CN109811267B - 一种屈服强度覆盖300～340Mpa级别的一钢多级冷轧低合金高强度钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种屈服强度覆盖300～340Mpa级别的一钢多级冷轧低合金高强度钢及其制造方法，其化学成分的重量百分含量为：C 0.05～0.09％，Si 0.02～0.06％，Mn 0.7～1.0％，P 0.010～0.025％，S≤0.01％，Al 0.020～0.090％，Nb 0.015～0.040％，N≤0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明通过合理的成分设计并匹配相应的制造工艺，达到采用一种炼钢成分同时获得屈服强度300MPa级和340MPa级的冷轧低合金高强度钢产品的目的，所得低合金高强钢的厚度规格为0.6～2.5mm，其力学性能屈服强度覆盖300～340MPa级别。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种汽车用屈服强度覆盖300～340Mpa
级别的一钢多级冷轧低合金高强度钢及其制造方法。
背景技术
随着汽车轻量化的发展，普通高强钢在汽车车身用材上的比例越来越高。低合金高强钢因其具有良好的成形性和较高的强度，被广泛应用在汽车的结构件、加强件、支撑件等零件上。
此外，汽车厂对不同级别、不同规格的冷轧低合金高强钢的需求较多，但对相同级别的钢订货量较少，每次订货一般在60吨以内，而钢铁企业组织生产1炉高强钢一般在200吨以上。因此，钢铁企业针对单个级别订单量少的生产组织特点，可以通过合理的成分设计和工艺参数，实现一种炼钢成分生产不同级别的钢产品，这样不仅满足了汽车厂对产品多性能、多规格的特殊需求，同时降低了钢铁企业的制造成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种汽车用屈服强度覆盖300～340Mpa级别的一钢多级冷轧低合金高强度钢及其制造方法，采用合理的成分涉及并匹配相应的热轧、酸轧、连退工艺，实现一种炼钢成分同时获得屈服强度300MPa级和340MPa级的冷轧低合金高强度钢。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种屈服强度覆盖300～340Mpa级别的一钢多级冷轧低合金高强度钢，其化学成分的重量百分含量为：C 0.05～0.09％，Si 0.02～0.06％，Mn 0.7～1.0％，P 0.010～0.025％，S≤0.01％，Al 0.020～0.090％，Nb 0.015～0.040％，N≤0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。
按上述方案，所述屈服强度覆盖300～340Mpa级别的一钢多级冷轧低合金高强度钢厚度为0.6～2.5mm，微观组织包括铁素体和珠光体，屈服强度300MPa级时，屈服强度为300～380MPa，抗拉强度380～480MPa，伸长率≥24％；屈服强度340MPa级时，屈服强度为340～420MPa，抗拉强度410～510MPa，伸长率≥22％。
本发明还提供上述屈服强度覆盖300～340Mpa级别的一钢多级冷轧低合金高强度钢的制造方法，其生产工序包括：高炉铁水→铁水脱硫→转炉冶炼→RH处理→连铸→热轧→酸洗连轧→连退退火→平整+拉矫→成品；
生产屈服强度300MPa级别产品的方法，其具体步骤为：
1)经常规冶炼后浇铸成坯，并对铸坯加热，其加热温度在1260～1300℃，并保温150～200min；
2)进行粗轧，控制粗轧温度在1080～1110℃；
3)进行精轧，控制终轧温度在870～900℃；
4)进行卷取，按照热轧成品厚度设定卷取温度：当成品厚度＜3mm，卷取温度616～624℃；当3mm≤成品厚度≤5mm，卷取温度596～604℃；当成品厚度＞5mm，卷取温度576～584℃；
5)经常规酸洗后进行冷轧，并控制冷轧压下率在55～82％；
6)进行连续退火，控制其退火温度在800～820℃，退火时间在70～120s，退火速度在120～180m/min；
7)进行缓冷+快速冷却方式进行冷却：先缓慢冷却至640～660℃，再快速冷却至420～440℃；
8)进行过时效处理，过时效处理温度在400～360℃；
9)进行终冷，其终冷温度为170～180℃；
