CN108411195A - 一种寒冷环境冲压生产的热压成形钢板及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种寒冷环境冲压生产的热压成形钢板及制备方法，按重量百分比计，包括如下组分，C：0.20～0.25％、Mn：0.1～1.5％、Si＜0.8％、Al＜0.5％，Cr：0.2～0.4％、Mo：0.1～0.5％、Ti＜0.1％、B：0.0010～0.0030％、P：0.01～0.03％，余量为Fe及不可避免的夹杂物。本发明提供的钢板及制备方法针对寒冷环境生产热成形钢零件，进行特殊设计，增加工艺窗口，使发明的材料可以在更低温度下进行冲压，有效解决寒冷环境，如北方地区冬季生产热成形零件，废品率高的问题。

Description

一种寒冷环境冲压生产的热压成形钢板及制备方法

技术领域

本发明属于特殊条件钢材制备技术领域，特别提供了一种寒冷环境冲压生产的热压成形钢板及制备方法。

背景技术

汽车轻量化的发展，指引着金属材料的科研与研发趋势，就目前汽车用金属材料发展和使用情况分析，主要存在钢铁材料与铝合金的竞争，而在钢铁材料内部，则存在热成形和冷成形的竞争。热成形具有成形性好、回弹小、强度高等诸多优势，在白车身的使用量逐年增加，目前国产车型的白车身用量已经达到7～10％，德系新车型用量在20％以上，沃尔沃白车身的用量已达到40％以上。据专业机构预测，热成形钢在白车身的用量将稳定在30％以上，目前普遍使用以1500MPa级为主，即传统22MnB5钢。

热成形钢制造零件过程，需要先将料片加热到奥氏体化以后，通过机械臂、或者机械手转移至冲床，然后进行冲压并在压机内进行淬火，获得全马氏体组织，使零件达到较高强度(抗拉强度大于1400MPa)。如果在冲压前发生铁素体相变，则最终零件无法获得全马氏体组织，强度降低，产生不合格品。

料片转移过程是否发生铁素体相变，与冷速存在直接影响。当设备处于相对寒冷环境下，环境气温较低，料片温降较大，易发生冲压后零件不合格问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种寒冷环境冲压生产的热压成形钢板及制备方法，针对寒冷环境生产热成形钢零件，进行特殊设计，增加工艺窗口，使发明的材料可以在更低温度下进行冲压，有效解决寒冷环境，如北方地区冬季生产热成形零件，废品率高的问题。

本发明是这样实现的，根据本发明的一个方面，提供一种寒冷环境冲压生产的热压成形钢板，按重量百分比计，包括如下组分，C：0.20～0.25％、Mn： 0.1～1.5％、Si＜0.8％、Al＜0.5％，Cr：0.2～0.4％、Mo：0.1～0.5％、Ti＜0.1％、B： 0.0010～0.0030％、P：0.01～0.03％，余量为Fe及不可避免的夹杂物。

根据本发明的另外一个方面，提供一种制备上述的寒冷环境冲压生产的热压成形钢板的方法，按常规铸钢轧钢方法制备，但是在如下工序中有限制：

冶炼工序中，由真空感应炉或转炉冶炼，合金化前先进行充分脱氧，然后按照Si、Mn、Cr、Ti、B顺序添加，其他成分按常规顺序添加；

加热工序中，将钢坯放入1100-1200℃温度区进行加热，保温30-60min；

热轧工序中，将钢坯在1200℃以下进行轧制，钢板总的压下量在50％以上，终轧温度控制在850℃以上，制得热轧钢板；

卷曲工序中，在550-750℃的温度区进行热轧钢板的卷曲。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)在传统的热冲压成形钢22MnB5的成分基础上，添加适量的Cr和Mo 合金，P范围略高于传统22MnB5钢；

(2)冲压工艺，比传统的22MnB5所需要的冲压前料片温度要低50℃以上，这一特点更利于北方冬季的寒冷气候；

(3)由于合金中加入了提高淬透性的元素，淬火冷却过程，所需的临界冷却速率比传统的22MnB5临界冷却速率要慢，更易于等到马氏体组织。

附图说明

图1为传统PHS1500相变规律；

图2为本发明PHS1500W相变规律；

图3为传统PHS1500零件热冲压工艺窗口示意图；

图4为本发明PHS1500W零件热冲压工艺窗口示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例、

按照如下方法进行本发明提供的寒冷环境冲压生产的热压成形钢板的制备：

一、炼钢

1、原料工序

预处理入炉S≤0.003％，扒净渣；采用精料废钢。

2、钢包工序

要求红罐受钢；确保钢包透气性、自浇性；钢包清洁无残钢、残渣；钢包使用要考虑喂钙。

3、转炉工序

转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用高锰、硅铁、钼铁、高铬合金化；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包Als按0.005～0.015％控制；要求钢包N≤25ppm。

