CN109355484B - 薄规格700MPa级超高强热轧黑皮钢带的生产工艺 - Google Patents

薄规格700MPa级超高强热轧黑皮钢带的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种薄规格700MPa级超高强热轧黑皮钢带的生产工艺，其包括粗轧、精轧、冷却和卷取工序，所述精轧工序中，精轧入口温度1030～1100℃，终轧温度830～880℃；所述冷却工序，钢带经层流冷却快冷到750～790℃，经过中间空冷，再经层流冷却快冷到卷取温度；所述卷取工序，卷取温度为600～650℃。本工艺所得热轧黑皮钢带的延伸率不低于22%，强塑积不低于16GMPa%，具有更好的冷成形性能，适合生产客车骨架、货车边梁、贯穿梁等冷弯成型薄壁型钢，在省去酸洗化学除锈和机械除锈工序情况下满足其力学性能和涂装表面质量要求。本工艺生产的热轧黑皮钢带用来替代Q345B，在提高车身强度的同时，能降低使用钢板厚度，减轻整车重量，减少车辆燃油消耗。

Description

薄规格700MPa级超高强热轧黑皮钢带的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种热轧钢带的生产工艺，尤其是一种薄规格700MPa级超高强热轧黑皮钢带的生产工艺。
背景技术
随着汽车市场对节能、环保、安全、舒适等要求的提高，汽车车身轻量化成为当今汽车技术发展的重要发展方向。由于高强钢和超高强钢在减轻车身重量的同时，还能提高汽车车身的结构强度及能量吸收能力，因此高强钢和超高强钢在汽车上的应用越来越广泛。截至目前为止，高强钢和超高强钢仍然是最经济、最有效的轻量化途径之一。随着国内汽车车身轻量化的持续进行，超高强钢在国产汽车上的应用越来越广泛。
随着汽车行业的发展，国内商用车轻量化发展，越来越多商用车为了减轻重量，其结构采用700MPa级1.5～4mm薄壁冷弯型钢结构设计替代Q235、Q345等普通结构钢，以客车骨架为例，采用了700MPa方矩形焊管，在焊管冷弯成型过程中，强度有所升高，而延伸率大幅度下降，以“圆变方”成型为例，钢带成型为方矩形管后延伸率平均降低40～50%，为保证700MPa级焊管达到客车厂≥10%的要求，热轧钢带的延伸率应不低于22%，强塑积不低于16GMPa%。一般低合金高强钢强塑积只有12GPa%左右，当强度提高到500MPa以上时，延伸率很低。例如宝钢的3～16mm厚度汽车大梁用高强钢，热轧产品延伸率平均为20～22%；通常厚度小于3mm的产品延伸率还要低一些。商用车要求热轧黑皮冷弯产品表面氧化铁皮致密，在不除锈情况下不得有影响涂漆质量的缺陷，目前背景技术生产的产品很难满足上述要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高延伸率的薄规格700MPa级超高强热轧黑皮钢带的生产工艺。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括粗轧、精轧、冷却和卷取工序，所述精轧工序中，精轧入口温度1030～1100℃，终轧温度830～880℃；所述冷却工序，钢带经层流冷却快冷到750～790℃，经过中间空冷，再经层流冷却快冷到卷取温度；所述卷取工序，卷取温度为600～650℃。
本发明所述钢带的厚度规格为1.5mm～4.0mm。所述钢带的延伸率不低于22%，强塑积不低于16GMPa%。所述钢带的氧化铁皮厚度≤10μm，FeO占氧化铁皮总重量的15%～28%、Fe3O4占70%～83%。
本发明所述钢带成分的质量百分含量为：C 0.05%～0.08%，Cr 0%～0.60%，Mn+Cr1.20%～1.80%，S≤0.005%，P≤0.022%，Si≤0.25%，Ti 0.07%～0.12%，Nb 0%～0.05%，Nb+Ti0.095%～0.170%，Als 0.015%～0.050%，其余为铁和不可避免的杂质。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过TMCP控轧后采用多段冷却控制，提高铁素体转变比例，提高钢的强塑积；所得热轧黑皮钢带的延伸率不低于22%，强塑积不低于16GMPa%，具有更好的冷成形性能，适合生产客车骨架、货车边梁、贯穿梁等冷弯成型薄壁型钢，在省去酸洗化学除锈和机械除锈工序情况下满足其力学性能和涂装表面质量要求。
本发明成分中采用以Cr成分带代Mn成分以降低氧化铁皮厚度，氧化铁皮厚度与原始工艺相比减薄了28%左右，氧化铁皮厚度≤10μm，FeO占总比例的15%～28%、Fe3O4占70%～83%。FeO和Fe3O4的合理比例保证氧化铁皮的黏附性，保证在随后的深加工过程中不会因弯曲而发生脱皮和破裂。
