抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢及制造方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域,特别涉及一种抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢及制造方法。
背景技术
随着汽车行业及汽车工业的发展,汽车用钢的需求逐年增加。由铁素体和马氏体组成的双相钢具有优良的强塑性匹配和较高的加工硬化率,拉伸曲线无屈服平台,更易于成型。双相钢作为一种先进高强钢在高端汽车的应用比例逐年增加。基于汽车轻量化和安全性的需求,抗拉强度为780MPa级别的双相钢已逐步取代抗拉强度为600MPa级别的双相钢,成为汽车用钢市场需求的主流产品。抗拉强度为780MPa级别的双相钢大多是冷轧双相钢,其生产工艺较热轧工艺相比,增加了冷轧、退火等工艺,工艺较为繁琐。通过热轧工艺生产薄规格780MPa级别双相钢,实现“以热带冷”对于简化生产工序、节能减排和汽车工业的发展都具有重要的意义。在CSP产线,采用半无头轧制工艺生产薄规格热轧抗拉强度780MPa级双相钢可以实现汽车用双相钢的“以热带冷”。
专利201410651490.1公开了一种抗拉强度780MPa级热轧双相钢及生产方法,其在成分设计中添加了0.05~0.25%的Ti,Ti含量较高,会显著降低钢材的韧性;同时,钢中添加了一定量的B,虽然提高了钢材的淬透性,但添加不当也会降低钢材韧性。专利201610325330.7公布了一种Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢及其生产方法,其在成分设计中添加了高达0.2%的Si,会影响钢材的表面质量,此外,钢材的卷取温度为50~250℃,卷取温度较低,卷取机负荷增大,同时,会增加钢板的残余应力,影响板形。专利201610325222.X公布了一种Nb-Ti系780MPa级热轧双相钢及其生产方法,其C含量为0.06~0.09%,虽然保证了钢材的强度,但由于C含量相对较高,室温组织中铁素体含量为75~85%,在一定程度上会使得钢材断后伸长率降低,会降低钢材的冲压性能,同时,钢材的卷取温度为50~150℃,卷取温度较低,卷取机负荷增大。
综上,可以看出,抗拉强度780MPa级热轧双相钢虽然进行了相关的研究,但一些问题也逐渐凸显出来。比如成分设计中添加较高的Si,不利于改善钢材的表面质量。较低的卷取温度会增加卷取机负荷,不利于板形。更为重要的是,抗拉强度为780MPa级别,厚度规格薄至0.8mm且带卷头尾力学性能波动较小的热轧双相钢尚未见报道。
发明内容
针对现有技术存在的各种问题,本发明提供一种抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢及制造方法,采用C-Mn-Nb-Ti-Cr化学成分体系,在CSP热轧生产线上结合半无头轧制工艺,实现了抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢的低成本生产。本发明的技术方案如下:
一种抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢,所述热轧双相钢的化学成分按质量百分数为,C:0.04~0.058%,Si:0.05~0.1%,Mn:1.3~1.5%,Nb:0.025~0.035%,Ti:0.028~0.039%,Cr:0.5~0.6%,S:≤0.003%,P:≤0.012%,Als:0.02~0.05%,余量为Fe和不可避免的杂质。
所述双相钢组织为铁素体和马氏体,其中铁素体体积分数为82~93%,马氏体体积分数为7~18%,铁素体平均晶粒尺寸为2.5~4.5μm,马氏体平均晶粒尺寸为1.5~3μm。
所述双相钢厚度为0.8~2.0mm,屈服强度Rp0.2为430~550MPa,抗拉强度Rm为790~865MPa,屈强比0.54~0.64,断后伸长率A80为16~23%,应变硬化指数n>0.13,同一卷钢头部和尾部抗拉强度波动在12MPa之内,表面质量良好。
一种抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢的制造方法,包括以下工艺步骤:
(1)将经冶炼连铸后的薄板坯剪切成连铸坯,采用半无头工艺进行轧制,连铸坯直接进行加热,入炉温度为835~950℃,加热时间为15~35min,出炉温度为1140~1180℃;薄板坯的化学成分按质量百分数为,C:0.04~0.058%,Si:0.05~0.1%,Mn:1.3~1.5%,Nb:0.025~0.035%,Ti:0.028~0.039%,Cr:0.5~0.6%,S:≤0.003%,P:≤0.012%,Als:0.02~0.05%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)对薄板坯进行多道次精轧,开轧温度为1100~1170℃,总压下率为97~98.55%,终轧温度为790~815℃,得到厚度为0.8~2.0mm板带;
