CN108486482B - 综合性能优良的高屈服强度热轧酸洗钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种综合性能优良的高屈服强度热轧酸洗钢板及其生产方法，热轧酸洗钢板的化学成分为按质量百分数为：C 0.04％～0.08％、Si≤0.10％、Mn 1.8％～2.5％、P≤0.025％、Als 0.020％～0.040％、Nb 0.03％～0.07％、V 0.07％～0.15％、RE 0.003％～0.01％、N 0.01％～0.025％，S＜0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质；最终获得的热轧酸洗钢板的金相组织为单相超细针状铁素体组织。本发明所生产的钢板综合性能优良、钢板表面质量良好、生产成本低，用其制造的汽车部件减重效果明显，能够满足汽车用钢领域低成本、轻量化、安全性的需求。
Description
技术领域
本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种适用于制造汽车部件的综合性能优良的高屈服强度热轧酸洗钢板及其生产方法。
背景技术
热轧酸洗板是介于热轧板和冷轧板之间的中间产品，是部分热轧板和冷轧板理想的、经济的替代产品。与热轧钢板相比，热轧酸洗板具有显著的高表面质量优势；与冷轧板相比，热轧酸洗板的优势在于保证钢板表面质量使用要求的前提下，使用户有效的降低采购成本。而随着汽车产业的发展，汽车企业对钢材的高性能、低成本及个性化需求提出了越来越高的要求，因此，具有优良综合性能的高屈服强度热轧酸洗板得到了汽车生产企业的广泛关注。
公开号为CN 102732794 A的中国专利公开了一种440MPa级汽车结构用热轧酸洗板及其生产方法，钢板采用含Cr成分设计，通过对热轧及酸洗工艺控制，生产出抗拉强度达到440MPa级热轧酸洗板；但该技术方案提出的钢板中含有Cr元素，成本较高，同时，钢板的强度级别较低，不能满足汽车轻量化的发展要求。专利号为CN105779873A的专利公开了一种高钛低成本S500MC热轧酸洗板及其生产方法，其钢板采用低C，含Nb、Ti成分设计，钢板性能满足EN10149-2：1995标准中S500MC性能要求，与其它同类钢板相比，其屈服强度较高，但其综合性能差，同时，其没有对钢板制造时的酸洗部分进行详细描述。专利号为CN103572164A的专利公开了一种热轧酸洗钢板及其制造方法，该钢板的屈服强度为330-380MPa之间，抗拉强度高于490MPa，屈强比低于0.7，延伸率高于30％，其技术方案中对酸洗工序中平整力和速度进行了规定，但其钢板的成分中含有较高的Cr元素，成本较高，且其强度级别同样较低，限制了其在汽车用钢板市场的应用。
综上，开发具有良好综合性能的高屈服强度热轧酸洗钢板具有广泛的应用空间，适用于汽车行业轻量化、安全性发展需求。
发明内容
本发明提供了一种综合性能优良的高屈服强度热轧酸洗钢板及其生产方法，所生产的钢板具有综合性能优良、钢板表面质量良好、生产成本低的优点，用其制造的汽车部件减重效果明显，能够满足汽车用钢领域低成本、轻量化、安全性的发展需求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
综合性能优良的高屈服强度热轧酸洗钢板，热轧酸洗钢板的化学成分为按质量百分数为：C 0.04％～0.08％、Si≤0.10％、Mn 1.8％～2.5％、P≤0.025％、Als 0.020％～0.040％、Nb 0.03％～0.07％、V 0.07％～0.15％、RE 0.003％～0.01％、N 0.01％～0.025％，S＜0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质；最终获得的热轧酸洗钢板的金相组织为单相超细针状铁素体组织；钢板拉伸曲线呈连续屈服，屈服强度＞650MPa，延伸率≥20％，n值≥0.14，扩孔率≥90％。