本发明生产的热轧黑皮钢带用来替代Q345B，在提高车身强度的同时，降低使用钢板厚度，减轻整车重量，减少车辆燃油消耗，对于商用车的轻量化有着重要意义。本发明产品表面氧化铁皮致密，成型加工过程中不易剥落，可改善加工作业环境，可直接涂装，在省去是酸洗化学除锈和机械除锈污染环境的工序情况下满足其力学性能和涂装表面质量要求。本发明产品满足生产客车骨架、货车边梁、贯穿梁等冷弯成型薄壁型钢力学性能要求。使用本发明产品有利于减轻车身重量，燃油消耗降低，有利减少汽车尾气排放，在下游加工过程中省去是酸洗化学除锈和机械除锈工序环境污染，实现产品的绿色制造。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本薄规格700MPa级超高强热轧黑皮钢带的生产工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序；各工序工艺如下所述：（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：为了抑制氧化铁皮增厚采用不同含量的Cr 0%～0.60%等量替代部分Mn；同时采用不同含量Nb 0%～0.05%等量替换Ti保证产品的综合机械性能。控制成分的质量百分含量为：C0.05%～0.08%，Cr 0%～0.60%，Mn+Cr 1.20%～1.80%，S≤0.005%，P≤0.022%，Si≤0.25%，Ti0.07%～0.12%，Nb 0%～0.05%，Nb+Ti 0.095%～0.170%，Als 0.015%～0.050%，其余为铁和不可避免的杂质。
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度180～230mm的钢坯。
（3）加热工序：经过步进式加热炉加热，在加热炉的总驻炉时间为180～240分钟，加热炉均热段加热温度1280～1320℃，均热时间35～48分钟。
（4）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧（单道次高压水除鳞），所得中间坯料厚度30～36mm，经热卷箱卷取头尾颠倒后达到降低头尾温度差的目的。
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为1.5mm～4.0mm的钢带，精轧入口温度1030～1100℃，终轧温度830～880℃。
（6）冷却工序：钢带经层流前部粗调段快冷到750～790℃；经过中间空冷，受层冷长度限制空冷时间为3～8秒；再经层流后部精调段快冷到卷取温度。
（7）卷取工序：卷取温度为600～650℃，卷取后即可得到所述的黑皮钢带。所得钢带的力学性能见表1。
表1：所得黑皮钢带的力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE002
实施例1：本超高强热轧黑皮钢带的生产工艺具体如下所述。
经过转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸工序，所得钢坯化学成分的质量百分含量为：C0.07%、Mn 1.15%、Cr 0.20%，Mn+Cr 1.35%、S 0.003%、P 0.014%、Si 0.21%、Als 0.032%、Nb0.015%、Ti 0.105%，Nb+Ti 0.120%，其余为铁和不可避免的杂质；钢坯厚度200mm。在加热炉的总驻炉时间200分钟，均热段加热温度1300℃，均热时间40分钟。经粗轧、精轧后，轧成厚度为2.5mm的钢带；中间坯料厚度30mm，进精轧温度1070℃，终轧温度860℃。钢带先快冷到770℃，再中间空冷5秒，最后快冷到610℃进行卷取。本实施例所得黑皮钢带力学性能见表2。
表2：实施例1所得黑皮钢带的力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE004
本实施例所得黑皮钢带：氧化铁皮厚度7～9μm，FeO占总比例的20%左右，Fe3O4占78%左右。所得黑皮钢带在下游加工经过“圆变方”成型后成方矩形焊管，抗拉强度达到830MPa，屈服强度800MPa，延伸率13%，达到了QStE700TM性能要求，直接涂装，用于某客车骨架。
实施例2：本超高强热轧黑皮钢带的生产工艺具体如下所述。
经过转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸工序，所得钢坯化学成分的质量百分含量为：C0.07%、Mn 1.10%、Cr 0.50%、Mn+Cr 1.60%、S 0.003%、P 0.012%、Si 0.08%、Als 0.032%、Nb0.050%、Ti 0.07%，Nb+Ti 0.120%，其余为铁和不可避免的杂质；钢坯厚度230mm。在加热炉的总驻炉时间240分钟，均热段加热温度1280℃，均热时间48分钟。经粗轧、精轧后，轧成厚度为4.0mm的钢带；中间坯料厚度35mm，进精轧温度1030℃，终轧温度880℃。钢带先快冷到760℃，再中间空冷8秒，最后快冷到630℃进行卷取。本实施例所得黑皮钢带力学性能见表3。
