CN110306102B

CN110306102B - 一种表面质量优良的热轧酸洗复相钢及其制备方法

Info

Publication number: CN110306102B
Application number: CN201910695954.1A
Authority: CN
Inventors: 汪永国; 谷海容; 曹煜; 刘飞; 刘阳; 卢茜倩
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2039-07-30
Also published as: CN110306102A

Abstract

本发明公开了一种表面质量优良的热轧酸洗复相钢及其制备方法，包括以下化学成分及重量百分比：C：0.04％～0.10％、Si：0.10％～0.30％、Mn：1.20％～2.00％、Als：0.010％～0.050％、P≤0.020％、S≤0.008％、Nb：0.020％～0.080％、Ti：0.07％～0.15％，Mo：0.04％～0.30％，其余为Fe和不可避免杂质，经如下工艺制备得到：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF→RH→连铸→铸坯热装→热连轧→层流冷却→酸洗→卷取；本发明针对汽车轻量化的需求，采用低Si成分设计、添加适宜的Nb、Ti、Mo微合金元素，选用合适的TMCP工艺和酸洗工艺，成功开发了一种表面质量优良的超高强热轧酸洗复相钢，表面粗糙度控制在1.0～2.0μm，同时产品产品具有优异的冷弯性能、扩孔性能、焊接性能和强塑性匹配，并具有良好的工业生产适应性，广泛用于制造汽车底盘结构件、安全带支架等。

Description

一种表面质量优良的热轧酸洗复相钢及其制备方法

技术领域

本发明属于热轧酸洗复相钢技术领域，具体涉及一种表面质量优良的超高强热轧酸洗复相钢及其制备方法，主要应用于制造汽车底盘结构件、安全带支架等。

背景技术

随着能源、环保、安全的需求日益严苛，汽车轻量化已成为汽车工业发展的必然选择，而高强钢的推广应用是实现汽车轻量化以及节能减排的有效途径。高强度钢中，复相钢以铁素体、贝氏体和马氏体以及析出物组成相，不但具有高强度和足够的成形性，而且具有良好的加工硬化特性、焊接性能和翻边扩孔性能。由于具有良好的成形性能，复相钢广泛用于制作复杂的汽车结构件如底盘结构件、悬挂件、汽车座椅系统等零件，同时随着汽车行业的发展，汽车用户对复相钢产品外观要求(表面质量、粗超度等)也越来越高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面质量优良的热轧酸洗复相钢及其制备方法，通过对化学成分及生产工艺的控制，屈服强度700MPa以上、抗拉强度在800MPa以上，扩孔率大于50％，显微组织类型为粒状贝氏体、铁素体和岛状马氏体组成的混合组织。

本发明采取的技术方案为：

一种表面质量优良的热轧酸洗复相钢，包括以下化学成分及重量百分比：C：0.04％～0.10％、Si：0.10％～0.30％、Mn：1.20％～2.00％、Als：0.010％～0.050％、P≤0.020％、S≤0.008％、Nb：0.020％～0.080％、Ti：0.07％～0.15％，Mo：0.04％～0.30％，其余为Fe和不可避免杂质。

进一步地，优选为包括以下化学成分及重量百分比：C：0.062％～0.081％、Si：0.18％～0.26％、Mn：1.35％～1.89％、Als：0.022％～0.049％、P≤0.011％、S≤0.004％、Nb：0.026％～0.062％、Ti：0.09％～0.13％，Mo：0.12％～0.24％，其余为Fe和不可避免杂质。

更进一步地，优选为包括以下化学成分及重量百分比：C：0.078％～0.079％、Si：0.24％～0.25％、Mn：1.80％～1.83％、Als：0.044％～0.048％、P≤0.011％、S≤0.002％、Nb：0.044％～0.048％、Ti：0.11％～0.12％，Mo：0.17％～0.19％，其余为Fe和不可避免杂质。

所述热轧酸洗复相钢的金相组织为状贝氏体+铁素体+岛状马氏体组织，其晶粒度等级为12～13级，其屈服强度700～750MPa，抗拉强度800～880MPa，延伸率A₈₀为12～20％，扩孔率大于50％，表面粗糙度1.0～2.0μm。

本发明还提供了所述的表面质量优良的热轧酸洗复相钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF→RH→连铸→铸坯热装→热连轧→层流冷却→酸洗→卷取。

进一步地，铸坯在加热炉中加热时间为2.0～3.0h，优选为2.5h；加热炉出炉温度控制在1200℃～1254℃，优选为1246～1252℃。

精轧入口温度为1030～1050℃；热轧终轧温度控制在840℃～920℃，优选为876～897℃；轧后采用前段冷却方式，冷却速度大于30℃/s，优选为35～45℃/s。

