CN110760758A

CN110760758A - 一种屈服强度170-300Mpa级的高强IF钢板及生产方法

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Publication number: CN110760758A
Application number: CN201911264538.2A
Authority: CN
Inventors: 王占业; 杨平; 汪建威; 李进; 汤亨强; 吴浩; 俞波; 唐东东; 何峰; 杨仕清; 胡迪; 屈博文; 黄冉
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2020-02-07

Abstract

本发明提供了一种屈服强度170‑300Mpa级的高强IF钢板及生产方法，包括以下质量百分比的成分：C：0.004％～0.010％、Si≤0.030％、Mn：0.30％～1.10％、P≤0.015％、S≤0.015％、Als：0.010％～0.060％、Ti：0.010％～0.080％、Nb：0.010％～0.060％、Cu：0.010％～0.050％、N：0.0005％～0.0080％、O≤0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。与现有技术相比，本发明屈服强度≥170MPa，抗拉强度330～460MPa，A₈₀≥36％，n值≥0.19，r值≥1.6，满足强度和成型性能的良好匹配。

Description

一种屈服强度170-300Mpa级的高强IF钢板及生产方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及金属板(带)的炼钢、热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧机冷轧、脱脂、连续退火或热镀锌、平整或光整工艺，具体地说是一种屈服强度170～300Mpa级的高强IF钢板及生产方法。

背景技术

IF钢，全称Interstitial Free Steel，即无间隙原子钢，具有极优异的深冲性能，现在伸长率和r值可达50％和2.0以上。在IF钢中，由于C、N含量低，再加入一定量的钛(Ti)、铌(Nb)等强碳氮化合物形成元素，将超低碳钢中的碳、氮等间隙原子完全固定为碳氮化合物，从而得到的无间隙原子的洁净铁素体钢，即为超低碳无间隙原子钢。

传统的IF钢具有优异的深冲性能，但强度偏低(屈服强度均值≤160MPa，抗拉强度均值≤300MPa)，随着汽车和家电产品的轻量化、节能环保要求的提高，要求IF钢兼具高强度和深冲性能。高强度IF钢可以满足深冲性能要求，同时强度比传统IF钢提高20MPa以上，可以加工复杂形状的零件且满足轻量化的要求。目前的高强度IF钢主要通过在IF钢中添加P、Si等固溶强化元素来提高强度，同时由于C、N原子被完全固定，没有间隙原子存在，又具有良好的深冲性能。然而，高强IF钢中的P易在晶界偏析，提高钢板的冷脆转变温度，Si含量高对钢板的深冲性能和表面质量不利。

专利号为CN 102409225 B的《一种高强度超细晶冷轧IF钢及其生产方法》公开了一种抗拉强度≥390MPa的高强度超细晶冷轧IF钢及其生产方法，该产品具有良好的表面质量、可成形性和抗二次加工脆性，可作为镀锌板基材使用。钢的化学成分(按重量％)为C：0.006～0.01、Si：0.004～0.009、Mn：1.1～1.6、P：0.06～0.1、S：≤0.01、Als：0.05～0.06、N：≤0.003、Nb：0.1～0.15、B：0.0005～0.0015，余量为Fe及不可避免的杂质。该专利采用加磷强化，提高钢板的强度。

专利号为CN 102816975 B的《一种高r值高强IF钢生产工艺》涉及一种高r值高强IF钢生产工艺。采用P-Mn复合添加的340MPa级高强IF钢，经热轧，低温精轧，利用轧后高温直接在线快速退火，然后快冷至卷取温度，再经过冷轧、退火的生产工艺，获得抗拉强度355MPa和轧向r值2.75的钢板。热轧精轧温度为850～550℃，精轧压下率为70～90％，精轧阶段650℃以下，至少进行两道次轧制，累积压下率大于40％，在线退火加热速度为30℃/s-50℃/s，退火温度为800～820℃，保温时间为10～20s,卷取温度为650～700℃，冷轧压下量75～85％，连续退火工艺的加热速度为5℃/s～10℃/s，保温温度为810～830℃，保温时间为100～180s。该专利采用添加Si、P元素提高钢板的强度。

