CN107641759A

CN107641759A - 基于csp流程生产薄规格热成形钢的方法

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Publication number: CN107641759A
Application number: CN201710822552.4A
Authority: CN
Inventors: 王成; 杜秀峰; 张超; 王春锋; 谭佳梅; 宋波; 陈宏涛; 吴维轩; 刘义滔; 陈猛
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2018-01-30
Anticipated expiration: 2037-09-13
Also published as: CN107641759B

Abstract

本发明涉及轧钢及热成形技术领域，尤其涉及一种基于CSP流程生产薄规格热成形钢的方法。本发明所设计的薄规格热成形钢的化学成分及重量百分比为：C：0.20～0.25％，Si：0.15～0.30％，Mn：1.15～1.5％，Cr：0.20～0.40％，Ti：0.015～0.05％，Nb：0.018～0.03％，B：0.002～0.005％，Als：0.015～0.05％，P≤0.015％，S≤0.004％，N≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质。采用的CSP生产方法包括步骤：炼钢、连铸、均热、除鳞、精轧、层流冷却及卷取、平整、热冲压成形。得到的薄规格热成形钢具有较好的抗拉强度和塑性，而且轧制过程稳定性高，产品表面质量优良，满足汽车行业“以热代冷”的市场需求。

Description

基于CSP流程生产薄规格热成形钢的方法

技术领域

本发明涉及轧钢及热成形技术领域，尤其涉及一种基于CSP流程生产薄规格热成形钢的方法。

背景技术

热成形技术是近年来出现的一项专门用于成形超高强度钢板冲压件的新技术，该项技术以板料在红热状态下冲压成形并同时在模具内被冷却淬火为特征，可以成形强度高达1500MPa的冲压件，广泛用于车门防撞梁、前后保险杠等安全件以及A柱、B柱、C柱、中通道等车体结构件的生产。

当前，国内外现有热成形钢均采用冷轧退火态或冷轧退火后预涂层，其生产工艺流程一般都包括酸洗+冷连轧、退火工序，其生产流程长、能耗高、污染大。随着钢铁工业的发展，薄板坯连铸连轧短流程工艺得到了发展，采用薄板坯连铸连轧短流程工艺可以直接轧制生产1.0～3.0mm薄规格钢板及钢带，一些原来只能使用冷轧高强钢的薄规格零件已逐步被薄板坯连铸连轧短流程工艺直接轧制高强度薄钢板所代替。如申请号为201610713629.X的中国发明专利公开了一种用薄板坯直接轧制的抗拉强度≥1700MPa薄热成形钢及生产方法。其组分及wt％：C:0.26～0.30％，Si：0.31～0.35％，Mn：1.3～1.5％，P≤0.008％，S≤0.005％，Als：0.015～0.060％，Cr：0.31～0.35％，Ti：0.031～0.035％或Nb：0.031～0.035％或V：0.031～0.035％或其中两种以上以任意比例的混合，B：0.003～0.004％，Mo：0.20～0.25％，Ni：0.06～0.10％，N≤0.005％。生产步骤：铁水脱硫；电炉或转炉冶炼及精炼；连铸；入均热炉前的除鳞处理；均热；加热；进轧机之前的高压水除鳞；轧制；冷却；卷取；奥氏体化；模具冲压成形；淬火。虽然利用该方法得到的薄热成形钢的抗拉强度较高，但是该薄热成形钢的伸长率较低，钢材的塑性变形能力较差；而且该发明主要针对产品强度以及厚度指标，对于产品在生产过程中的控制涉及较少，实际上1.0～3.0mm的超薄带钢生产过程中极其容易发生翘头、折叠、甩尾等事故，造成废钢和表面质量改判，给企业带来重大的经济损失。

发明内容

为解决以上问题，本发明的目的是提供一种基于CSP流程生产薄规格热成形钢的方法，得到的薄规格热成形钢具有较好的抗拉强度和塑性，而且轧制过程稳定性高，产品表面质量优良。

为实现上述目的，本发明所设计的薄规格热成形钢的化学成分及重量百分比为：C：0.20～0.25％，Si：0.15～0.30％，Mn：1.15～1.5％，Cr：0.20～0.40％，Ti：0.015～0.05％，Nb：0.018～0.03％，B：0.002～0.005％，Als：0.015～0.05％，P≤0.015％，S≤0.004％，N≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质。