酸液温度50～90℃，优选为70～75℃；酸液浓度20～200g/L，酸洗线速度≤200mpm，优选为40～70mpm；酸洗平整采用轧制力模式，轧制力100～200吨，平整延伸率为0.4～2.0％，优选为0.6～1.0％。

平整过程中喷洒平整液，平整液为脱盐水。

卷取温度控制在520℃～570℃。

本发明中为了得到一种表面质量优良的超高强热轧酸洗复相钢，采用C-Si-Mn+Nb-Ti+Mo。

在合金元素的具体设计中，为了保证材料高强度和高韧性，同时考虑到其扩孔性能、冷弯性能和焊接性能，C含量控制在0.04％～0.10％；考虑到汽车用材对表面质量的严格要求，钢中采用低Si设计；Mn元素可通过固溶强化提高钢的强度，同时可促进碳氮化物析出相在加热时候的溶解，抑制析出相在轧制时候的析出，有利于保持较多的析出元素于轧后的冷却过程中在铁素体中析出，加强了析出强化，此外Mn还可扩大奥氏体相区，降低过冷奥氏体相的转变温度，有利于相变组织的细化。

Nb、Ti、微合金化的主要作用是在钢中形成碳氮化合物，利用在不同条件下产生的溶解和析出机理起到细化晶粒和析出强化作用，同时也可以改善材料的焊接性能；Mo是奥氏体稳定元素，细化晶粒并抑制珠光体组织和大的渗碳体析出，同时还能够提高Ti、Nb在奥氏体的固溶度，使更多的微合金元素在较低温度形核析出，另一方面还能使得铁素体相变区右移，可以降低临界冷却速率，易于得到贝氏体组织，但Mo含量超过0.30％时，成本显著增加的同时可焊性大大降低；为了降低钢中夹杂物含量，以保证材料的焊接性能和扩孔性能，严格控制P、S杂质元素的含量。

在制备工艺上，通过铁水预处理、转炉冶炼和LF+RH双联精炼工艺和Ca处理工艺，在实现上述C、Si、Mn、Nb、Ti、Mo的化学成分控制的基础上控制P和S元素低含量，使得钢夹杂物含量低。

采用结晶器钢液面波动控制±3mm以内的稳定速度浇注方法和均匀冷却工艺，投用动态轻压下，并利用电磁辊搅拌使得杂质上浮以获得好的铸坯内部质量，铸坯厚度为230mm。

为进一步保证铸坯质量，减少铸坯裂纹，同时节约能耗，采用铸坯热装方式进行组产。铸坯在加热炉中加热2.0～3.0小时，出炉温度控制在1200℃～1250℃，较高的加热温度使Nb和Ti微合金元素有效固溶。

粗轧采用3+3道次轧制，除鳞水全开；在2250mm热连轧机上进行精轧，精轧入口温度为1030～1050℃，为了保证热轧产品的表面质量，热轧卷应确保在轧制周期前40km进行轧制。

为了获得细小均匀的组织，同时减少氧化铁皮的产生，终轧温度控制在840℃～920℃。

精轧后采用层流冷却方式以前段冷却模式进行快速冷却，冷却速度大于30℃/s，一方面可以阻止过冷奥氏体转变为多边形铁素体和珠光体，形成以贝氏体为主的微观组织；另一方面可以减少Nb、Ti元素在高温阶段的析出，促进Nb、Ti元素在低温阶段的析出，增加析出强化效果，同时使析出的二相粒子尺寸更加细小、分布更弥散。

卷取温度是获得高扩孔率的关键工艺参数之一，当卷取温度高于580℃时，由于碳化物的析出和粗化，降低了铁素体的强度，从而降低产品的扩孔率，同时也影响产品的表面质量；另一方面当卷取温度低于500℃时，Nb、Ti微合金元素的析出效果会大大降低，从而影响产品强度；为了确保产品的组织性能和表面质量，卷取温度控制在520～570℃。

采用连续式酸洗，酸液温度控制在50～90℃，酸液浓度在20～200g/L，酸洗线速度≤200mpm；为了进一步地提高产品表面质量、降低产品表面粗糙度和提高产品性能，酸洗采用轧制力模式，轧制力控制在100～200吨，平整延伸率为0.4～2.0％，平整过程中喷洒平整液，平整液为脱盐水。

