CN109811264A

CN109811264A - 抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法

Info

Publication number: CN109811264A
Application number: CN201910232854.5A
Authority: CN
Inventors: 张功庭; 郑之旺; 杨晓东; 张增枢
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2019-05-28
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: CN109811264B

Abstract

本发明公开了一种抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，属于钢板生产技术领域，包括以下步骤：铁水脱硫、转炉冶炼、LF精炼、连铸、热连轧；所述热连轧具体为板坯加热、粗轧、精轧、层流分段冷却、卷取、堆垛缓冷；所述钢板的化学成分按质量百分比计为：C 0.06～0.10％，Si 0.20～0.30％，Mn 1.30～1.70％，P≤0.020％，S≤0.010％，Nb 0.040～0.060％，N≤0.0060％，Al 0.015～0.060％，余量为Fe和不可避免杂质。本发明方法通过将层流分段冷却与带钢速度结合，对冷却时间进行精准控制，使得制备得到的钢板性能稳定。

Description

抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法

技术领域

本发明属于钢板生产技术领域，具体涉及一种抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法。

背景技术

随着汽车轻量化的发展，汽车用钢铁材料也向高强化、高可加工性、高耐蚀和美观等方向发展。对于汽车底盘件或内部结构件用热轧板、酸洗板或热镀锌板，不仅要求具有较高的强度，而且根据零件成形特性(冲压、翻边、弯曲、扩孔等)，还具备良好的扩孔性能。

当前，针对抗拉强度600MPa级的高扩孔形热轧钢板和酸洗板的制备方法已有相关报道，但是均存在一定的问题。如：CN200910053943.X公开了一种Nb、Ti复合微合金化高扩孔钢热轧钢板，冶炼需Ca处理，热轧后采用分段式层流冷却，最后一段以70～150℃/s冷却至300～500℃并卷取。该工艺冶炼需Ca处理，第二段冷速过快，造成冶炼过程控制复杂化，组织内应力大，影响板形。CN201610898760.8公开了一种高扩热轧钢板生产方法，热轧采用恒速轧制，轧后采用两段式冷却，第一段超快冷80-220℃/s(侧喷，并配备风机)，第二段加密冷却40-140℃/s，空冷段距F7轧机30-40m间移动，空冷段温度为680-740℃，空冷时间为8-12s；最后在400-450℃卷取。该工艺空冷段按固定距离控制，受轧制速度的影响，极易造成空冷段不受控制，造成成品性能波动。CN201711080418.8公开了一种抗拉强度不低于580MPa的高扩孔热轧酸洗板，其层流冷却工艺中采用双段冷却方式，以不低于22℃/s的冷却速度快速冷却650～700℃，然后空冷7～12s，随后以不低于18℃/s的冷却速度快速冷却至430～500℃；所述卷取的卷取温度为430～500℃；所述缓慢冷却为卷取后缓慢冷却至280～350℃，再自然冷却至40℃以下。该工艺空冷段没有与带钢速度联系，不易通过空冷精确控制钢的显微组织。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：现有抗拉强度不小于600MPa的高扩孔热轧板和酸洗板的板形不良、组织和性能不均匀。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供了一种抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，包括以下步骤：铁水脱硫、转炉冶炼、LF精炼、连铸、热连轧；所述热连轧具体为板坯加热、粗轧、精轧、层流分段冷却、卷取、堆垛缓冷；所述钢板的化学成分按质量百分比计为：C 0.06～0.10％，Si 0.20～0.30％，Mn 1.30～1.70％，P≤0.020％，S≤0.010％，Nb 0.040～0.060％，N≤0.0060％，Al 0.015～0.060％，余量为Fe和不可避免杂质。

其中，上述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，所述板坯加热时间t₁＝130+(800-T₁)×0.05min，T₁为板坯入加热炉前的温度，板坯出炉的温度1220～1240℃。

其中，上述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，所述粗轧后的板坯厚度为36～42mm；精轧采用7架轧机组恒速轧制，末机架带钢速度v为5～11m/s，终轧温度为860～900℃。

其中，上述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，所述层流分段冷却为前段采用90～180℃/s速度冷却1～3s后，空冷时间t₂＝54.4/v秒，然后以30～50℃/s速度冷却到480～520℃卷取，v为5～11m/s；所述堆垛缓冷是指将卷取后的钢板以0.1～0.5℃/s速度冷却至室温。

