CN108277441B - 一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板及其制备方法 - Google Patents

一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板及其制备方法，属于冶金技术领域；双相钢板的化学成分按质量百分数为：C：0.04～0.08％，Si：0.05～0.15％，Mn：0.90～1.10％，S：≤0.013％，P：≤0.020％，Als：0.02～0.05％，Ti：0.03～0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。双相钢板的制备方法：1)将钢坯加热至1200～1240℃，保温1.5～2.5h；2)对加热后的钢坯进行粗轧；3)对中间坯进行精轧；4)对板带进行水冷‑空冷‑水冷三段式冷却；本发明以廉价的微合金钛替代贵重合金铬、钼和贵重微合金铌、钒，降低了锰和硅的使用量，降低了轧机负荷，钢板组织均匀、表面质量良好，实现了抗拉强度600MPa级热轧双相钢板的低成本、易轧制、高效率生产。

Description

一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板及其制备方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板及其制备方法。
背景技术
双相钢自20世纪60年代问世以来，因其具有良好的强韧性组合、较低的屈强比(Rp0.2/Rm)、较高的延伸率和很高的加工硬化率，而且呈现连续屈服，冲压构件易于成形、回弹小，冲压模具磨损也小，在汽车减量化上发挥了重要作用，其中抗拉强度540～600MPa级热轧双相钢板的应用最为广泛。
专利CN200610047553.8公开了一种抗拉强度600MPa级的中薄板坯连铸连轧双相钢板及其制造方法，其在成分设计时添加1.13～1.80％的锰(Mn)和0.10～0.80％的铬(Cr)，还可添加适量的钼(Mo)、铌(Nb)和钛(Ti)，成本较高，由于硅(Si)含量较高(0.20～1.14％)，易形成红色氧化铁皮，导致钢板表面质量较差；专利CN200610098392.5公开了一种薄板坯连铸连轧生产抗拉强度600MPa以上的热轧双相钢的工艺，其成分设计中添加1.5～2.0％的锰(Mn)、0.4～0.6％的铬(Cr)和0.02～0.14％的钒(V)，成本较高，同时硅(Si)含量为0.6～1.0％，易形成红色氧化铁皮，导致钢板表面质量较差；专利CN200610045846.2公开了一种抗拉强度600MPa级双相钢板及制造方法，其成分设计中添加1.30～1.60％的锰(Mn)，成本较高，硅(Si)含量为0.20～0.40％，易形成红色氧化铁皮，导致钢板表面质量较差，同时终轧温度为780～850℃，导致轧机负荷较大；专利CN201010212597.8公开了一种基于CSP工艺的抗拉强度590MPa级热轧双相钢的制造方法，其成分设计中添加1.20～1.55％的锰(Mn)，成本较高，硅(Si)含量为0.45～0.55％，易形成红色氧化铁皮，导致钢板表面质量较差，同时终轧温度为800～820℃，导致轧机负荷较大；专利CN201310414988.1公开了一种抗拉强度600MPa级热轧双相钢及其生产方法，其成分设计中添加0.12～0.2％的碳(C)，延伸率较低，也恶化了成形性能和焊接性能，同时硅(Si)含量为0.15～0.35％，易形成红色氧化铁皮，导致钢板表面质量较差。
发明内容
针对现有技术存在的各种问题，本发明提供一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板及其制备方法。
本发明的一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板，其化学成分按质量百分数为：C：0.04～0.08％，Si：0.05～0.15％，Mn：0.90～1.10％，S：≤0.013％，P：≤0.020％，Als：0.02～0.05％，Ti：0.03～0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述热轧双相钢板组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为77～86％，马氏体体积分数为14～23％，铁素体平均晶粒尺寸为4.7～7.6μm。
所述热轧双相钢板厚度为2.0～8.0mm，抗拉强度为611～663MPa，屈服强度为362～395MPa，屈强比为0.57～0.60，断后伸长率为28.4～32.1％。
一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)将钢坯加热至1200～1240℃，保温1.5～2.5h，钢坯的化学成分按质量百分数为：C：0.04～0.08％，Si：0.05～0.15％，Mn：0.90～1.10％，S：≤0.013％，P：≤0.020％，Als：0.02～0.05％，Ti：0.03～0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)对加热后的钢坯进行多道次粗轧，开轧温度为1135～1180℃，总累积压下率为73.3～81.3％，得到中间坯；
(3)对中间坯进行多道次精轧，开轧温度为960～1000℃，总累积压下率为80.0～92.9％，终轧温度为855～900℃，得到厚度为2.0～8.0mm的板带；