4、精炼工序

要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量≤10ppm； LF采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，尽量避免钢液裸露；酸溶硼控制：可在脱S过程中进行铝及其他成分的合金化，要求脱S 结束后进行钛合金化，采用硅钙线钙处理，最后用硼线或硼铁进行硼合金化，硼线或硼铁加入后软吹氩≥10min，严格避免钢液裸露。合金化顺序为 Si-Mn-Cr-Ti-B，Al可随造渣过程加入；精炼前后取气体样做N含量分析。

5、连铸工序

全程进行保护浇注。开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸N，控制增N≤5ppm；采用高碱度中包渣，以便钢中夹杂物的去除；浇钢过程投入软压下功能；浇钢过程保持恒拉速；中包过热度按15～30℃控制；大包余90t时取中包及结晶器气体样做N含量分析；铸坯优化切割，长度7.0—7.5m。

二、热轧

1、板坯和加热区域

加热温度1200～1300℃，目标出炉温度1200～1280℃。控制加热炉炉膛气氛，减少铸坯氧化铁皮的生成，保证加热温度均匀。

2、荒轧、精轧、卷取区域

荒轧道次选择3+3模式控制；做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；终轧温度：850～910℃；卷取温度：650～720℃，冷却模式采用间隔冷却方式。保证终轧、卷取温度的精确控制；根据带钢表面的实际情况，选择性的投入F1、 F2机后小除鳞；优化调整机架间冷却水量的控制。

三、冷轧

1、酸轧机组

为保证出口厚度，轧机轧制速度不低于200mpm，酸洗段工艺速度按照 100-120mpm控制，异常情况下尽量保证工艺速度不小于50mpm；材料在酸轧机组切边，酸轧切边余量设定为1274mm；轧制期间乳化液浓度按照：1-4#：2.0 ±0.2％，5#：0.5-0.7控制。

2、连退机组

连退工艺的温度要求，退火温度为750～850℃，带速为60～120m/min；平整延伸率按照0.3％执行；涂油量按1200g/m²控制。

四、热冲压工艺

具体的热冲压工艺如下：

a)钢板奥氏体化。提供本发明中第一方面所涉及任何一种热冲压成形用钢板或其预成形构件，将其放入温度为850～950℃的加热炉中，可充入保护气体，保温180-300s。

b)钢板移送。利用机械手将加热的上述钢板移送至热冲压成形模具上，历时10-20s，保证移送至模具时钢板温度在700℃以上。

c)热冲压成形。根据上述钢板板料尺寸制定合理的压机吨位，冲压压强值为20-25MPa，保压时间控制在8-12s。模具温度控制在20-100℃，通过模具淬火冷却系统，使钢板以不小于15℃/s的冷速迅速冷却。

参考图1、图2、图3和图4：

图1为过冷奥氏体等温转变曲线(TTT)，图2为过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT)，该钢种淬火后不能出现铁素体，为了避免铁素体的产生，应尽量推迟铁素体的形成，图1与图2反应了该专利的钢种PHS1500W推迟铁素体形成的能力要比传统的22MnB5强。

图3表示传统22MnB5的工艺窗口，图4表示该专利钢种PHS1500W的工艺窗口，图3与图4反应了该专利的钢种PHS1500W比传统的22MnB5具有更宽的工艺窗口。

Claims (2)

1.一种寒冷环境冲压生产的热压成形钢板，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分，C：0.20～0.25％、Mn：0.1～1.5％、Si＜0.8％、Al＜0.5％，Cr：0.2～0.4％、Mo：0.1～0.5％、Ti＜0.1％、B：0.0010～0.0030％、P：0.01～0.03％，余量为Fe及不可避免的夹杂物。

2.制备如权利要求1所述的寒冷环境冲压生产的热压成形钢板的方法，按常规方法制备，其特征在于：

冶炼工序中，由真空感应炉或转炉冶炼，合金化前先进行充分脱氧，然后按照Si、Mn、Cr、Ti、B顺序添加，其他成分按常规顺序添加；

加热工序中，将钢坯放入1100-1200℃温度区进行加热，保温30-60min；

热轧工序中，将钢坯在1200℃以下进行轧制，钢板总的压下量在50％以上，终轧温度控制在850℃以上，制得热轧钢板；

卷曲工序中，在550-750℃的温度区进行热轧钢板的卷曲。