其中，上述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，热连轧后还包括酸洗步骤，所述酸洗具体为：开卷、拉矫、酸洗槽酸洗、漂洗、烘干、涂油、卷取。

其中，上述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，所述拉矫的延伸率为1.1～1.5％。

其中，上述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，所述酸洗槽为3个，槽中HCl浓度分别为60±5g/L、90±5g/L、120±5g/L，酸液的温度均为60～80℃，钢板在酸洗槽中的运行速度为70～90m/min。

其中，上述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，酸洗后还包括连续热镀锌步骤，所述连续热镀锌具体为：开卷、脱脂清洗、加热、均热、缓冷、快冷、镀锌、气刀吹扫、水淬、光整、拉矫。

其中，上述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，所述均热温度为780～820℃，优选的，均热温度为800～820℃；均热时间为60～100s。

其中，上述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢的制备方法，所述钢板在镀锌时的运行速度为70～120m/min；缓冷速度为5～10℃/s，缓冷终点温度为640～660℃；快冷速度为30～50℃/s，快冷终点温度为445～470℃；锌液的温度为455～465℃；气刀吹扫后的温度为280～300℃；光整及拉矫延伸率为0.6～1.2％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明方法通过将层流分段冷却与带钢速度结合，对冷却时间进行精准控制，使得制备得到的钢板性能稳定。

(2)本发明通过对退火均热温度以及时间的控制，制备得到了高扩孔率的热镀锌板。

(3)本发明提出了一种抗拉强度不小于600MPa的高扩孔热轧板、酸洗板及热基镀锌钢板一体化制备方法，该方法可广泛应用于热连轧、热轧酸洗线和连续热镀锌生产线制备抗拉强度600MPa的高扩孔钢板，热轧态、酸洗态和热镀锌态下的性能一致性良好。

附图说明

图1为抗拉强度不小于600MPa的高扩孔热轧板、酸洗板、热镀锌板一体化制备工艺流程图。

图2为实施例1制备的热轧钢板显微组织。

图3为实施例1制备的酸洗钢板显微组织。

图4为实施例1制备的热镀锌钢板显微组织。

图5为对比例1制备的热轧钢板显微组织。

具体实施方式

具体的，一种抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，包括以下步骤：铁水脱硫、转炉冶炼、LF精炼、连铸、热连轧；所述热连轧具体为板坯加热、粗轧、精轧、层流分段冷却、卷取、堆垛缓冷；所述钢板的化学成分按质量百分比计为：C 0.06～0.10％，Si0.20～0.30％，Mn 1.30～1.70％，P≤0.020％，S≤0.010％，Nb 0.040～0.060％，N≤0.0060％，Al 0.015～0.060％，余量为Fe和不可避免杂质。

C含量范围的选择主要考虑强度、成形性和焊接性能的匹配，如果C含量低于0.06％，降低贝氏体中碳含量，影响其强度；若高于0.10％，则钢板的成形性和焊接性将降低，同时不利于低强度级别性能控制，因此，C含量为0.06～0.10％，优选为0.07～0.08％。

Si主要起固溶强化作用，高于0.50％将影响镀层质量，优选为0.20～0.30％。

Mn主要是以固溶强化形式提高强度并且与硫结合成MnS，防止因FeS所造成的热裂纹，Mn含量过高，会影响钢的焊接性能，因此，Mn含量为1.30～1.70％，优选为1.40～1.60％。

P、S作为残留元素存在。

Al主要是作为脱氧元素添加的，要实现完全脱氧，其含量要求在0.015％以上，但过高的铝将影响钢的焊接性能及铸坯夹杂物控制，因此，Al含量选择为0.015％～0.060％为宜。

微合金Nb加入是为了通过提高奥氏体再结晶温度，从而有效地细小晶粒，同时与C、N元素结合形成Nb(C,N)强化铁素体基体，从而实现高强度目的，根据其强度级别要求，Nb含量为0.040～0.060％，优选为0.045～0.055％。

本发明抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法热轧步骤中，板坯尽可能采用热送热装，节约能耗成本，板坯加热温度满足t₁(min)＝130+(800-T₁)×0.05，T₁为板坯入炉前温度。精轧采用恒速轧制，末机架带钢速度v根据轧制厚度控制在5m/s～11m/s，层流分段冷却方式前段采用90～180℃/s快速冷却以避免奥氏体粗化，空冷t₂(t₂＝54.4/v)s以促进铁素体形成，然后以30～50℃/s冷却(在满足迅速进入贝氏体转变区条件下，尽可能降低冷速率，以降低组织内应力和改善冷却均匀性对组织和性能的影响)到480～520℃卷取，并将卷送入缓冷坑以0.1～0.5℃/s速度冷却到室温(提高性能均匀性，降低组织内应力)。