专利号为CN 109234614 A《一种超超深冲级IF钢的生产方法》涉及一种超超深冲级IF钢的生产方法，所述超超深冲级IF钢包括以下化学成分及重量百分比为：0<C≤0.004wt％；0<Si≤0.03wt％；0<Mn≤0.25wt％；0<P≤0.025wt％；0<S≤0.020wt％；0.05≤Ti≤0.09wt％；0<N≤0.0035wt％；其余为铁和不可避免的微量元素；所述生产方法包括以下工艺步骤：高炉铁水冶炼-KR法脱硫处理-转炉钢水冶炼-RH法钢水精炼处理-板坯连铸-常规热连轧-酸洗冷连轧-热镀锌卧式炉退火-光整-分卷。本发明提供的超超深冲级IF钢的生产方法，能够通过镀锌卧式炉退火工艺生产SEDDQ级IF钢。该专利为超深冲级IF钢板强度偏低，屈服强度<170Mpa。

发明内容

本发明的目的在于提供一种屈服强度170-300Mpa级的高强IF钢板及生产方法，钢板采用合适的C含量、添加Mn、Ti、Nb，Cu，尽量减少P、Si、S、O的含量，配合合理的工艺设计，产品具有深冲性能，同时屈服强度170～300MPa，满足强度和成型性能的良好匹配。

本发明具体技术方案如下：

一种屈服强度170-300Mpa级的高强IF钢板，包括以下质量百分比的成分：

C：0.004％～0.010％、Si≤0.030％、Mn：0.30％～1.10％、P≤0.015％、S≤0.015％、Als：0.010％～0.060％、Ti：0.010％～0.080％、Nb：0.010％～0.060％、Cu：0.010％～0.050％、N：0.0005％～0.0080％、O≤0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

其中Ti+Nb≥0.040％保证Ti、Nb的强化和细化晶粒的作用。

本发明中的合金元素的作用主要基于以下原理：

碳(C)：C是提高强度最经济且最有效的固溶强化元素，C含量增加，形成的珠光体增加，强度增加，但钢的塑性和成形性降低，且对焊接性不利。综合考虑，本发明中C百分含量控制范围为0.005％～0.010％。

硅(Si)：Si含量过高，钢板表面氧化铁皮不易去除，表面容易形成由于氧化物压入的微裂纹，进而作为裂纹源易导致钢板在冷成形过程中开裂。因此本发明中Si百分含量控制在0.030％以下。

锰(Mn)：Mn能降低奥氏体转变成铁素体的相变温度(正好可以弥补因C元素含量降低带来的奥氏体转变成铁素体的相变温度升高)，扩大热加工温度范围，有利于细化铁素体晶粒尺寸，但Mn含量过高，铸坯在连铸过程中Mn偏析程度增大，钢板厚度中心部位易形成珠光体或贝氏体的带状组织，对塑性、焊接性能、疲劳性能都不利。综合考虑，本发明中Mn百分含量控制范围为0.30％～1.10％。

磷(P)：P在钢中作为合金元素加入，起固溶强化作用，同时还由位错线上聚对位错运动有钉作用，及再结晶后晶粒细化作用，能显著提高强度。但P在γ-Fe和α-Fe中的扩散速度小，易形成偏析，过量的P会明显恶化钢板成形性能、低温冲击韧性和焊接性能。综合考虑，本发明中P百分含量控制在0.015％以下。

硫(S)：S在通常情况下也是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹，影响镀锌钢板表面质量，要求S含量尽可能低，因此本发明尽量将钢种的S百分含量控制在0.015％以下。

铝(Al)：Al作为主要脱氧剂，同时铝对细化晶粒也有一定作用。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。本发明中Als百分含量控制范围为0.010％～0.060％。

钛(Ti)：Ti是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力，提高钢的强度，改善焊接性能。本发明控制Ti百分含量控制范围为0.010％～0.080％。

铌(Nb)：Nb)能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，可改善焊接性能。本发明控制Nb百分含量控制范围为0.010％～0.060％。

铜(Cu)：Cu能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。但铜含量过高会导致塑性显著降低。本发明控制Cu百分含量控制范围为0.010％～0.050％。

氮(N)：N能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。本发明将钢中的N百分含量控制范围为0.0005％～0.0080％。

氧(O)：O有害元素，引起热脆，Cu在钢中以FeO、MnO、SiO₂、Al₂O₃等夹杂形式，使钢的强度、塑性降低。本发明将钢中的O百分含量控制在0.0050％以下。