10)进行平整，其采用平整+拉矫的模式进行，总延伸率在1.0～1.6％；
生产屈服强度340MPa级别产品的方法，其具体步骤为：
1)经常规冶炼后浇铸成坯，并对铸坯加热，其加热温度在1260～1300℃，并保温150～200min；
2)进行粗轧，控制粗轧温度在1080～1110℃；
3)进行精轧，控制终轧温度在890～910℃；
4)进行卷取，按照热轧成品厚度设定卷取温度：当成品厚度＜3mm，卷取温度616～624℃；当3mm≤成品厚度≤5mm，卷取温度596～604℃；当成品厚度＞5mm，卷取温度576～584℃；
5)经常规酸洗后进行冷轧，并控制冷轧压下率在55～82％；
6)进行连续退火，控制其退火温度在760～780℃，退火时间在65～115s，退火速度在140～200m/min；
7)进行缓冷+快速冷却方式进行冷却：先缓慢冷却至660～680℃，再快速冷却至410～430℃；
8)进行过时效处理，过时效处理温度在410～360℃；
9)进行终冷，其终冷温度为170～180℃；
10)进行平整，其采用平整+拉矫的模式进行，总延伸率在1.2～1.8％。
本发明中主要元素和工艺的作用及机理：
C：碳是钢中的基本元素，也是最经济、有效的强化元素，碳含量范围的选择主要考虑强度、成形性和焊接性能的匹配。但含量过高则降低了钢的塑性和冲击韧性，且容易产生中心偏析，对弯曲性能不利，恶化冷成型性和焊接性能。碳含量过低，为了达到预定强度，就需要添加大量合金弥补，增加合金成本。因此，C含量控制在0.05～0.09％。
Si：硅是固溶强化元素，是一种经济型强化元素，具有很强的固溶强化作用。随着硅含量的增加，钢的强度显著提高，塑性和冲击韧性明显下降，冷成型性和焊接性能下降。硅含量增加，硅元素容易在钢板表面形成致密的氧化层Mn2SiO4，严重影响材料的表面质量。因此，Si含量控制在0.02～0.06％。
Mn：锰是比较经济的强化元素，能提高钢板的抗拉强度，适度的提高淬透性，适量的锰既提高韧性又提高冷轧加工性能。另外锰可以同硫结合形成硫化锰，很大程度上降低硫造成的热脆性和冷脆性。因此，本发明设定锰含量为0.7～1.0％。
P：磷容易引起严重的偏析，降低钢板的韧性，导致发生脆断。但是磷的固溶强化能力强大，它溶于铁素体时能够取代铁原子形成置换固溶体，能使增加钢的塑性、韧性。因此，P含量控制在0.01～0.025％。
S：硫是有害元素。对材料的塑性、韧性不利，同时降低耐腐蚀性，因此必须严格限制硫含量，S含量控制在0.01％以下。
Al：铝与氮或氧生产成有效的细小弥散物而抑制晶粒长大，能获得更加细小的块状铁素体和珠光体团提高钢的强度和韧性。同时，铝也是优良的脱氧剂。因此，Al含量控制在0.020～0.090％。
Nb：铌为微合金化元素，其作用机理主要是通过细化晶粒和沉淀析出强化来提高钢的强度，是强烈的碳、氮化合物形成元素，在钢中主要以Nb(C、N)形式存在，阻止奥氏体晶粒的长大，最终使铁素体晶粒尺寸变小，细化组织，从而实现高强度目的。根据其强度级别要求，Nb含量控制在0.015～0.040％。
本发明之所以采用卷取温度是按照热轧成品厚度设定，是由于热轧钢板首先在奥氏体再结晶区进行多道次粗轧，利用奥氏体在该温度区间的动态变形与动态再结晶，细化奥氏体晶粒，然后在奥氏体非再结晶区进行多道次精轧，以获得形变奥氏体，通过卷取温度按厚度组距分别控制的方式得到均匀细小的晶粒、均匀弥散的第二相，同时获得不同厚度规格的冷轧钢板力学性能的统一、稳定。
本发明之所以控制连续退火温度，屈服强度300MPa级的退火温度在800～820℃之间，屈服强度340MPa级的退火温度在760～780℃之间，是由于两相区的加热温度直接影响奥氏体的体积分数和稳定性，不同的奥氏体体积分数直接影响了材料的强度。加热温度过低将不能消除冷轧态的纤维状组织，使钢板的性能受到很大的影响，但加热温度也不能过高，过高会促进晶粒粗化，降低奥氏体中碳含量，降低奥氏体的稳定性。
本发明之所以采取缓冷+快速冷却方式进行冷却，2种强度级材料缓慢冷却至640～680℃，主要是为了提高铁素体的纯净度，因此在缓冷段应降低冷速以保证尽量不生成珠光体。再快速冷却至410～440℃，主要是用足够的冷速保证强化相的生成，最终得到的金相组织为铁素体+珠光体。不同强度级别的材料根据其强度范围，冷却工艺略有差异。
本发明的有益效果在于：