本发明抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法热镀锌步骤中，退火均热温度太低或退火均热时间太短，晶粒更细或铁素体在结晶不完全，表现强度高，塑性差；退火均热温度太高或退火均热时间长，铁素体晶粒易粗化，表现强度下降。因此，为了获得适合的铁素体和奥氏体两相比例，退火均热温度控制在80～820℃，优选的，均热温度为800～820℃；均热时间为60～100s。

另外，在连续热镀锌过程中，根据带钢规格不同，为保证其镀锌的质量，其带速是稳定的，即退火均热时间是固定的。

为了避开珠光体转变区，控制快冷速度为30～50℃/s，快冷终点温度与锌液温度匹配，控制在445～470℃。

本发明提供了一种抗拉强度不小于600MPa的高扩孔热轧板、酸洗板及热基镀锌钢板一体化制备方法(工艺流程见图1)，在本发明的成分及制备方法的结合下，可制备同强度级别高扩孔型热轧板、酸洗板和热镀锌钢板，屈服强度为460～570MPa，抗拉强度为580～700MPa，断后伸长率≥16％，扩孔率≥80％。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

高扩孔钢成分(质量百分比)为：C 0.07，Si 0.25，Mn 1.49，P 0.009，S 0.002，Nb0.046，Al 0.042，N 0.0034。

一种热镀锌钢板的生产方法，按通常铁水脱硫、转炉冶炼、LF精炼工艺，经连铸成连铸板坯，将温度为620℃的板坯热送热装入加热炉内，加热时间为139min，出钢温度为1232℃。板坯经5道次可逆轧机轧制成38mm，进入7机架精轧连轧机组，终轧温度为886℃，轧制成品厚度为2.52mm，末机架带钢速度为8.9m/s；轧后以124℃/s冷却1.4s后空冷6.1s，再以46℃/s冷却到500℃卷取，钢卷最后送入缓冷坑中以0.43℃/s缓冷到室温。得到的板形和性能均匀的热轧板，其屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、扩孔率分别为528MPa、635MPa、18.0％、136％，显微组织为铁素体和贝氏体(典型组织形貌见图2)，铁素体平均晶粒尺寸为4.8μm，贝氏体相对体积分数为8.7％。

将热轧卷进行酸洗，其工艺为：开卷-拉矫-酸洗槽酸洗-漂洗-烘干-涂油-卷取。关键工艺控制参数为：拉矫延伸率为1.3％，酸洗工艺段带钢速度按85m/min恒速控制，3个酸洗槽游离酸HCl浓度分别按61g/l、92g/l和118g/l控制，酸液温度控制在74℃。带钢经漂洗后，在116℃烘干机内烘干，最后按单面500mg/m²进行涂油后卷取。得到酸洗后试验卷的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、扩孔率分别为537MPa、642MPa、18.0％、128％，显微组织为铁素体和贝氏体(典型组织形貌见图3)，铁素体平均晶粒尺寸为4.6μm，贝氏体相对体积分数为8.6％。

将酸洗后钢卷进行连续热镀锌处理，其工艺为开卷-脱脂清洗-加热-匀热-缓冷-快冷-镀锌-气刀吹扫-水淬-平整-拉矫-成品包装。关键工艺控制参数为：退火均热温度813℃，均热时间85s，缓冷终点温度652℃(缓冷速度为7℃/s)，快冷终点温度458℃(快冷速度为41℃/s)，锌液温度460℃，气刀吹扫后温度为287℃；光整及拉矫延伸率为0.8％。得到热镀锌钢卷的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、扩孔率分别为516MPa、604MPa、18.9％、95％，显微组织为铁素体和贝氏体(典型组织形貌见图4)，铁素体平均晶粒尺寸为6.8μm，贝氏体相对体积分数为9.2％。

实施例2

方法同实施例1，工艺、成品组织和性能差异分别见表1～表4。

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

对比例1

成分及热轧工艺同实施例1，不同的是，层冷中间空冷后，以80℃/s冷却到500℃卷取，然后以6.8℃/s冷却到室温。其热轧后的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、扩孔率见表3。热轧卷出现异常的马氏体组织(见图5)，在酸洗机组开卷后，由于板形不良而退卷。

