CN110819906A - 一种改善残余元素Cu、As、Sn恶化冷轧带钢深冲性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善残余元素Cu、As、Sn恶化冷轧带钢深冲性能的方法,向残余元素Cu、As、Sn偏高的冷轧深冲钢中加入S和Ti,所述钢的成分中按质量分数含有Cu:0.05‑0.15%,As:0.01‑0.05%,Sn:0.01‑0.05%,其余为Fe及允许范围内的夹杂。本发明通过加入微量S和Ti,并通过热轧、冷轧工艺相互配合提高冷轧带钢深冲性能,使得最终产品屈服强度≤180MPa,抗拉强度270‑350MPa,延伸率A50为≥44%,平均应变强化指数n值≥0.23,平均塑性应变比r值≥1.80,各向异性系数△r值≤0.50。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金的技术领域,尤其涉及一种改善残余元素Cu、As、Sn 恶化冷轧带钢深冲性能的方法。
背景技术
低碳深冲用热轧带钢经冷轧退火等工艺后,产品具有优异的深冲性能、较高强 度和良好的韧性、易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能,因而广泛应用 于汽车、家电、船舶、机械等制造行业。冷轧带钢深冲性能的技术特征主要反 映在优良的成型性上,一般要求具有较高的塑性应变比r值、较低的各向异性系 数△r值、高均匀延伸率、低屈服强度、较高应变强化指数n值。影响冷轧带钢 深冲性能的因素很多,其中,钢中残余元素Cu、As、Sn尽管含量较低,但在加 热或退火时,会在钢的自由表面、晶界和晶粒交界面形成界面偏析而富集,极 大地影响钢的深冲性能。这些残余元素主要来源于低品位铁矿石、炼钢过程中加入的废钢和铁合金。由于其氧化势低于铁,当前的冶炼工艺难以去除而完全 或部分进入进入钢液。目前,钢铁企业主要从两个方面控制钢中残余元素的含 量:一方面,减少残余元素进入炼钢流程中的总量;另一方面,在炼钢流程中 采取措施抑制残余元素对钢的危害。工业上采用的方法主要有:配料稀释法、 铁矿石还原焙烧法、铁水或钢液脱除法和添加抑制剂。除配料稀释法外,其他 方法由于综合成本高、操作程度复杂和能耗大等缺点,并不适合工业生产。然 而,配料稀释法治标不治本,高品位铁矿资源日益减少,配料稀释法并不是一 种持久的方法。因而寻求新的解决钢中残余元素对钢性能危害的方法尤为重要。
发明内容
基于以上现有技术的不足,本发明所解决的技术问题在于提供一种处理效 果好的改善残余元素Cu、As、Sn恶化冷轧带钢深冲性能的方法,向残余元素Cu、As、Sn偏高的冷轧深冲钢中加入质量百分比为0.009-0.012%的S和 0.01-0.03%的Ti,S与Ti以Ti4S2C2固定C的同时,还能固定一部分Cu,可以 减少Cu的固溶量和晶界偏析量,同时也减少As、Sn等残余元素富集,并通过 热轧、冷轧工艺相互配合提高冷轧带钢深冲性能。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种改善残余元素Cu、As、Sn恶化 冷轧带钢深冲性能的方法,向残余元素Cu、As、Sn偏高的冷轧深冲钢中加入S 和Ti;所述残余元素Cu、As、Sn偏高的冷轧深冲钢中按质量百分含量计Cu: 0.05-0.15%,As:0.01-0.05%,,Sn:0.01-0.05%。
作为上述技术方案的优选,本发明提供的改善残余元素Cu、As、Sn恶化 冷轧带钢深冲性能的方法进一步包括下列技术特征的部分或全部:
作为上述技术方案的改进,所述加入S和Ti,具体为按质量百分含量计, 所述S元素在钢中的添加量为0.009-0.012%,Ti元素在钢中的添加量为 0.01-0.03%。
作为上述技术方案的改进,所述向残余元素Cu、As、Sn偏高的冷轧深冲 钢中加入S和Ti;其中S以FeS的形式添加,Ti为海绵钛。
作为上述技术方案的改进,所述钢的成分按质量百分含量计为:C≤0.02%, Si≤0.02%,Mn:0.05-0.25%,P≤0.015%,S≤0.012%,Als≤0.05%,N≤0.0035%, Cu:0.05-0.15%,As:0.01-0.05%,,Sn:0.01-0.05%,其余为Fe及允许范围内 的夹杂。
作为上述技术方案的改进,所述冷轧深冲钢的生产方法包括高炉铁水、铁 水脱硫、转炉冶炼、LF+RH精炼、板坯连铸、加热、热轧、酸洗、冷轧、退火、 平整,其中,在精炼脱氧完成后向钢水中加入S和Ti。