表3：实施例2所得黑皮钢带的力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE006
本实施例所得黑皮钢带：氧化铁皮厚度8～10μm，FeO占总比例的28%左右，Fe3O4占70%。所得黑皮钢带在下游冷弯成型，直接涂装，用于某重工有限公司的冷链箱框架。
实施例3：本超高强热轧黑皮钢带的生产工艺具体如下所述。
经过转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸工序，所得钢坯化学成分的质量百分含量为：C0.05%、Mn 1.60%、Cr 0.03%，Mn+Cr 1.63%，S 0.002%、P 0.015%、Si 0.15%、Als 0.025%、Nb0.001%、Ti 0.12%，Nb+Ti 0.121%，其余为铁和不可避免的杂质；钢坯厚度180mm。在加热炉总驻炉时间180分钟，均热段加热温度1320℃，均热时间35分钟。经粗轧、精轧后，轧成厚度为1.5mm的钢带；中间坯料厚度36mm，进精轧温度控制在1100℃，终轧温度830℃。钢带先快冷到750℃，再中间空冷3秒，最后快冷到650℃进行卷取。本实施例所得黑皮钢带力学性能见表4。
表4：实施例3所得黑皮钢带的力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE008
本实施例所得黑皮钢带：氧化铁皮厚度6～8μm，FeO占总比例的18%左右，Fe3O4占80%左右。所得黑皮钢带在下游加工经过“圆变方”成型后成方矩形焊管，抗拉强度达到850MPa，屈服强度810MPa，延伸率12%，直接涂装，达到了QStE700TM性能要求，用于某客车骨架。
实施例4：本超高强热轧黑皮钢带的生产工艺具体如下所述。
经过转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸工序，所得钢坯化学成分的质量百分含量为：C0.08%、Mn 1.40%、Cr 0.25%，Mn+Cr 1.65%，S 0.002%、P 0.022%、Si 0.25%、Als 0.015%、Nb0.030%、Ti 0.080%，Nb+Ti 0.110%，其余为铁和不可避免的杂质；钢坯厚度200mm。在加热炉总驻炉时间200分钟，均热段加热温度1290℃，均热时间40分钟。经粗轧、精轧后，轧成厚度为3.0mm的钢带；中间坯料厚度30mm，进精轧温度控制在1040℃，终轧温度870℃。钢带先快冷到790℃，再中间空冷5秒，最后快冷到620℃进行卷取。本实施例所得黑皮钢带力学性能见表5。
表5：实施例4所得黑皮钢带的力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE010
本实施例所得黑皮钢带：氧化铁皮厚度6～8μm，FeO占总比例的18%左右，Fe3O4占80%左右。所得黑皮钢带在下游山东某冷弯型钢厂加工经过冷弯加工，直接涂装，用于挂车贯穿梁。
实施例5：本超高强热轧黑皮钢带的生产工艺具体如下所述。
经过转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸工序，所得钢坯化学成分的质量百分含量为：C0.06%、Mn 1.60%、Cr 0.04%，Mn+Cr 1.64%，S 0.005%、P 0.018%、Si 0.23%、Als 0.025%、Nb0.008%、Ti 0.095%，Nb+Ti 0.103%，其余为铁和不可避免的杂质；钢坯厚度210mm。在加热炉总驻炉时间220分钟，均热段加热温度1300℃，均热时间45分钟。经粗轧、精轧后，轧成厚度为2.0mm的钢带；中间坯料厚度32mm，进精轧温度控制1060℃，终轧温度850℃。钢带先快冷到770℃，再中间空冷4秒，最后快冷到640℃进行卷取。本实施例所得黑皮钢带力学性能见表6。
表6：实施例5所得黑皮钢带的力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE012
本实施例所得黑皮钢带：氧化铁皮厚度6～9μm，FeO占总比例的20%左右，Fe3O4占78%左右。所得黑皮钢带在下游山东某冷弯型钢厂加工经过冷弯加工，直接涂装，用于挂车贯穿梁。
实施例6：本超高强热轧黑皮钢带的生产工艺具体如下所述。
经过转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸工序，所得钢坯化学成分的质量百分含量为：C0.07%、Mn 1.00%、Cr 0.20%，Mn+Cr 1.20%、S 0.004%、P 0.012%、Si 0.13%、Als 0.044%、Nb0.04%、Ti 0.11%，Nb+Ti 0.150%，其余为铁和不可避免的杂质；钢坯厚度200mm。在加热炉的总驻炉时间210分钟，均热段加热温度1310℃，均热时间42分钟。经粗轧、精轧后，轧成厚度为2.0mm的钢带；中间坯料厚度30mm，进精轧温度1080℃，终轧温度870℃。钢带先快冷到780℃，再中间空冷4秒，最后快冷到630℃进行卷取。本实施例所得黑皮钢带力学性能见表7。