1)本发明采用低碳，Nb微合金化，Si、Mn固溶强化的成分设计思路，通过合理的成分设计并匹配相应的热轧、酸轧、连退工艺，达到采用一种炼钢成分同时获得屈服强度300MPa级和340MPa级的冷轧低合金高强度钢产品的目的，所得低合金高强钢的厚度规格为0.6～2.5mm，其力学性能屈服强度覆盖300～340MPa级别；
2)产品性能控制上，通过热轧卷取温度按厚度组距分别控制，实现了不同厚度规格的冷轧板力学性能的统一、稳定；
3)汽车厂一般相同级别的钢订货量较少，每次订货一般在60吨以内，而钢铁企业组织生产1炉高强钢一般在200吨以上，因此本发明提供的制造方法可以使钢铁企业实现一钢生产多级产品，合并炼钢，减少炼钢的炉数，有效地降低成本。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的300MPa级钢板金相图；
图2为实施例1所制备的340MPa级钢板金相图。
具体实施方式
实施例1
屈服强度覆盖300～340Mpa级别的一钢多级冷轧低合金高强度钢的制造方法：
(1)化学成分
C：0.074％，Si：0.042％，Mn：0.79％，P：0.017％，S：0.003％，Al：0.043％，Nb：0.024％，N：0.004％，余量为Fe和不可避免的杂质。
(2)生产工艺
1#钢生产工艺
1)经常规冶炼后浇铸成坯，并对铸坯加热，其加热温度在1276℃，并保温180min；
2)进行粗轧，控制粗轧温度在1102℃；
3)进行精轧，控制终轧温度在891℃；
4)进行卷取，设定卷取温度601℃(热轧成品厚度3.2mm)；
5)经常规酸洗后进行冷轧，并控制冷轧压下率在62.5％(冷轧成品厚度1.2mm)；
6)进行连续退火，控制其退火温度在807℃，退火时间在95s，退火速度在148m/min；
7)进行缓冷+快速冷却方式进行冷却：先缓慢冷却至652℃，再快速冷却至425℃；
8)进行过时效处理，过时效处理温度在383℃；
9)进行终冷，其终冷温度为170℃；
10)进行平整，其采用平整+拉矫的模式进行，总延伸率在1.2％。
2#钢生产工艺
1)经常规冶炼后浇铸成坯，并对铸坯加热，其加热温度在1276℃，并保温180min；
2)进行粗轧，控制粗轧温度在1102℃；
3)进行精轧，控制终轧温度在891℃；
4)进行卷取，设定卷取温度为601℃(热轧成品厚度3.2mm)；
5)经常规酸洗后进行冷轧，并控制冷轧压下率在62.5％(冷轧成品厚度1.2mm)；
6)进行连续退火，控制其退火温度在766℃，退火时间在87s，退火速度在174m/min；
7)进行缓冷+快速冷却方式进行冷却：先缓慢冷却至670℃，再快速冷却至417℃；
8)进行过时效处理，过时效处理温度在395℃；
9)进行终冷，其终冷温度为170℃；
10)进行平整，其采用平整+拉矫的模式进行，总延伸率在1.2％。
力学性能：
1#钢：屈服强度为336MPa，抗拉强度为403MPa，伸长率A80mm为30％，微观组织为铁素体和珠光体，钢板金相图(放大500倍)如图1所示。
2#钢：屈服强度为381MPa，抗拉强度为458MPa，伸长率A80mm为27％，微观组织为铁素体和珠光体，钢板金相图(放大500倍)如图2所示。
实施例2
屈服强度覆盖300～340Mpa级别的一钢多级冷轧低合金高强度钢的制造方法：
(1)化学成分
C：0.066％，Si：0.051％，Mn：0.83％，P：0.019％，S：0.003％，Al：0.045％，Nb：0.025％，N：0.004％，余量为Fe和不可避免的杂质。
(2)生产工艺
1#钢生产工艺
1)经常规冶炼后浇铸成坯，并对铸坯加热，其加热温度在1280℃，并保温180min；
2)进行粗轧，控制粗轧温度在1097℃；
3)进行精轧，控制终轧温度在891℃；
4)进行卷取，设定卷取温度为600℃(热轧成品厚度3.8mm)；
5)经常规酸洗后进行冷轧，并控制冷轧压下率在60.5％(冷轧成品厚度1.5mm)；
6)进行连续退火，控制其退火温度在813℃，退火时间在98s，退火速度在135m/min；
7)进行缓冷+快速冷却方式进行冷却：先缓慢冷却至650℃，再快速冷却至431℃；
8)进行过时效处理，过时效处理温度在375℃；
9)进行终冷，其终冷温度为170℃；
10)进行平整，其采用平整+拉矫的模式进行，总延伸率在1.4％。
2#钢生产工艺
1)经常规冶炼后浇铸成坯，并对铸坯加热，其加热温度在1280℃，并保温180min；
2)进行粗轧，控制粗轧温度在1097℃；