(3)对板带进行两阶段控制冷却,首先以8~15℃/s的冷却速度冷却至720~750℃,然后再以150~190℃/s的冷却速度冷却至330~400℃后进行卷取,得到抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢。
上述一种780MPa级极薄规格热轧双相钢的制造方法,其中:
所述步骤1中,薄板坯厚55~75mm,连铸坯长为70~275m。
所述步骤1中,在辊底式隧道炉内进行加热。
所述步骤2中,采用7机架精轧方式,前2道次平均压下率为51.57~56.8%,后5道次平均压下率为32.24~42.65%。
本发明的抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢及制造方法,与现有技术相比,有益效果如下:
1、钢中不添加贵重的(微)合金元素Mo、V等,充分利用廉价Ti元素的析出强化和细晶强化效果,减少了Nb的添加量,显著降低了(微)合金成本,添加微量的Si,避免红色氧化铁皮现象的发生,显著改善表面质量;
2、与采用低温卷取工艺生产的双相钢相比,会显著降低卷取机负荷,改善板形;
3、本发明的热轧双相钢由于采用了半无头轧制工艺,温度制度、变形制度等工艺参数的控制稳定,有利于保证热轧双相钢的力学性能的稳定性,使得带钢头尾抗拉强度波动不超过12MPa,为薄规格热轧高强度双相钢实现“以热代冷”奠定了基础。
附图说明
图1本发明实施例2制得的抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢的显微组织;
图2本发明实施例2制得的抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢的拉伸曲线;
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
一种抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢,其化学成分按质量百分数为,C:0.04%,Si:0.07%,Mn:1.36%,Nb:0.028%,Ti:0.031%,Cr:0.53%,S:0.003%,P:0.012%,Als:0.04%,余量为Fe和不可避免的杂质。
一种抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢的制造方法,包括以下工艺步骤:
(1)将经冶炼连铸后的55mm厚的薄板坯剪切成70m长的连铸坯,采用半无头工艺进行轧制,长的连铸坯直接进入辊底式隧道炉内进行加热,薄板坯入炉温度为835℃,加热时间为35min,出炉温度为1140℃;薄板坯的化学成分按质量百分数为,C:0.04%,Si:0.07%,Mn:1.36%,Nb:0.028%,Ti:0.031%,Cr:0.53%,S:0.003%,P:0.012%,Als:0.04%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)对薄板坯进行7机架精轧,开轧温度为1100℃,其中前两道次平均压下率为51.57%,后5道次平均压下率为42.65%,总压下率为98.55%,终轧温度为815℃,得到厚度为0.8mm的板带;
(3)对板带进行两阶段控制冷却,首先以15℃/s的冷却速度冷却至750℃,然后再以190℃/s的冷却速度冷却至400℃后进行卷取,得到780MPa级极薄规格热轧双相钢。
本实施例制得的厚度为0.8mm热轧双相钢组织为铁素体和马氏体,其中铁素体体积分数为93%,马氏体体积分数为7%,铁素体平均晶粒尺寸为2.5μm,马氏体平均晶粒尺寸为1.5μm;屈服强度Rp0.2为550MPa,抗拉强度Rm为865MPa,屈强比0.64,断后伸长率A80为16%,应变硬化指数n=0.145,带钢头部和尾部抗拉强度波动12MPa,表面质量良好。
实施例2
一种抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢,其化学成分按质量百分数为,C:0.045%,Si:0.05%,Mn:1.3%,Nb:0.025%,Ti:0.028%,Cr:0.5%,S:0.0028%,P:0.011%,Als:0.027%,余量为Fe和不可避免的杂质。
一种抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢的制造方法,包括以下工艺步骤:
(1)将经冶炼连铸后的60mm厚的薄板坯剪切成140m长的连铸坯,采用半无头工艺进行轧制,长的连铸坯直接进入辊底式隧道炉内进行加热,薄板坯入炉温度为848℃,加热时间为18min,出炉温度为1150℃;薄板坯的化学成分按质量百分数为,C:0.045%,Si:0.05%,Mn:1.3%,Nb:0.025%,Ti:0.028%,Cr:0.5%,S:0.0028%,P:0.011%,Als:0.027%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)对薄板坯进行7机架精轧,开轧温度为1115℃,其中前两道次平均压下率为53.45%,后5道次平均压下率为37.91%,总压下率为98%,终轧温度为795℃,得到厚度为1.2mm的板带;