作为优选方案，所述薄规格热成形钢的化学成分及重量百分比为：C：0.20～0.231％，Si：0.15～0.26％，Mn：1.256～1.5％，Cr：0.285～0.40％，Ti：0.015～0.0318％，Nb：0.0267～0.03％，B：0.002～0.0032％，Als：0.0213～0.05％，P：0.007～0.01％，S：0.0017～0.0038％，N：0.0042～0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质。

作为更优选方案，所述薄规格热成形钢的化学成分及重量百分比为：C：0.20～0.23％，Si：0.15～0.26％，Mn：1.276～1.5％，Cr：0.286～0.40％，Ti：0.015～0.030％，Nb：0.029～0.03％，B：0.002～0.0026％，Als：0.031～0.05％，P：0.008～0.01％，S：0.0021～0.0025％，N：0.0042～0.0045％，其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明严格控制钢中[N]的含量为≤0.005％，对产品性能具有显著影响，N含量过高，会消耗大量的Ti，甚至是B，影响钢的淬透性。

作为优选方案，所述薄规格热成形钢的厚度为1.0～3.0mm。

基于CSP流程生产薄规格热成形钢的方法，包括以下步骤：

1)炼钢：转炉冶炼并进行炉外精炼得到精炼钢水；

2)连铸：将精炼钢水在CSP薄板坯连铸连轧生产线上的连铸机上进行浇铸成坯，控制开浇阶段铸坯厚度为70mm，经液芯压下至52～60mm，拉速控制在3.5～4.0m/min；

3)均热：将铸坯在均热炉中进行均热处理，控制铸坯出炉温度为1200～1220℃，均热时间为25～35min；

4)除鳞：对均热后的铸坯进行高压除鳞；

5)精轧：铸坯进入精轧机组，控制F1～F4机架辊缝冷却水在带钢头部到达该机架前开启，采用带钢尾部自动调平技术进行轧制，设定带钢目标凸度为35～45μm，终轧温度为870～910℃；控制带钢头部穿带速度≤10m/s，尾部抛钢速度≤11m/s，铸坯经过精轧机组轧制后形成薄规格带钢；

6)层流冷却及卷取：对带钢进行层流冷却和卷取，层流冷却采用前段快冷方式，卷取温度控制在520～560℃；

7)平整：待钢卷温度降至50℃以下后进行平整，并投用深弯辊；

8)热冲压成形：开卷下料后进行热冲压成形。

作为优选方案，所述步骤1)中，精炼钢水出钢过程中氧的含量≤600ppm，并且进行轻钙处理，每吨钢中加入纯钙线0.4～0.45kg，钙前软吹8～10min，钙后软吹5～8min。克服了薄板坯连铸连轧产线表面质量控制难度大的劣势，通过减少转炉出钢[O]、钙处理对夹杂变性、软吹去除大颗粒夹杂等控制措施达到了控制夹杂缺陷的目的。

作为优选方案，所述步骤2)中，中包浇注吹氩过程采用包盖吹氩方式，大包浇注超过50吨后关闭氩气阀门；浇钢过程中采用中包满包浇注方式。采用此浇注方式减少二次氧化，进一步控制钢中氧的含量，达到了控制夹杂缺陷的目的。

作为优选方案，步骤5)中，F1～F4机架辊缝冷却水上喷水量按照额定水量的50-80％进行设定，下喷水量按照额定水量的120～150％进行设定，F1～F4机架辊缝冷却水总水量保持不变。在确保冷却效果不减弱的同时，消除带钢上下表面温差(水在带钢上表面滞留时间长，致使下表面温度更高，故加大下表面的冷却)，避免带钢上下表面延伸不一致造成头部翘头、折叠等事故，配合限制带钢头部穿带速度，可提高薄规格带钢穿带稳定性。

作为优选方案，所述步骤6)热轧带钢的单位张力35～62.5N/mm²。

本发明的优点在于：

1，本发明实现了1.0～3.0mm的薄规格热成形钢的生产，其减少了传统冷轧过程的酸洗、冷连轧、退火工序，生产成本降低，减少污染物的排放。

2，本发明通过对生产过程工艺参数的优化以及对钢材的化学成分的控制，实现了薄规格热成形钢的高抗拉强度和塑性，而且轧制过程稳定性高，产品表面质量优良，满足汽车行业“以热代冷”的市场需求。

