CN110205552A - 抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板及其生产方法和应用 - Google Patents

抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板及其生产方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板及其生产方法和应用，它的化学成分的重量百分数为：C：0.20～0.25％，Si：0.20～0.30％，Mn：1.00～1.30％，P≤0.02％，S≤0.01％，Als：0.02～0.06％，N≤0.005％，B：0.002％～0.005％，Nb≤0.005％，Ti：0.03～0.05％。该钢板经钢水冶炼、CSP薄板坯连铸、除鳞、均热、热轧制、层流冷却、卷取、酸洗、平整和卷取制备而成；将热轧热成形用薄钢板经开卷、轧制、卷取、退火、平整、矫直和剪切得到VRB变厚度板综上所述，本发明不仅在原材料上实现了节能、环保、经济，提高了板料成形性能，并且确保汽车发生侧碰过程中的安全性。

Description

抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板及其 生产方法和应用
技术领域
本发明涉及乘用车B柱加工技术领域，具体涉及一种抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板及其生产方法和应用。
背景技术
目前汽车行业整体趋势为节能、环保、安全、舒适、智能化和网络化，在确保性能的前提下降低油耗、减少排放是当今汽车领域需要迫切解决的问题之一，车身轻量化是解决这一问题的重要途径，并成为现代汽车设计制造的主流。汽车重量每降低100公斤，每百公里至少可节约0.6L燃油，每公里可降低5g的CO2排放量。
为了适应汽车降低燃油消耗、减少污染物排放的要求，车身设计初期，越来越重视“按需取材”。B柱作为车身侧碰中的重要安全结构件，在保证性能的同时，如何能够通过新材料新技术进行轻量化，被业内广泛关注。
传统的激光拼焊板将2～3种不同厚度的钢板拼焊为一块板料进行加工在国内应用非常成熟，但是焊缝处的热影响区在加工过程中成形性能较差，难以解决。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板及其生产方法，该钢板为经济环保型汽车用钢；本发明涉及的钢板主要用于汽车B柱等重要安全结构件，根据汽车轻量化及后工序VRB变厚板轧制工艺要求，该钢板最大厚度不超过2.5mm，具有性能稳定、能耗低、成本低等特点。
本发明的另一个目的是解决现有的变厚度板料加工的局限性，提供了一种利用上述薄钢板制备汽车B柱的VRB变厚度板，将热轧卷开卷后经过可变辊缝的单机架轧机轧制，得到轧制方向上多种厚度变化的钢板，应用于汽车B柱上，可同时实现强度、吸能、轻量化等目标。
为实现上述目的，本发明所设计一种抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板，所述薄钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.20～0.25％，Si：0.20～0.30％，Mn：1.00～1.30％，P≤0.02％，S≤0.01％，Als：0.02～0.06％，N≤0.005％，B：0.002％～0.005％，Nb≤0.005％，Ti：0.03～0.05％，其余为铁和不可避免的微量元素。
进一步地，所述薄钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.21～0.23％，Si：0.23～0.26％，Mn：1.10～1.30％，P≤0.02％，S≤0.01％，Als：0.02～0.06％，N≤0.005％，B：0.002％～0.004％，Nb≤0.005％，Ti：0.03～0.05％，其余为铁和不可避免的微量元素。
再进一步地，所述薄钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.22％，Si：0.25％，Mn：1.20％，P：0.01％，S：0.005％，Als：0.04％，N：0.002％，B：0.004％，Nb：0.004％，Ti：0.04％，其余为铁和不可避免的微量元素。
再进一步地，所述薄钢板的厚度≤2.5mm，屈服强度1000～1150MPa，抗拉强度为1500～1700MPa，延伸率不低于7％。
上述抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用变厚度薄钢板的生产方法，该钢板经钢水冶炼、CSP薄板坯连铸、除鳞、均热、热轧制、层流冷却、卷取、酸洗、平整和卷取制备而成，其中，