所述综合性能优良的高屈服强度热轧酸洗钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)热轧工艺：将80～120mm厚的铸坯加热到1140～1180℃，并保温1～2小时；采用两阶段控制轧制，未再结晶区压下率大于90％，终轧温度为920～960℃；终轧后采用超快速冷却模式，冷却速度＞100℃/s，将钢板冷却至480～550℃后卷取并空冷至室温；
(2)酸洗工艺：钢板冷却至室温后进行酸洗，酸洗前对钢板进行拉矫，拉矫延伸率为1.5％～2.5％，酸洗液为盐酸，浓度为100～180g/l；钢板穿行速度为40～60m/min，酸洗过程中为带张力酸洗，张力为10～30KN，钢板成品厚度为2.0～5.0mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)所生产的热轧酸洗钢板综合性能优良，屈服强度＞650MPa，延伸率≥20％，n值≥0.14，扩孔率≥90％；
2)酸洗过程中投入拉矫和带张力酸洗，钢板的表面质量良好，表面粗糙度Ra≤1.5μm，优于一般酸洗板的表面粗糙度；
3)所述钢板的生产成本比同级别其他产品降低200～400元/吨。
具体实施方式
本发明所述综合性能优良的高屈服强度热轧酸洗钢板，热轧酸洗钢板的化学成分为按质量百分数为：C 0.04％～0.08％、Si≤0.10％、Mn 1.8％～2.5％、P≤0.025％、Als0.020％～0.040％、Nb 0.03％～0.07％、V 0.07％～0.15％、RE 0.003％～0.01％、N0.01％～0.025％，S ＜0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质；最终获得的热轧酸洗钢板的金相组织为单相超细针状铁素体组织；钢板拉伸曲线呈连续屈服，屈服强度＞650MPa，延伸率≥20％，n值≥0.14，扩孔率≥90％。
所述综合性能优良的高屈服强度热轧酸洗钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)热轧工艺：将80～120mm厚的铸坯加热到1140～1180℃，并保温1～2小时；采用两阶段控制轧制，未再结晶区压下率大于90％，终轧温度为920～960℃；终轧后采用超快速冷却模式，冷却速度＞100℃/s，将钢板冷却至480～550℃后卷取并空冷至室温；
(2)酸洗工艺：钢板冷却至室温后进行酸洗，酸洗前对钢板进行拉矫，拉矫延伸率为1.5％～2.5％，酸洗液为盐酸，浓度为100～180g/l；钢板穿行速度为40～60m/min，酸洗过程中为带张力酸洗，张力为10～30KN，钢板成品厚度为2.0～5.0mm。
本发明所述热轧酸洗钢板的化学成分设计原理如下：
C:碳是钢中最主要的固溶强化元素，能够显著提高钢材强度，但考虑到焊接性、成形性等，碳含量不能过高，过高的碳含量不仅降低钢材的焊接性和成形性，还会显著降低钢材的塑性和抗腐蚀性，而碳含量太低则使钢材的强度得不到保证，本发明中碳的最优范围为0.04％～0.08％。
Si：硅在钢中不形成碳化物，而是以固熔态存在于铁素体或奥氏体中，它是铁素体形成元素，可以促进奥氏体向铁素体转变时碳向奥氏体的偏聚，利于先共析铁素体的形成。在炼钢过程中，Si还可以作为脱氧剂和还原剂加入。然而，钢中过高的硅会很大程度恶化钢板表面质量，并降低钢的塑性和韧性。本发明中采用低硅成分设计，硅含量为0～0.10％。
Mn：锰是典型的奥氏体稳定化元素，能够显著提高钢的淬透性，并起到固溶强化和细晶强化的作用，提高钢板强度，并可显著推迟珠光体转变。锰在炼钢过程中还可作为脱氧剂和脱硫剂加入，能够很大程度上消除硫在钢中的有害影响，提高钢板综合性能。本发明中选定锰含量为1.8％～2.5％。
Als：铝对临界区加热时奥氏体形态的影响与Si相似，即铝也促使马氏体呈纤维状形态，铝还可以形成AlN析出，起到一定的细化晶粒作用。本发明中Als的范围为0.020％～0.040％。
P：一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，降低钢板的塑性、韧性、焊接性等。而另一方面，磷具有很强的固溶强化作用，能够显著提高钢板的强度。本发明中磷作为有害元素，含量为0～0.025％。
S：硫通过形成MnS等硫化物夹杂，成为裂纹的起点而使加工性能恶化，因此含量越少越好，将其上限定为0.003％。