与现有技术相比，本发明针对汽车轻量化的需求，采用低Si成分设计、添加适宜的Nb、Ti、Mo微合金元素，选用合适的TMCP工艺和酸洗工艺，成功开发了一种表面质量优良的超高强热轧酸洗复相钢，表面粗糙度控制在1.0～2.0μm，同时产品产品具有优异的冷弯性能、扩孔性能、焊接性能和强塑性匹配，并具有良好的工业生产适应性，广泛用于制造汽车底盘结构件、安全带支架等。

附图说明

图1为实施例1热轧酸洗复相钢的200倍金相组织图；

图2为实施例3热轧酸洗复相钢的500倍金相组织图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

各实施例的热轧酸洗复相钢的成分及重量百分比如表1所示，所述热轧酸洗复相钢的的制备工艺为：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF→RH→连铸→铸坯热装→热连轧→层流冷却→酸洗→卷取。采用2250mm热连轧机组进行轧制，经1680mm酸洗机组进行连续酸洗。

各实施例的制备工艺参数如表2、3所示，力学性能如表4所示。

表1实施例实测化学成分(质量百分数％，余量为Fe)

表2实施例轧制工艺参数

表3实施例酸洗工艺参数

编号	厚度mm	酸液温度(℃)	酸洗速度(mpm)	平整延伸率(％)
					实施例1	3.0	75	58	0.9
实施例2	3.0	75	70	0.9
					实施例3	3.5	74	68	0.9
实施例4	3.5	75	41	0.9
					实施例5	3.0	68	50	1.0
实施例6	3.5	72	55	1.2

表4实施例力学性能

其中：Rp_0.2－屈服强度；Rm－抗拉强度；A₈₀－标距为80mm的断后延伸率，λ-扩孔率。

上述参照实施例对一种表面质量优良的超高强热轧酸洗复相钢及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种表面质量优良的热轧酸洗复相钢，其特征在于，包括以下化学成分及重量百分比：C：0.04％～0.10％、Si：0.10％～0.30％、Mn：1.20％～2.00％、Als：0.010％～0.050％、P≤0.020％、S≤0.008％、Nb：0.020％～0.080％、Ti：0.07％～0.15％，Mo：0.04％～0.30％，其余为Fe和不可避免杂质；

所述的表面质量优良的热轧酸洗复相钢的制备方法包括以下步骤：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF→RH→连铸→铸坯热装→热连轧→层流冷却→酸洗→卷取；

为了保证热轧产品的表面质量，热轧卷应确保在轧制周期前40km进行轧制；

酸液温度50～90℃；酸液浓度20～200g/L，酸洗线速度≤200mpm；酸洗平整采用轧制力模式，轧制力100～200吨，平整延伸率为0.4～2.0％。

2.根据权利要求1所述的表面质量优良的热轧酸洗复相钢，其特征在于，包括以下化学成分及重量百分比：C：0.062％～0.081％、Si：0.18％～0.26％、Mn：1.35％～1.89％、Als：0.022％～0.049％、P≤0.011％、S≤0.004％、Nb：0.026％～0.062％、Ti：0.09％～0.13％，Mo：0.12％～0.24％，其余为Fe和不可避免杂质。

3.根据权利要求1所述的表面质量优良的热轧酸洗复相钢，其特征在于，包括以下化学成分及重量百分比：C：0.078％～0.079％、Si：0.24％～0.25％、Mn：1.80％～1.83％、Als：0.044％～0.048％、P≤0.011％、S≤0.002％、Nb：0.044％～0.048％、Ti：0.11％～0.12％，Mo：0.17％～0.19％，其余为Fe和不可避免杂质。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的表面质量优良的热轧酸洗复相钢，其特征在于，所述热轧酸洗复相钢的金相组织为状贝氏体+铁素体+岛状马氏体组织，其屈服强度700～750MPa，抗拉强度800～880MPa，延伸率A₈₀为12～20％，扩孔率大于50％，表面粗糙度1.0～2.0μm。

5.根据权利要求1所述的表面质量优良的热轧酸洗复相钢，其特征在于，铸坯在加热炉中加热时间为2.0～3.0h；加热炉出炉温度控制在1200℃～1254℃。

6.根据权利要求5所述的表面质量优良的热轧酸洗复相钢，其特征在于，精轧入口温度为1030～1050℃；热轧终轧温度控制在840℃～920℃；轧后采用前段冷却方式，冷却速度大于30℃/s。

7.根据权利要求5所述的表面质量优良的热轧酸洗复相钢，其特征在于，平整过程中喷洒平整液，平整液为脱盐水。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，卷取温度控制在520℃～570℃。