1)钢水冶炼：采用转炉冶炼，RH炉精炼；
2)CSP薄板坯连铸：将步骤1)处理的钢水采用CSP薄板坯连铸机进行浇注；
3)均热：控制均热温度为1200～1350℃，均热时间为30～40min；
4)热轧制：控制开轧温度为1100～1300℃，终轧温度为850～950℃；
5)层流冷却：冷却速度为10～40℃/s，冷却至卷取温度为650～730℃；
6)卷取：控制卷取温度为650～730℃。
本发明还提供了一种利用上述薄钢板生产汽车B柱的VRB变厚度板的方法，该方法将热轧热成形用薄钢板经开卷、轧制、卷取、退火、平整、矫直和剪切得到VRB变厚度板，其中，
1)轧制：采用自动控制的单机架四辊轧机进行轧制，控制轧制过程中的轧制速度为5～20m/min，轧制力为2000～8000KN，辊缝为1.0～3.0mm；
2)退火：退火温度为800～900℃，退火温控精度为±0.5℃，炉温均匀性为±3℃。
进一步地，所述VRB变厚度板厚度变化由上至下分别为1.5mm、1.8mm和1.2mm。
本发明的有益效果：
(1)本发明涉及一种抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板，设计低Nb的成分体系，有效的降低合金成本，通过CSP工艺轧制热成形钢板与冷轧钢板厚度、性能等方面保持一致，减少了酸轧、连退等工序，原材料成本低、能耗低、性能稳定，是一种经济环保型钢铁材料。
(2)本发明将短流程热轧热成形钢进行了VRB变厚板轧制，通过轧制技术，将钢板轧制成不同的厚度，从而获得汽车B柱所需要的不同部位不同厚度的特殊形状。该技术厚度组合更多，解放设计思维，能更为充分地挖掘零件的轻量化潜力；用过渡区取代激光拼焊焊缝，连接强度提升，均匀性好，成形性能提升；过渡区有良好的吸收能量效果，比拼焊板抗冲击性能好。
(3)本发明提供了一种汽车B柱的新结构，B柱由等厚度结构变更为VRB结构，厚度变化由上至下分别为1.5mm，1.8mm，1.2mm，轻量化效果10％以上，不仅有效保护驾乘人员的安全，并能在侧碰中实现良好的吸能效果。
综上所述，本发明利用短流程生产超高强度热轧热成形钢，通过VRB(Variable-thickness Rolled Blanks)变厚度轧制得到汽车B柱板料，不仅在原材料上实现了节能、环保、经济，提高了板料成形性能，并且确保汽车发生侧碰过程中的安全性。
附图说明
图1为本发明薄钢板的的金相组织图，其为马氏体。
图2为本发明VRB变厚板轧制钢板截面示意图。
图中，1-厚度为1.5mm的区域、2-过渡区域一、3-厚度为1.8mm的区域、4-过渡区域二，5-厚度为1.2mm的区域；
图3为本发明的汽车B柱落料结构示意图。
图中，1-厚度为1.5mm的区域、2-过渡区域一、3-厚度为1.8mm的区域、4-过渡区域二，5-厚度为1.2mm的区域；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
下述实施例通过抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板经钢水冶炼、CSP薄板坯连铸、除鳞、均热、热轧制、层流冷却、卷取、酸洗、平整和卷取制备而成，其中，
1)钢水冶炼：采用转炉冶炼，RH炉精炼；
2)CSP薄板坯连铸：将步骤1)处理的钢水采用CSP薄板坯连铸机进行浇注；
3)均热：控制均热温度为1200～1350℃，均热时间为30～40min；
4)热轧制：控制开轧温度为1100～1300℃，终轧温度为850～950℃；
5)层流冷却：冷却速度为10～40℃/s，冷却至卷取温度为650～730℃；
6)卷取：控制卷取温度为650～730℃。
表1本发明各实施例的钢板化学成分列表(wt％)
表2本发明各实施例的生产主要工艺参数：
表3本发明各实施例的钢板经过淬火处理后的力学性能结果
实施例 屈服强度MPa 抗拉强度MPa 延伸率％
1 1080 1560 7.3
2 1100 1580 7.4
3 1110 1600 7.4
4 1120 1630 7.3
5 1130 1650 7.5
6 1150 1680 7.4
如图1和表3可知，实施例1～6制备得到的热轧热成形用薄钢板淬火处理后的抗拉强度均大于1500MPa，延伸率均在7.0％以上，具有较好的强度和塑性。
利用下述方法将实施例1～3生产得到的薄钢板生产汽车B柱的VRB变厚度板，该方法将热轧热成形用薄钢板经开卷、轧制、卷取、退火、平整、矫直和剪切得到VRB变厚度板，其中，
1)轧制：采用自动控制的单机架四辊轧机进行轧制，控制轧制过程中的轧制速度为5～20m/min，轧制力为2000～8000KN，辊缝为1.0～3.0mm；
2)退火：退火温度为800～900℃，退火温控精度为±0.5℃，炉温均匀性为±3℃。
基于上述方法制备生产汽车B柱的VRB变厚度板的工艺参数如下：