V：钒是低碳微合金钢中最常用最有效的强化元素之一，它具有显著的析出强化和细晶强化的作用，而钒的作用主要通过与碳、氮形成析出物来实现，尤其是其与氮形成的VN析出能够很大程度提高钢板的强度。本发明中钒的最优范围为0.07％～0.15％。
Nb：铌在钢中主要起细晶强化、析出强化等作用。在高温时，铌以固溶状态存在于奥氏体中，能够抑制奥氏体晶粒长大及热变形过程中静态和动态再结晶，并提高再结晶终止温度，同时，铌与碳和氮结合形成小的碳氮化物也可延迟再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，具有明显细晶强化和析出强化效果。本发明中铌含量的最优范围在0.03％～0.07％之间。
N：一般情况下，钢中的氮是有害元素，主要通过淬火时效和应变时效照成的。而本发明中加入一定含量的氮元素主要目的是与V元素配合，通过两者形成的VN析出，起到细晶强化和析出强化的作用，本发明中氮含量的最优范围在0.01％～0.025％之间。
RE：稀土具有强的脱氧、脱硫能力，形成的球状稀土硫化物或硫氧化物取代了长条状硫化锰夹杂，可提高钢板的塑性和各向异性。稀土与钢中其它杂质元素具有强的亲和力，可降低钢中的硫、氧、磷、氢等元素含量，消除其有害作用。同时，稀土还能够推迟奥氏体转变。本发明中稀土的含量为0.003％～0.01％。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中，共包含A、B、C、D、E 5个具体实施例；5个具体实例的生产工艺过程如下：
将80～120mm厚的铸坯加热到1140～1180℃，保温1～2小时，然后进行两阶段控制轧制，控制未再结晶区压下率大于90％，终轧温度为920～960℃，终轧后采用超快速冷却模式，冷却速度＞100℃/s，将钢板冷却至480～550℃后空冷至室温。
酸洗前对钢板进行拉矫，拉矫延伸率为1.5％～2.5％，酸洗液为浓度为100～180g/l的盐酸；酸洗过程中，钢板穿行速度为40～60m/min，酸洗过程采用带张力酸洗，张力为10～30KN，成品钢板的厚度为2.0～5.0mm。
5个具体实施例的钢板化学成分、热轧及酸洗时的工艺制度及成品钢板的组织及性能检测结果分别如表1-3所示。
表1各实施例中钢板的化学成分(wt，％)
表2各实施例钢板生产时的工艺制度
表3各实施例成品钢板的组织及力学性能参数检测结果
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.综合性能优良的高屈服强度热轧酸洗钢板，其特征在于，热轧酸洗钢板的化学成分为按质量百分数为：C 0.078％～0.08％、Si≤0.10％、Mn 2.13％～2.5％、P≤0.025％、Als0.020％～0.040％、Nb 0.03％～0.07％、V 0.07％～0.15％、RE 0.003％～0.01％、N0.021％～0.025％，S＜0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质；最终获得的热轧酸洗钢板的金相组织为单相超细针状铁素体组织；钢板拉伸曲线呈连续屈服，屈服强度＞650MPa，延伸率≥20％，n值≥0.14，扩孔率≥90％。
2.如权利要求1所述综合性能优良的高屈服强度热轧酸洗钢板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)热轧工艺：将80～120mm厚的铸坯加热到1140～1180℃，并保温1～2小时；采用两阶段控制轧制，未再结晶区压下率大于90％，终轧温度为920～960℃；终轧后采用超快速冷却模式，冷却速度＞100℃/s，将钢板冷却至480～550℃后卷取并空冷至室温；
(2)酸洗工艺：钢板冷却至室温后进行酸洗，酸洗前对钢板进行拉矫，拉矫延伸率为1.5％～2.5％，酸洗液为浓度为100～180g/l的盐酸；钢板穿行速度为40～60m/min，酸洗过程中为带张力酸洗，张力为10～30KN，成品钢板的厚度为2.0～5.0mm。
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