3，本发明在CSP薄板坯连铸连轧产线采用带钢尾部自动调平技术，带钢尾部自动调平技术是当带钢尾部离开前一机架时，精轧一级对机架两侧的压力进行检测比对，自动控制机架的水平，减少带钢尾部的板形异常，可检测无法通过肉眼观察到的板形波动，通过自动控制完成调整，配合限制带钢头部穿带速度，可有效降低薄规格带钢轧制抛钢时的甩尾风险，提高轧制稳定性和产品表面质量。

4，本发明在薄规格热成形钢平整时投用深弯辊，深弯辊是热轧平整开卷机中的重要质量设备，投用深弯辊后可进一步拉紧带钢，消除带钢的残余应力，达到改善带钢板形质量的目的；还可以削弱带钢边部浪形对平整工作辊的“冲击”作用力，延长轧辊的使用周期。

附图说明

图1为本发明的实施例6得到的薄规格热成形钢的热轧态组织的电镜图；

图2为本发明的实施例6得到的薄规格热成形钢的热成形后的组织电镜图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。

实施例1～6

以下实施例中的薄规格热成形钢按如下步骤制造而成：

1)炼钢：转炉冶炼并进行炉外精炼得到精炼钢水；

4)除鳞：对均热后的铸坯进行高压除鳞；

8)热冲压成形：开卷下料后进行热冲压成形。

对比例采用的具体工艺步骤为：

1)将铁水进行预处理后转炉冶炼，经合金化处理及精炼后连铸成铸坯；

2)将所述铸坯加热至1100℃～1250℃之间，并进行保温；

3)对所述铸坯进行热轧处理，所述热轧处理包括两阶段，第一阶段为粗轧，第二阶段为精轧，所述粗轧的粗轧压下率小于所述精轧的精轧压下率；

4)所述精轧结束后对所述铸坯进行冷却处理；所述冷却处理后进行卷取，卷取过程的温度控制在540℃～650℃之间；

5)将温度在540℃～650℃之间的轧卷冷却至常温，酸洗后进行冷轧得到冷硬卷，控制冷轧的总压下率在50％～70％之间；

6)对所述冷轧卷进行低温临界退火，得到退火卷；

7)将所述退火卷加工成零件料片，对加热后的零件料片进行热压成形处理。

实施例1～6与对比例中热成形钢的化学成分及其重量百分比见表1；

实施例1～6的具体工艺参数如表2；

实施例1～6与对比例过程控制及表面质量情况如表3；

实施例1～6得到的薄规格热成形钢热轧态的力学性能如表4；

实施例1～6得到的薄规格热成形钢冲压成形后的力学性能如表5；

实施例6得到的薄规格热成形钢冲压成形后制得的B柱零件实测尺寸公差如表6所示；

表1 实施例1～6与对比例中热成形钢的化学成分及其重量百分比

表2 实施例1～6的具体工艺参数

指标	1	2	3	4	5	6
							出钢[O]ppm	586	572	592	599	568	587
钙前软吹时间min	10	8	9	10	9	9
							钙后软吹时间min	5	7	8	8	6	6
纯钙线加入量kg/t钢	0.45	0.42	0.42	0.4	0.43	0.43
							铸坯厚度mm	70	70	70	70	70	70
经液芯压下至mm	60	55	55	55	55	52
							拉速m/min	3.7	3.8	4.0	4.0	3.5	3.5
出炉温度℃	1200	1215	1220	1219	1210	1215
							均热时间min	35	30	25	28	31	32
终轧温度℃	910	890	880	870	900	905
							目标凸度μm	35	35	40	40	45	45
头部穿带速度m/s	8.2	8.9	9.0	9.5	9.8	10.0
							尾部抛钢速度m/s	9.3	9.5	10.2	10.5	11.0	11.0
卷取温度℃	520	540	560	560	520	530
							带钢单位张力N/mm²	35	44.3	53.6	62.5	60.5	58.5
平整前带钢温度℃	50	39	32	33	28	27