(4)对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为5～10℃/s，终冷温度为690～740℃，II段空冷时间为1.0～4.0s，III段水冷冷却速度为31～43℃/s，终冷温度为220～310℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢板。
上述的600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板的制备方法，其中：
所述步骤(1)中，钢坯的厚度为150mm。
所述步骤(2)中，经过5～7道次轧制，单道次压下率为20.0～24.5％。
所述步骤(2)中，中间坯的厚度为28～40mm。
所述步骤(3)中，经过5～7道次轧制，单道次压下率为23.2～32.1％。
本发明的一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板及其制备方法，与现有技术相比，有益效果为如下：
(1)使用钛(Ti)代替钢中的贵重合金铬(Cr)、钼(Mo)和贵重微合金铌(Nb)、钒(V)，充分发挥钛(Ti)的细晶强化和析出强化效果，并且大大降低钢中锰(Mn)的使用量，钢中每添加0.01％钛(Ti)的微合金成本为3～5元/吨，所生产的抗拉强度600MPa级热轧双相钢较传统添加铬(Cr)、钼(Mo)、铌(Nb)、钒(V)的热轧双相钢成本大幅下降；
(2)大大降低钢中锰(Mn)的使用量的同时，显著缓解了钢中的带状组织，减少了钢中的MnS夹杂，提高了钢板组织均匀性；
(3)采用低硅(Si)的成分设计思路，减少了钢板表面的红色氧化铁皮，钢板表面质量良好；
(4)与采用低温轧制生产热轧双相钢的传统工艺相比，本发明利用微合金元素钛(Ti)的细晶强化(铁素体平均晶粒尺寸仅为4.7～7.6μm)和析出强化来提高热轧双相钢的力学性能，工艺上可通过高温轧制来实现，降低了轧机负荷，同时提高了生产效率；
(5)本发明的热轧双相钢具有高强塑性，低屈强比，易于成形，其中抗拉强度为611～663MPa，屈服强度为362～395MPa，屈强比为0.57～0.60，断后伸长率为28.4～32.1％。
附图说明
图1本发明实施例4制备的600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板经LEPERA试剂(1％Na2S2O5水溶液+4％苦味酸酒精溶液)腐蚀后的组织照片；
图2本发明实施例4制备的600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板的拉伸曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于以下实施例。
实施例1
本实施例的一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板，其化学成分按质量百分数为：C：0.04％，Si：0.05％，Mn：0.90％，S：0.010％，P：0.020％，Als：0.02％，Ti：0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为8.0mm的600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)将厚度为150mm的钢坯加热至1200℃，保温2.5h，钢坯的化学成分按质量百分数为：C：0.04％，Si：0.05％，Mn：0.90％，S：0.010％，P：0.020％，Als：0.02％，Ti：0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)对加热后的钢坯进行5道次粗轧，开轧温度为1135℃，压下道次分配为150mm→116mm→89mm→69mm→53mm→40mm，总累积压下率为73.3％，得到厚度为40mm的中间坯；
(3)对中间坯进行5道次精轧，开轧温度为960℃，压下道次分配为40mm→28.5mm→20.5mm→14.7mm→10.7mm→8.0mm，总累积压下率为80.0％，终轧温度为855℃，得到厚度为8.0mm的板带；
(4)对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为5℃/s，终冷温度为690℃，II段空冷时间为4.0s，III段水冷冷却速度为31℃/s，终冷温度为255℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢板。
厚度为8.0mm的热轧双相钢板组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为86％，马氏体体积分数为14％，铁素体平均晶粒尺寸为7.6μm；抗拉强度为611MPa，屈服强度为362MPa，屈强比为0.59，断后伸长率为32.1％。
实施例2