3)进行精轧，控制终轧温度在891℃；
4)进行卷取，设定卷取温度为600℃(热轧成品厚度3.8mm)；
5)经常规酸洗后进行冷轧，并控制冷轧压下率在60.5％(冷轧成品厚度1.5mm)；
6)进行连续退火，控制其退火温度在770℃，退火时间在90s，退火速度在158m/min；
7)进行缓冷+快速冷却方式进行冷却：先缓慢冷却至673℃，再快速冷却至420℃；
8)进行过时效处理，过时效处理温度在372℃；
9)进行终冷，其终冷温度为170℃；
10)进行平整，其采用平整+拉矫的模式进行，总延伸率在1.4％。
力学性能
1#钢：屈服强度为342MPa，抗拉强度为408MPa，伸长率A80mm为29％，微观组织为铁素体和珠光体。
2#钢：屈服强度为389MPa，抗拉强度为473MPa，伸长率A80mm为27％，微观组织为铁素体和珠光体。
Claims (1)
1.一种屈服强度覆盖300~340Mpa级别的一钢多级冷轧低合金高强度钢的制造方法，其特征在于，所述一钢多级冷轧低合金高强度钢化学成分的重量百分含量为：C 0.066～0.074%，Si 0.042～0.051%，Mn 0.79～0.83%，P 0.017～0.019%，S 0.003%，Al 0.043～0.045%，Nb 0.024～0.025%，N 0.004%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述屈服强度覆盖300~340Mpa级别的一钢多级冷轧低合金高强度钢厚度为0.6～2.5mm，微观组织包括铁素体和珠光体，屈服强度300MPa级时，屈服强度为300～380MPa，抗拉强度380～480MPa，伸长率≥24%；屈服强度340MPa级时，屈服强度为340～420MPa，抗拉强度410～510MPa，伸长率≥22%；
其制造方法生产工序包括：高炉铁水→铁水脱硫→转炉冶炼→RH处理→连铸→热轧→酸洗连轧→连续 退火→平整+拉矫→成品；
生产屈服强度300MPa级别产品的方法，其具体步骤为：
1）经常规冶炼后浇铸成坯，并对铸坯加热，其加热温度在1260～1300℃，并保温150~200min；
2）进行粗轧，控制粗轧温度在1080～1110℃；
3）进行精轧，控制终轧温度在870～900℃；
4）进行卷取，按照热轧成品厚度设定卷取温度：当成品厚度＜3mm，卷取温度616～624℃；当3mm≤成品厚度≤5mm，卷取温度596～604℃；当成品厚度＞5mm，卷取温度576～584℃；
5）经常规酸洗后进行冷轧，并控制冷轧压下率在55~82%；
6）进行连续退火，控制其退火温度在800～820℃，退火时间在70~120s，退火速度在120~180m/min；
7）进行缓冷+快速冷却方式进行冷却：先缓慢冷却至640～660℃，再快速冷却至420～440℃；
8）进行过时效处理，过时效处理温度在400～360℃；
9）进行终冷，其终冷温度为170～180℃；
10）进行平整，其采用平整+拉矫的模式进行，总延伸率在1.0～1.6%；
生产屈服强度340MPa级别产品的方法，其具体步骤为：
1）经常规冶炼后浇铸成坯，并对铸坯加热，其加热温度在1260～1300℃，并保温150~200min；
2）进行粗轧，控制粗轧温度在1080～1110℃；
3）进行精轧，控制终轧温度在890～910℃；
4）进行卷取，按照热轧成品厚度设定卷取温度：当成品厚度＜3mm，卷取温度616～624℃；当3mm≤成品厚度≤5mm，卷取温度596～604℃；当成品厚度＞5mm，卷取温度576～584℃；
5）经常规酸洗后进行冷轧，并控制冷轧压下率在55~82%；
6）进行连续退火，控制其退火温度在760～780℃，退火时间在65~115s，退火速度在140~200m/min；
7）进行缓冷+快速冷却方式进行冷却：先缓慢冷却至660～680℃，再快速冷却至410～430℃；
8）进行过时效处理，过时效处理温度在410～360℃；
9）进行终冷，其终冷温度为170～180℃；
10）进行平整，其采用平整+拉矫的模式进行，总延伸率在1.2～1.8%。
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| GR01 | Patent grant | ||
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