(3)对板带进行两阶段控制冷却,首先以10℃/s的冷却速度冷却至745℃,然后再以180℃/s的冷却速度冷却至390℃后进行卷取,得到780MPa级极薄规格热轧双相钢。
本实施例制得的厚度为1.2mm热轧双相钢显微组织如图1所示,其组织为铁素体和马氏体,其中铁素体体积分数为91%,马氏体体积分数为9%,铁素体平均晶粒尺寸为3.4μm,马氏体平均晶粒尺寸为1.8μm;屈服强度Rp0.2为510MPa,抗拉强度Rm为854MPa,屈强比0.60,断后伸长率A80为22.5%,应变硬化指数n=0.14,带钢头部和尾部抗拉强度波动8MPa,表面质量良好,热轧双相钢的拉伸曲线如图2所示。
实施例3
一种抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢,其化学成分按质量百分数为,C:0.053%,Si:0.1%,Mn:1.5%,Nb:0.035%,Ti:0.037%,Cr:0.6%,S:0.0029%,P:0.011%,Als:0.02%,余量为Fe和不可避免的杂。
一种抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢的制造方法,包括以下工艺步骤:
(1)将经冶炼连铸后的60mm厚的薄板坯剪切成210m长的连铸坯,采用半无头工艺进行轧制,长的连铸坯直接进入辊底式隧道炉内进行加热,薄板坯入炉温度为900℃,加热时间为25min,出炉温度为1170℃;薄板坯的化学成分按质量百分数为,C:0.053%,Si:0.1%,Mn:1.5%,Nb:0.035%,Ti:0.037%,Cr:0.6%,S:0.0029%,P:0.011%,Als:0.02%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)对薄板坯进行7机架精轧,开轧温度为1160℃,其中前两道次平均压下率为53.36%,后5道次平均压下率为34.28%,总压下率为97%,终轧温度为805℃,得到厚度为1.6mm的板带;
(3)对板带进行两阶段控制冷却,首先以12℃/s的冷却速度冷却至730℃,然后再以160℃/s的冷却速度冷却至350℃后进行卷取,得到抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢。
本实施例制得的厚度为1.6mm热轧双相钢组织为铁素体和马氏体,其中铁素体体积分数为88%,马氏体体积分数为12%,铁素体平均晶粒尺寸为4.1μm,马氏体平均晶粒尺寸为2.2μm;屈服强度Rp0.2为450MPa,抗拉强度Rm为815MPa,屈强比0.55,断后伸长率A80为20%,应变硬化指数n=0.15,带钢头部和尾部抗拉强度波动10MPa,表面质量良好。
实施例4
一种抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢,其化学成分按质量百分数为,C:0.058%,Si:0.08%,Mn:1.45%,Nb:0.03%,Ti:0.039%,Cr:0.57%,S:0.003%,P:0.009%,Als:0.05%,余量为Fe和不可避免的杂质。
一种抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢的制造方法,包括以下工艺步骤:
(1)将经冶炼连铸后的75mm厚的薄板坯剪切成275m长的连铸坯,采用半无头工艺进行轧制,长的连铸坯直接进入辊底式隧道炉内进行加热,薄板坯入炉温度为950℃,加热时间为15min,出炉温度为1180℃;薄板坯的化学成分按质量百分数为,C:0.058%,Si:0.08%,Mn:1.45%,Nb:0.03%,Ti:0.039%,Cr:0.57%,S:0.003%,P:0.009%,Als:0.05%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)对薄板坯进行7机架精轧,开轧温度为1170℃,其中前两道次平均压下率为56.8%,后5道次平均压下率为32.24%,总压下率为97.33%,终轧温度为790℃,得到厚度为2.0mm的板带;
(3)对板带进行两阶段控制冷却,首先以8℃/s的冷却速度冷却至720℃,然后再以150℃/s的冷却速度冷却至330℃后进行卷取,得到抗拉强度780MPa级极薄规格热轧双相钢。
本实施例制得的厚度为2.0mm热轧双相钢组织为铁素体和马氏体,其中铁素体体积分数为82%,马氏体体积分数为18%,铁素体平均晶粒尺寸为4.5μm,马氏体平均晶粒尺寸为3μm;屈服强度Rp0.2为430MPa,抗拉强度Rm为790MPa,屈强比0.54,断后伸长率A80为23%,应变硬化指数n=0.135,带钢头部和尾部抗拉强度波动5MPa,表面质量良好。