本实施例的一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板，其化学成分按质量百分数为：C：0.08％，Si：0.15％，Mn：1.02％，S：0.013％，P：0.014％，Als：0.05％，Ti：0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为4.0mm的600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)将厚度为150mm的钢坯加热至1240℃，保温1.5h，钢坯的化学成分按质量百分数为：C：0.08％，Si：0.15％，Mn：1.02％，S：0.013％，P：0.014％，Als：0.05％，Ti：0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)对加热后的钢坯进行5道次粗轧，开轧温度为1175℃，压下道次分配为150mm→116mm→89mm→69mm→53mm→40mm，总累积压下率为73.3％，得到厚度为40mm的中间坯；
(3)对中间坯进行7道次精轧，开轧温度为980℃，压下道次分配为40mm→28.5mm→20.5mm→14.7mm→10.7mm→7.7mm→5.5mm→4.0mm，总累积压下率为90.0％，终轧温度为870℃，得到厚度为4.0mm的板带；
(4)对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为8℃/s，终冷温度为715℃，II段空冷时间为2.2s，III段水冷冷却速度为37℃/s，终冷温度为220℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢板。
厚度为4.0mm的热轧双相钢板组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为81％，马氏体体积分数为19％，铁素体平均晶粒尺寸为5.8μm；抗拉强度为652MPa，屈服强度为380MPa，屈强比为0.58，断后伸长率为29.8％。
实施例3
本实施例的一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板，其化学成分按质量百分数为：C：0.06％，Si：0.09％，Mn：1.10％，S：0.008％，P：0.010％，Als：0.04％，Ti：0.04％，余余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为2.0mm的600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)将厚度为150mm的钢坯加热至1220℃，保温2h，钢坯的化学成分按质量百分数为：C：0.06％，Si：0.09％，Mn：1.10％，S：0.008％，P：0.010％，Als：0.04％，Ti：0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)对加热后的钢坯进行7道次粗轧，开轧温度为1155℃，压下道次分配为150mm→120mm→96mm→76mm→60mm→46mm→36mm→28mm，总累积压下率为81.3％，得到厚度为28mm的中间坯；
(3)对中间坯进行7道次精轧，开轧温度为1000℃，压下道次分配为28mm→19mm→13mm→8.9mm→6.1mm→4.2mm→2.9mm→2.0mm，总累积压下率为92.9％，终轧温度为900℃，得到厚度为2.0mm的板带；
(4)对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为10℃/s，终冷温度为740℃，II段空冷时间为1.0s，III段水冷冷却速度为43℃/s，终冷温度为310℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢板。
厚度为2.0mm的热轧双相钢板组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为77％，马氏体体积分数为23％，铁素体平均晶粒尺寸为4.7μm；抗拉强度为663MPa，屈服强度为395MPa，屈强比为0.60，断后伸长率为28.4％。
实施例4
本实施例的一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板，其化学成分按质量百分数为：C：0.05％，Si：0.12％，Mn：0.97％，S：0.011％，P：0.005％，Als：0.05％，Ti：0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为5.0mm的600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)将厚度为150mm的钢坯加热至1240℃，保温2h，钢坯的化学成分按质量百分数为：C：0.05％，Si：0.12％，Mn：0.97％，S：0.011％，P：0.005％，Als：0.05％，Ti：0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)对加热后的钢坯进行7道次粗轧，开轧温度为1180℃，压下道次分配为150mm→120mm→96mm→76mm→60mm→46mm→36mm→28mm，总累积压下率为81.3％，得到厚度为28mm的中间坯；
(3)对中间坯进行6道次精轧，开轧温度为970℃，压下道次分配为28mm→21.5mm→15.8mm→11.4mm→8.3mm→6.3mm→5.0mm，总累积压下率为82.1％，终轧温度为860℃，得到厚度为5.0mm的板带；