作为上述技术方案的改进,所述转炉冶炼工序控制终点碳含量为[C]: 0.04-0.06%,终点S含量[S]:0.008-0.012%,终点氧含量为[O]:200-400ppm, 出钢温度为1660-1680℃;LF+RH精炼中RH真空处理时间>10个循环周期; 加热采用中间包电磁感应加热,过热度控制在小于15℃;热轧板坯加热温度设 定为1180-1220℃,精轧结束温度为880-940℃,热轧完成后进行层流冷却,然 后进行卷取,卷取温度为680-740℃;冷轧压下率为65-85%;退火工序中带钢 在连续退火炉的均热段的退火温度范围为830-880℃,带钢在均热段时间为 40-90s。
(1)转炉冶炼和精炼
所述转炉冶炼工序控制终点碳含量为[C]:0.04-0.06%,终点S含量[S]: 0.008-0.012%,终点氧含量为[O]:200-400ppm,出钢温度为1660-1680℃。RH 真空处理时间>10个循环周期;采用中间包电磁感应加热,过热度控制在小于 15℃。针对各实施例,脱氧完成后向钢水中加入一定量的FeS和海绵钛,使得 钢水中S元素质量百分比为0.009-0.012%,Ti元素的质量百分比为0.01-0.03%; 对于现今工业生产的对照例而言,不需要加入FeS和海绵钛。
(2)板坯加热
连铸坯送至热轧后,在加热炉再加热,为保证AlN和Ti(C、N)等第二 相粒子在连铸板坯加热过程中溶解,且为防止带钢在热轧过程中自然降温满足 不了精轧要求,需要较高的板坯加热温度。但如果加热温度过高,除增加能耗 成本外,还不利于卷取过程第二相粒子的析出,给后续退火过程增加负担。因 此,综合考虑,本发明板坯加热温度设定为1180-1220℃。
(3)热轧
因深冲钢C含量低,Ar3相变点较高,为防止精轧在两相区轧制,终轧温 度设定较高;但从细化奥氏体晶粒度和促进析出物粗化的角度出发,终轧温度 不能太高。因此本发明设定精轧结束温度为880-940℃;热轧完成后进行层流冷 却,然后进行卷取,对于深冲钢而言,卷取温度主要影响材料的再结晶温度及 冲压成型性。若采用较低的卷取温度,材料再结晶温度提高,不利于后续退火 的进行,且较低卷取温度,材料屈服强度会较高,延伸率会下降,这不利于材 料冲压性能。但若卷取温度太高,则在卷取后表面会产生大量氧化铁皮,会不 利于后续的酸洗。综合考虑,本发明设定卷取温度为680-740℃。
(4)冷轧
冷轧深冲带钢r值会随冷轧压下率增加而单调增加,但如果冷轧压下率过 高,会明显增加冷轧轧机负荷,不利于轧制的稳定生产,尤其在生产厚度超过 1.2mm的带钢时,若压下率过高,要求热卷厚度比较厚,对于连续轧制机组的 焊机要求较高,增加了生产难度。综合考虑,本发明设定冷轧压下率为65-85%。
(5)连续退火
冷轧后带钢会出现加工硬化(硬度、强度升高,塑性、韧性下降)、力学和 物理性能的各向异性等现象。这些缺陷和变化都需要通过轧后的再结晶退火过 程予以消除。因此,再结晶退火是冷轧后控制和改变金属材料组织、织构和性 能的必要手段。冷轧深冲带钢在退火过程中经历的回复、再结晶和晶粒长大三 个过程都会影响到成品的性能。而退火温度的设定一般是综合考虑带钢的再结 晶温度、
产品性能需求范围等两个因素,根据产品屈服度控制在≤180MPa范围内、 抗拉强度在270-350MPa、断后伸长率A50≥44%范围内的要求,本发明设定带钢 在连续退火炉的均热段的退火温度范围为830-880℃,带钢在均热段时间为 40-90s
一种改善残余元素Cu、As、Sn恶化的冷轧带钢,所述冷轧带钢是按照如 上所述的任一方法制备而成;并且所述冷轧带钢的屈服强度≤180MPa,抗拉强 度270-350MPa,延伸率A50为≥44%,平均应变强化指数n值≥0.23,平均塑性 应变比r值≥1.80,各向异性系数△r值≤0.50。
本发明中成分范围及工艺要点设置原因如下:
C:碳是影响深冲性能的主要元素,深冲性能随着其含量提高而降低,但是 过低的C含量在工业生产中很难实现,会明显增加炼钢成本,本发明的C含量 范围设定为C≤0.02%。
Si:硅是对钢的脱氧有效的元素,但硅含量过高会严重损害冷轧钢板的塑性 和成型性能。但是若对硅含量要求过低则会提高炼钢精炼工序的成本,本发明 Si含量范围设定为Si≤0.02%。
Mn:锰是一种脱氧元素,同时通过固溶强化而使钢强化,当含量低于0.05% 时工业生产上不经济,因此限定下限为0.05%;当含量高于0.30%时对深冲钢 的成型性指标r值不利,本发明Mn含量范围设定为Mn:0.05-0.30%。
P:磷一般都固溶在铁素体中,随着钢中磷含量增加,磷对钢的固溶强化 作用增强,带状组织加重,钢板的强度和硬度升高,而塑性和韧性急剧下降, 成型和深冲性能变坏。考虑实际脱磷能力,本发明P含量范围设定为P≤0.015%。