表3 实施例1～6与对比例过程控制及表面质量情况

表3可以看出，本发明实施例1～6得到的薄规格热成形钢与现有技术(对比例)相比，其平直度、厚度、楔形精度更高，且生产过程稳定，没有发生翘头、折叠、甩尾等事故，产品表面质量优良；对比例生产过程中发生头部折叠事故，造成辊印改判。

表4 实施例1～6得到的薄规格热成形钢热轧态的力学性能

表5 实施例1～6得到的薄规格热成形钢冲压成形后的力学性能

表5可以看出，本发明实施例1～6得到的薄规格热成形钢冲压成形后的抗拉强度均大于1500MPa，伸长率均在8.0％以上，具有较好的抗拉强度和塑性。

表6 B柱零件实测尺寸公差

类别	装配孔	装配型面	非装配型面
				实施例6	+0.10	+0.23	-0.47
对比例	+0.11	+0.25	+0.52

表6可以看出，采用实施例6的薄规格热成形钢冲压成形后制得的B柱零件与现有技术(对比例)相比，其尺寸精度更高。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种薄规格热成形钢，其特征在于：所述薄规格热成形钢的化学成分及重量百分比为：C：0.20～0.25％，Si：0.15～0.30％，Mn：1.15～1.5％，Cr：0.20～0.40％，Ti：0.015～0.05％，Nb：0.018～0.03％，B：0.002～0.005％，Als：0.015～0.05％，P≤0.015％，S≤0.004％，N≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的薄规格热成形钢，其特征在于：所述薄规格热成形钢的化学成分及重量百分比为：C：0.20～0.231％，Si：0.15～0.26％，Mn：1.256～1.5％，Cr：0.285～0.40％，Ti：0.015～0.0318％，Nb：0.0267～0.03％，B：0.002～0.0032％，Als：0.0213～0.05％，P：0.007～0.01％，S：0.0017～0.0038％，N：0.0042～0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的薄规格热成形钢，其特征在于：所述薄规格热成形钢的化学成分及重量百分比为：C：0.20～0.23％，Si：0.15～0.26％，Mn：1.276～1.5％，Cr：0.286～0.40％，Ti：0.015～0.030％，Nb：0.029～0.03％，B：0.002～0.0026％，Als：0.031～0.05％，P：0.008～0.01％，S：0.0021～0.0025％，N：0.0042～0.0045％，其余为Fe及不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的薄规格热成形钢，其特征在于：所述薄规格热成形钢的厚度为1.0～3.0mm。

5.一种基于CSP流程生产权利要求1～4中任一项所述的薄规格热成形钢的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)炼钢：转炉冶炼并进行炉外精炼得到精炼钢水；

2)连铸：将精炼钢水在CSP薄板坯连铸连轧产线的连铸机上进行浇铸，控制开浇阶段铸坯厚度为70mm，经液芯压下至52～60mm，拉速控制在3.5～4.0m/min；

4)除鳞：对均热后的铸坯进行高压除鳞；

8)热冲压成形：开卷下料后进行热冲压成形。

6.根据权利要求5所述的基于CSP流程生产薄规格热成形钢的方法，其特征在于：所述步骤1)中，精炼钢水出钢过程中氧的含量≤600ppm，并且进行轻钙处理，每吨钢中加入纯钙线0.4～0.45kg，钙前软吹8～10min，钙后软吹5～8min。

7.根据权利要求5所述的基于CSP流程生产薄规格热成形钢的方法，其特征在于：所述步骤2)中，中包浇注吹氩过程采用包盖吹氩方式，大包浇注超过50吨后关闭氩气阀门；浇钢过程中采用中包满包浇注方式。

8.根据权利要求5所述的基于CSP流程生产薄规格热成形钢的方法，其特征在于：所述步骤5)中，F1～F4机架辊缝冷却水上喷水量按照额定水量的50～80％进行设定，下喷水量按照额定水量的120～150％进行设定，F1～F4机架辊缝冷却水总水量保持不变。

9.根据权利要求5所述的基于CSP流程生产薄规格热成形钢的方法，其特征在于：所述步骤6)热轧带钢的单位张力35～62.5N/mm²。