表7：实施例6所得黑皮钢带的力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE014
本实施例所得黑皮钢带：氧化铁皮厚度7～9μm，FeO占总比例的20%左右，Fe3O4占78%左右。所得黑皮钢带在下游加工经过“圆变方”成型后成方矩形焊管，抗拉强度达到805MPa，屈服强度730MPa，延伸率14%，达到了QStE700TM性能要求，直接涂装，用于某客车骨架。
实施例7：本超高强热轧黑皮钢带的生产工艺具体如下所述。
经过转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸工序，所得钢坯化学成分的质量百分含量为：C0.06%、Mn 1.30%、Mn+Cr 1.30%、S 0.003%、P 0.014%、Si 0.22%、Als 0.038%、Nb 0.050%、Ti0.12%，Nb+Ti 0.170%，其余为铁和不可避免的杂质；钢坯厚度190mm。在加热炉的总驻炉时间190分钟，均热段加热温度1300℃，均热时间38分钟。经粗轧、精轧后，轧成厚度为3.0mm的钢带；中间坯料厚度34mm，进精轧温度1090℃，终轧温度875℃。钢带先快冷到765℃，再中间空冷5秒，最后快冷到620℃进行卷取。本实施例所得黑皮钢带力学性能见表8。
表8：实施例7所得黑皮钢带的力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE016
本实施例所得黑皮钢带：氧化铁皮厚度8～10μm，FeO占总比例的23%左右，Fe3O4占75%。所得黑皮钢带在下游冷弯成型，直接涂装，用于某重工有限公司的冷链箱框架。
实施例8：本超高强热轧黑皮钢带的生产工艺具体如下所述。
经过转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸工序，所得钢坯化学成分的质量百分含量为：C0.06%、Mn 1.20%、Cr 0.60%，Mn+Cr 1.80%，S 0.002%、P 0.015%、Si 0.17%、Als 0.050%、Ti0.095%、Nb+Ti 0.095%，其余为铁和不可避免的杂质；钢坯厚度210mm。在加热炉总驻炉时间230分钟，均热段加热温度1305℃，均热时间40分钟。经粗轧、精轧后，轧成厚度为3.5mm的钢带；中间坯料厚度33mm，进精轧温度控制在1050℃，终轧温度840℃。钢带先快冷到775℃，再中间空冷6秒，最后快冷到600℃进行卷取。本实施例所得黑皮钢带力学性能见表9。
表9：实施例8所得黑皮钢带的力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE018
本实施例所得黑皮钢带：氧化铁皮厚度6～8μm，FeO占总比例的25%左右，Fe3O4占73%左右。所得黑皮钢带在下游加工经过“方变方”成型后成方矩形焊管，抗拉强度达到830MPa，屈服强度765MPa，延伸率22.3%，直接涂装，达到了QStE700TM性能要求，用于某客车骨架。

Claims (3)

1.一种高延伸率薄规格700MPa级超高强热轧黑皮钢带的生产工艺，其包括粗轧、精轧、冷却和卷取工序，其特征在于：所述精轧工序中，精轧入口温度1030～1100℃，终轧温度830～880℃；所述冷却工序，钢带经层流冷却快冷到750～790℃，经过中间空冷，空冷时间为3～8秒，再经层流冷却快冷到卷取温度；所述卷取工序，卷取温度为600～650℃；所述加热工序，加热炉均热段加热温度1280～1320℃，总驻炉时间为180～240分钟，均热时间35～48分钟；
所述钢带成分的质量百分含量为：C 0.05%～0.08%，Cr 0%～0.60%，Mn+Cr 1.20%～1.80%，S≤0.005%，P≤0.022%，Si≤0.25%，Ti 0.07%～0.12%，Nb 0%～0.05%，Nb+Ti 0.095%～0.170%，Als 0.015%～0.050%，其余为铁和不可避免的杂质；所述钢带的延伸率不低于22%，强塑积不低于16GMPa%。
2.根据权利要求1所述的高延伸率薄规格700MPa级超高强热轧黑皮钢带的生产工艺，其特征在于：所述钢带的厚度规格为1.5mm～4.0mm。
3.根据权利要求1或2所述的高延伸率薄规格700MPa级超高强热轧黑皮钢带的生产工艺，其特征在于：所述钢带的氧化铁皮厚度≤10μm，FeO占氧化铁皮总重量的15%～28%、Fe3O4占70%～83%。
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