本发明提供的一种屈服强度170-300Mpa级的高强IF钢板的生产方法，包括以下步骤：

1)铁水预处理；

2)转炉冶炼；

3)合金微调站；

4)RH炉精炼；

5)铸坯出炉；

6)终轧；

7)卷取；

8)酸洗；

9)冷轧；

10)脱脂；

11)连续退火或热镀锌退火；

12)平整或光整。

步骤1)铁水预处理：要求前扒渣和后扒渣。降低硫含量，提高钢水纯净度。

步骤2)转炉冶炼，具体为：不加生铁、渣钢；采用自循环废钢出钢，强化转炉脱磷，加强挡渣操作；出钢过程加石灰，不进行脱氧。进一步提高钢水洁净度。

步骤3)合金微调站，进行钢包顶渣改质。减少钢中Al₂O₃夹杂。

步骤4)RH炉精炼具体为：RH采用轻处理工艺，如需吹氧，则根据温度和氧位在前中期吹入氧气；破空前保证净循环时间不小于6min。减少夹杂物生成，保证最终产品的冲压性能。

步骤5)中铸坯出炉温度控制在1220℃～1250℃。出炉温度过低，不能保证终轧温度，出炉温度过高，轧制时氧化铁皮压入严重，在炉时间过短，晶粒不均匀，在炉时间过长，表面氧化铁皮多。

步骤6)中所述终轧温度控制在890℃～920℃。为避免两相区轧制，终轧温度不能过低。

步骤7)中所述卷取温度控制在600℃～680℃。卷取温度过高或过低，会导致成品的力学性能或表面质量难以保证。

步骤8)中所述酸洗，酸洗过程中酸液温度控制在70～85℃。酸液温度过低，易欠酸洗，酸液温度过高，易过酸洗。均会影响最终产品的表面质量。

步骤9)中冷轧，冷轧总压下率控制70％～90％。若压下率低于此范围，产品塑性应变比偏低。压下率高于此范围，冷轧过程中轧制稳定性差。

步骤10)中所述脱脂：脱脂液温度65～85℃。脱脂液温度过低，清洗效果差差，表面易残留脏污。

步骤11)中所述连续退火或热镀锌退火，均热温度780℃～840℃。均热温度过高或过低，产品力学性能都不能保证。

步骤12)中所述平整或光整，延伸率控制在0.6～1.5％。若平整延伸率低于此范围，产品板型差，而平整延伸率高于此范围，产品力学性能中延伸率偏低。

优选地，所述IF钢板，包括以下质量百分比的成分：C：0.004％～0.007％、Si≤0.030％、Mn：0.30％～0.50％、P≤0.015％、S≤0.015％、Als：0.010％～0.060％、Ti：0.010％～0.060％、Nb：0.010～0.030％、Cu：0.010～0.030％、N：0.0005％～0.0080％、O≤0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质元素；上述IF钢板生产过程中，控制均热温度：800℃～840℃、平整延伸率：0.6％～1.2％，生产的钢屈服强度170～220MPa，A₈₀≥44％，n值≥0.20，r值≥2.0。

优选地，所述IF钢板，包括以下质量百分比的成分：C：0.004％～0.009％、Si≤0.030％、Mn：0.40％～0.80％、P≤0.015％、S≤0.015％、Als：0.010％～0.060％、Ti：0.020％～0.070％、Nb：0.015～0.040％、Cu：0.015～0.040％、N：0.0005％～0.0080％、O≤0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，上述IF钢板生产过程中，控制均热温度：790℃～830℃、平整延伸率：0.8％～1.3％，生产的钢屈服强度210～260MPa，A₈₀≥41％，n值≥0.20，r值≥1.9。

优选地，所述IF钢板，包括以下质量百分比的成分：C：0.005％～0.010％、Si≤0.030％、Mn：0.70％～1.10％、P≤0.015％、S≤0.015％、Als：0.010％～0.060％、Ti：0.030％～0.080％、Nb：0.020～0.060％、Cu：0.020～0.050％、N：0.0005％～0.0080％、O≤0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，上述IF钢板生产过程中，控制均热温度：780℃～820℃、平整延伸率：1.0％～1.5％，生产的钢屈服强度250～300MPa，A₈₀≥37％，n值≥0.19，r值≥1.7。

