；Mn，0.90％；Si，0.01％；P，0.014％；S，0.0042％；Als，0.035％；Nb，0.035％；Ti，0.019％；余量为Fe及不可避免杂质。连铸坯在步进式加热炉里加热到1230℃，保温时间155min，终轧温度为878℃，采取前段冷却，卷取温度为584℃，获得3.5mm厚的热轧钢卷；热轧卷开卷后经过酸洗，通过5机架轧机连续轧制，获得1.0mm厚轧硬钢卷，冷轧压下量为71.4％。轧硬钢卷开卷后，钢板经表面清洗后进入连续退火炉，退火均热温度为778℃，均热保温时间84s，平整延伸率1.63％。

按照上述成分和工艺制造的高强钢，产品力学性能为：屈服强度365MPa，抗拉强度470MPa，延伸率32％。

实施例4

经RH精炼并浇铸获得的连铸坯成分如下(质量百分比)：C，0.06％；Mn，0.85％；Si，0.02％；P，0.011％；S，0.0038％；Als，0.038％；Nb，0.037％；Ti，0.014％；余量为Fe及不可避免杂质。连铸坯在步进式加热炉里加热到1235℃，保温时间165min，终轧温度为873℃，采取前段冷却，卷取温度为578℃，获得3.0mm厚的热轧钢卷；热轧卷开卷后经过酸洗，通过5机架轧机连续轧制，获得0.8mm厚轧硬钢卷，冷轧压下量为73％。轧硬钢卷开卷后，钢板经表面清洗后进入连续退火炉，退火均热温度为785℃，均热保温时间78s，平整延伸率1.47％。

按照上述成分和工艺制造的高强钢，产品力学性能为：屈服强度378MPa，抗拉强度487MPa，延伸率28.5％。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims

1.一种汽车结构零件用高强度冷轧钢板，其特征在于：主要成分的重量百分比为：C，0.06-0.08％；Mn，0.65-0.95％；Si，≤0.05％；P，≤0.015％；S，≤0.015％；Als，0.030-0.055％；Nb，0.025-0.040％；Ti，0.010-0.030％；余量为Fe及不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的高强度冷轧钢板，其特征在于：屈服强度为330-400MPa，抗拉强度410-500MPa，断后延伸率≥25.0％。

3.根据权利要求1-2所述的高强度冷轧钢板的制造方法，依次通过热轧轧制、酸洗冷连轧、连续退火、平整和拉矫等工序，其特征在于：

(1)热轧轧制工序，将连铸板坯加热温度1200-1250℃，加热时间150-200分钟，终轧温度为850-910℃，采用前段层流冷却，卷取温度为550-610℃，获得热轧钢卷；

(2)酸洗冷连轧工序，热轧钢卷开卷并酸洗后进行冷轧，累计冷轧压下率55-75％，获得冷轧钢卷；

(3)连续退火工序，冷轧钢卷开卷并清洗后，在连续退火炉内进行退火，退火均热温度为760-800℃，均热段退火时间50-130秒；

(4)平整和拉矫工序，退火后钢卷进行平整压下并拉矫，平整压下率1.4-2.0％，平整和拉矫后卷取获得冷轧退火成品钢卷。