对比例2

成分及热轧工艺同实施例1，不同的是，层流分段冷却未根据带钢速度进行控制，而是采用固定位置开层流水，(1)带钢速度v为5.5m/s的带钢，其热轧后的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、扩孔率见表3。(2)带钢速度v为10.2m/s的带钢，其热轧后的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、扩孔率见表3。从表3可以看出，相同的空冷条件下，不同速度的带钢热轧性能波动大；只有根据带钢速度确定冷却时间，才能制备得到性能稳定的热轧钢板。

对比例3

成分、热轧工艺、酸洗工艺和热镀锌工艺同实施例1，不同的是，热镀锌过程中的退火均热温度对成品性能的差异，(1)退火均热温度为760℃，其热镀锌后的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、扩孔率见表3。(2)退火均热温度为830℃，其热镀锌后的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、扩孔率见表3。从表3可以看出，需匹配合适的退火均热温度才能获得高扩孔率的热镀锌钢板。

表1各实施例高扩孔钢的化学成分(质量百分比，％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Nb	Al	N
									1	0.07	0.25	1.49	0.009	0.002	0.046	0.042	0.0034
2	0.06	0.21	1.35	0.010	0.005	0.042	0.036	0.0023
									3	0.10	0.30	1.68	0.012	0.005	0.057	0.038	0.0026
4	0.07	0.22	1.70	0.010	0.008	0.051	0.040	0.0027
									5	0.07	0.27	1.51	0.011	0.006	0.052	0.052	0.0029
6	0.07	0.26	1.55	0.011	0.007	0.049	0.049	0.0030

表2各实施例的关键工艺参数

表3各实施例钢的性能

表4各实施例钢的显微组织

Claims

1.抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：铁水脱硫、转炉冶炼、LF精炼、连铸、热连轧；所述热连轧具体为板坯加热、粗轧、精轧、层流分段冷却、卷取、堆垛缓冷；所述钢板的化学成分按质量百分比计为：C 0.06～0.10％，Si 0.20～0.30％，Mn 1.30～1.70％，P≤0.020％，S≤0.010％，Nb 0.040～0.060％，N≤0.0060％，Al 0.015～0.060％，余量为Fe和不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，其特征在于，所述板坯加热时间t₁＝130+(800-T₁)×0.05min，T₁为板坯入加热炉前的温度，板坯出炉的温度1220～1240℃。

3.根据权利要求1所述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，其特征在于，所述粗轧后的板坯厚度为36～42mm；精轧采用7架轧机组恒速轧制，末机架带钢速度v为5～11m/s，终轧温度为860～900℃。

4.根据权利要求1所述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，其特征在于：所述层流分段冷却为前段采用90～180℃/s速度冷却1～3s后，空冷时间t₂＝54.4/v秒，然后以30～50℃/s速度冷却到480～520℃卷取，v为5～11m/s；所述堆垛缓冷是指将卷取后的钢板以0.1～0.5℃/s速度冷却至室温。

5.根据权利要求1～4任一项所述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，其特征在于，热连轧后还包括酸洗步骤，所述酸洗具体为：开卷、拉矫、酸洗槽酸洗、漂洗、烘干、涂油、卷取。

6.根据权利要求5所述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，其特征在于，所述拉矫的延伸率为1.1～1.5％。

7.根据权利要求5所述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，其特征在于，所述酸洗槽为3个，槽中HCl浓度分别为60±5g/L、90±5g/L、120±5g/L，酸液的温度均为60～80℃，钢板在酸洗槽中的运行速度为70～90m/min。

8.根据权利要求5～7任一项所述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，其特征在于，酸洗后还包括连续热镀锌步骤，所述连续热镀锌具体为：开卷、脱脂清洗、加热、均热、缓冷、快冷、镀锌、气刀吹扫、水淬、光整、拉矫。

9.根据权利要求8所述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢板的制备方法，其特征在于，所述均热温度为780～820℃，优选的，均热温度为800～820℃；均热时间为60～100s。

10.根据权利要求8所述抗拉强度不小于600MPa的高扩孔钢的制备方法，其特征在于，所述钢板在镀锌时的运行速度为70～120m/min；缓冷速度为5～10℃/s，缓冷终点温度为640～660℃；快冷速度为30～50℃/s，快冷终点温度为445～470℃；锌液的温度为455～465℃；气刀吹扫后的温度为280～300℃；光整及拉矫延伸率为0.6～1.2％。