(4)对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为7℃/s，终冷温度为705℃，II段空冷时间为2.8s，III段水冷冷却速度为35℃/s，终冷温度为285℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢板。
厚度为5.0mm的热轧双相钢板组织为铁素体和马氏体双相组织，其经LEPERA试剂(1％Na2S2O5水溶液+4％苦味酸酒精溶液)腐蚀后的组织照片如图1所示，其中铁素体体积分数为83％，马氏体体积分数为17％，铁素体平均晶粒尺寸为6.3μm；拉伸曲线如图2所示，抗拉强度为649MPa，屈服强度为370MPa，屈强比为0.57，断后伸长率为30.7％。
实施例5
本实施例的一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板，其化学成分按质量百分数为：C：0.06％，Si：0.11％，Mn：1.06％，S：0.012％，P：0.009％，Als：0.03％，Ti：0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为3.5mm的600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)将厚度为150mm的钢坯加热至1210℃，保温2.5h，钢坯的化学成分按质量百分数为：C：0.06％，Si：0.11％，Mn：1.06％，S：0.012％，P：0.009％，Als：0.03％，Ti：0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)对加热后的钢坯进行6道次粗轧，开轧温度为1150℃，压下道次分配为150mm→118mm→93mm→73mm→57mm→44mm→34mm，总累积压下率为77.3％，得到厚度为34mm的中间坯；
(3)对中间坯进行7道次精轧，开轧温度为985℃，压下道次分配为34mm→24mm→17.5mm→12.4mm→9.0mm→6.4mm→4.8mm→3.5mm，总累积压下率为89.7％，终轧温度为880℃，得到厚度为3.5mm的板带；
(4)对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为9℃/s，终冷温度为725℃，II段空冷时间为1.8s，III段水冷冷却速度为39℃/s，终冷温度为270℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢板。
厚度为3.5mm的热轧双相钢板组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为80％，马氏体体积分数为20％，铁素体平均晶粒尺寸为5.5μm；抗拉强度为655MPa，屈服强度为386MPa，屈强比为0.59，断后伸长率为29.3％。

Claims (2)

1.一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板，其特征在于，所述双相钢板化学成分按质量百分数为：C：0.04~0.05%，Si：0.05~0.12%，Mn：0.90~0.97%，S：≤0.011%，P：≤0.020%，Als：0.02~0.05%，Ti：0.03~0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质；组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为83~86%，马氏体体积分数为14~17%，铁素体平均晶粒尺寸为6.3~7.6μm；厚度为5.0~8.0mm，抗拉强度为611~649MPa，屈服强度为362~370MPa，屈强比为0.57~0.59，断后伸长率为30.7~32.1%。
2.权利要求1所述的一种600MPa级Ti微合金化热轧双相钢板的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
（1）将厚度为150mm的钢坯加热至1200~1240℃，保温2~2.5h，钢坯的化学成分按质量百分数为：C：0.04~0.05%，Si：0.05~0.12%，Mn：0.90~0.97%，S：≤0.011%，P：≤0.020%，Als：0.02~0.05%，Ti：0.03~0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质；
（2）对加热后的钢坯进行5~7道次粗轧，开轧温度为1135~1180℃，总累积压下率为73.3~81.3%，单道次压下率为20.0~24.5%，得到厚度为28~40mm的中间坯；
（3）对中间坯进行5~6道次精轧，开轧温度为960~970℃，总累积压下率为80.0~82.1%，单道次压下率为23.2~28.75%，终轧温度为855~860℃，得到厚度为5.0~8.0mm的板带；
（4）对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为5~7℃/s，终冷温度为690~705℃，II段空冷时间为2.8~4.0s，III段水冷冷却速度为31~35℃/s，终冷温度为255~285℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢板。
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