表4实施例1～3生产得到的薄钢板生产VRB变厚度板轧制加工的工艺参数
实施例 轧制速度m/min 轧制力KN 辊缝mm 退火温度℃
1 18～20 3500 1.88 800～900
2 13～15 5000 1.35 800～900
3 8～10 6500 0.91 800～900
表5实施例1～3生产得到的薄钢板生产VRB变厚度板的性能结果
实施例 屈服强度MPa 抗拉强度MPa 延伸率％
1 1000～1100 1500～1650 7.5
2 1000～1120 1500～1680 7.4
3 1100～1150 1500～1700 7.3
如图2所示，VRB变厚度板的截面形式过渡区域宽度与厚度差比值不低于100：1，因此，1与3的厚度差为0.3mm，过渡区域一2宽度为30mm，3与5的厚度差为0.6mm，过渡区域二4宽度为60mm；由表5可知：通过实施例1～3得到的变厚度热轧热成形用薄钢板淬火处理后的机械性能与变厚度轧制前的钢板性能基本一致，在同一钢卷上实现了轧制方向的厚度变化，具有较好的强度和塑性。
如图3所示：通过常见的落料模对该发明涉及的变厚度的热轧热成形用薄钢板进行落料加工，得到汽车B柱坯料，取代现有的不同厚度钢板激光拼焊的加工方式，得到更优的性能。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板，其特征在于：所述薄钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.20～0.25％，Si：0.20～0.30％，Mn：1.00～1.30％，P≤0.02％，S≤0.01％，Als：0.02～0.06％，N≤0.005％，B：0.002％～0.005％，Nb≤0.005％，Ti：0.03～0.05％，其余为铁和不可避免的微量元素。
2.根据权利要求1所述抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板，其特征在于：所述薄钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.21～0.23％，Si：0.23～0.26％，Mn：1.10～1.30％，P≤0.02％，S≤0.01％，Als：0.02～0.06％，N≤0.005％，B：0.002％～0.004％，Nb≤0.005％，Ti：0.03～0.05％，其余为铁和不可避免的微量元素。
3.根据权利要求2所述抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板，其特征在于：所述薄钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.22％，Si：0.25％，Mn：1.20％，P：0.01％，S：0.005％，Als：0.04％，N：0.002％，B：0.004％，Nb：0.004％，Ti：0.04％，其余为铁和不可避免的微量元素。
4.根据权利要求1或2或3所述抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用薄钢板，其特征在于：所述薄钢板的厚度≤2.5mm，屈服强度1000～1150MPa，抗拉强度为1500～1700MPa，延伸率不低于7％。
5.一种权利要求1所述抗拉强度1500MPa级短流程生产的热轧热成形用变厚度薄钢板的生产方法，该钢板经钢水冶炼、CSP薄板坯连铸、除鳞、均热、热轧制、层流冷却、卷取、酸洗、平整和卷取制备而成，其特征在于：
1)钢水冶炼：采用转炉冶炼，RH炉精炼；
2)CSP薄板坯连铸：将步骤1)处理的钢水采用CSP薄板坯连铸机进行浇注；
3)均热：控制均热温度为1200～1350℃，均热时间为30～40min；
4)热轧制：控制开轧温度为1100～1300℃，终轧温度为850～950℃；
5)层流冷却：冷却速度为10～40℃/s，冷却至卷取温度为650～730℃；
6)卷取：控制卷取温度为650～730℃。
6.一种利用上述权利要1所述薄钢板生产汽车B柱的VRB变厚度板的方法，该方法将热轧热成形用薄钢板经开卷、轧制、卷取、退火、平整、矫直和剪切得到VRB变厚度板，其特征在于：
1)轧制：采用自动控制的单机架四辊轧机进行轧制，控制轧制过程中的轧制速度为5～20m/min，轧制力为2000～8000KN，辊缝为1.0～3.0mm；
2)退火：退火温度为800～900℃，退火温控精度为±0.5℃，炉温均匀性为±3℃。
7.根据权利要求6所述生产汽车B柱的VRB变厚度板的方法，其特征在于：所述VRB变厚度板厚度变化由上至下分别为1.5mm、1.8mm和1.2mm。
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