与现有技术相比，本发明设计合适的C含量、添加Mn、Ti、Nb，Cu，尽量减少P、Si、S、O的含量，配合炼钢、热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧机冷轧、脱脂、连续退火或热镀锌、平整或光整工艺，生产出一种屈服强度170～300Mpa级的高强IF冷轧钢板或热镀锌钢板，屈服强度≥170MPa，抗拉强度330～460MPa，A₈₀延伸率≥36％，n值≥0.19，r值≥1.6，满足强度和成型性能的良好匹配。

附图说明

图1为实施例1的金相组织；

图2为实施例5的金相组织；

图3为实施例10的金相组织。

具体实施方式

实施例1-实施例12

一种屈服强度170-300Mpa级的高强IF钢板，包括以下质量百分比的成分：见下表1。其余为Fe和不可避免的杂质元素。

对比例1-2

一种IF钢板，包括以下质量百分比的成分：见下表1。其余为Fe和不可避免的杂质元素。

表1实施例1-12及对比例1-2IF钢板化学成分，wt％

上述实施例1-12及对比例1-2所述的钢板生产方法，包括以下步骤：

1)铁水预处理：要求前扒渣和后扒渣。

2)转炉冶炼：不加生铁、渣钢；采用自循环废钢出钢，强化转炉脱磷，加强挡渣操作；出钢过程加石灰，不进行脱氧。

3)合金微调站：进行钢包顶渣改质。

4)RH炉精炼：RH采用轻处理工艺，如需吹氧，则根据温度和氧位在前中期吹入氧气；破空前保证净循环时间不小于6min。

5)铸坯出炉温度控制在1220℃～1250℃。

6)终轧温度控制在890℃～920℃。

7)卷取温度控制在600℃～680℃。

8)酸洗：酸洗过程中酸液温度控制在70～85℃。

9)冷轧：冷轧总压下率控制70％～90％。

10)脱脂：脱脂液温度65～85℃。

11)连续退火或热镀锌：均热温度780℃～840℃。

12)平整或光整：延伸率控制在0.6～1.5％。

上述生产方法的具体工艺参数见下表2。

表2实施例1-12及对比例1-2生产工艺与产品性能

图1为实施例1的金相组织，可以看出主要为铁素体，晶粒度级别9.0。

图2为实施例5的金相组织，可以看出主要为铁素体，晶粒度级别10.5。

图3为实施例10的金相组织，可以看出主要为铁素体，晶粒度级别9.5。

从上述实例可以看出，本发明所生产的钢带，按此方法生产的高强IF钢板，组织主要为铁素体，晶粒度级别为8.5～10.0，力学性能的屈服强度170～300MPa，抗拉强度330～460MPa，A₈₀延伸率≥36％，n值≥0.19，r值≥1.6，满足强度和成型性能的良好匹配。本专利的核心生产工艺除适用于生产冷轧钢板和热镀锌钢板外，同样适用于需要退火工序的其他涂镀层产品的生产，如表面涂镀铝硅、锌铝镁等涂镀层产品。

上述说明仅对本发明进行了具体的示例性描述，需要说明的是本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的技术构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种屈服强度170-300Mpa级的高强IF钢板，其特征在于，所述屈服强度170-300Mpa级的高强IF钢板包括以下质量百分比的成分：

2.根据权利要求1所述的屈服强度170-300Mpa级的高强IF钢板，其特征在于，Ti+Nb≥0.040％。

3.一种权利要求1或2所述的屈服强度170-300Mpa级的高强IF钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：

1)铁水预处理；

2)转炉冶炼；

3)合金微调站；

4)RH炉精炼；

5)铸坯出炉；

6)终轧；

7)卷取；

8)酸洗；

9)冷轧；

10)脱脂；

11)连续退火或热镀锌退火；

12)平整或光整。

4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤5)中铸坯出炉温度控制在1220℃～1250℃。

5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤6)中所述终轧温度控制在890℃～920℃。

6.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤7)中所述卷取温度控制在600℃～680℃。

7.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤9)中冷轧，冷轧总压下率控制70％～90％。

8.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤10)中所述脱脂：脱脂液温度65～85℃。

9.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤11)中所述连续退火或热镀锌退火，均热温度780℃～840℃。

10.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤12)中所述平整或光整，延伸率控制在0.6～1.5％。