S:硫在钢中主要以硫化物夹杂的形式存在,使钢的成型性特别是深冲性能 下降,因此,应尽可能减少S。但本发明是针对残余元素偏高钢的冷轧深冲钢, 通过添加一定量的S可以改善残余元素Cu、As、Sn的有害作用。本发明S含 量范围设定为S:0.009-0.012%。
Al:由于Si含量很少,炼钢采用铝元素脱氧,需要铝含量不小于0.015%。 为了保证脱氧充分,设定下限为0.025%。但是当Al量过高时,会增加合金成 本,且对连铸浇铸过程有一定影响,另外也会形成过多的Al2O3夹杂。本发明 Al含量范围设定为Als≤0.05%。
Cu:铜在钢中是作为残余元素存在,Cu含量过高深冲性能下降以及表面质 量降低,但是若对铜含量要求过低则会提高炼钢精炼工序的成本,本发明Cu含 量范围设定为Cu:0.05-0.15%。
As:砷在钢中是作为残余元素存在,As含量过高深冲性能下降以及表面质 量降低,但是若对砷含量要求过低则会提高炼钢精炼工序的成本,本发明As含 量范围设定为As:0.01-0.05%。
Sn:锡在钢中是作为残余元素存在,Sn含量过高深冲性能下降以及表面质 量降低,但是若对锡含量要求过低则会提高炼钢精炼工序的成本,本发明Sn含 量范围设定为As:0.01-0.05%。
N:氮在钢中是作为杂质而存在的元素,大量的N不仅使钢板的成型性能降 低,但N含量低于0.002%时工业生产上不经济,本发明N含量范围设定为N: N≤0.0035%。
Ti:钛元素是强碳、氮化物形成元素,可以固定钢中的C、N间隙原子,本 发明是针对残余元素Cu、As、Sn偏高的冷轧深冲钢,通过添加一定量的Ti可 以改善残余元素Cu、As、Sn的有害作用。本发明Ti含量范围设定为Ti:0.01-0.03%。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有如下有益效果:针对冷轧深冲钢 中残余元素Cu、As、Sn偏高的问题,本发明采用精炼脱氧完成后向钢水中加入 重量百分比为0.009-0.012%%的S和0.01-0.03%的Ti,S与Ti以Ti4S2C2固定 C的同时,还能固定一部分Cu,可以减少Cu的固溶量和晶界偏析量,并能同 时减少As、Sn等残余元素富集,并通过热轧、冷轧工艺相互配合提高冷轧钢带 深冲性能。生产出现有技术达不到的产品质量:使得最终产品屈服强度 ≤180MPa,抗拉强度270-350MPa,延伸率A50为≥44%,平均应变强化指数n 值≥0.23,平均塑性应变比r值≥1.80,各向异性系数△r值≤0.50。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术 手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、 特征和优点能够更明显易懂,以下结合优选实施例,详细说明如下。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施方式,其作为本说明书的一部分,通过实 施例来说明本发明的原理,本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明 将会变得一目了然。
本实施例选冷轧深冲用碳素带钢,规格为0.6*1250mm,下面结合实施例对 本发明作进一步说明,如表1-表5所示。
以下各实施例用于阐述本发明,但本发明并不局限以下实施例。
表1为本发明各实施例的化学成分;
表2为本发明各实施例冶炼过程工艺参数;
表3为本发明各实施例热轧过程工艺参数;
表4为本发明各实施例冷轧、退火过程工艺参数;
表5为本发明各实施例成品样的力学性能。
本发明各实施例,按照以下步骤生产:
本发明最终化学成分质量百分比见表1,采用高炉铁水、铁水脱硫、转炉冶 炼、LF+RH精炼、板坯连铸、加热、热轧、酸洗、冷轧、退火、平整等工艺生 产。其中,
(1)转炉冶炼和精炼,相关冶炼过程工艺参数见表2,所述转炉冶炼工序 控制终点碳含量为[C]:0.04-0.06%,终点S含量[S]:0.008-0.012%,终点氧含 量为[O]:200-400ppm,出钢温度为1660-1680℃。RH真空处理时间>10个循 环周期;采用中间包电磁感应加热,过热度控制在小于15℃。针对各实施例, 脱氧完成后向钢水中加入一定量的FeS和海绵钛,使得钢水中S元素质量百分 比为0.009-0.012%,Ti元素的质量百分比为0.01-0.03%;对于现今工业生产的 对照例而言,不需要加入FeS和海绵钛。
(2)板坯加热和热轧,连铸坯送至热轧后,在加热炉再加热后除磷,后送 至连轧机上轧制,相关热轧过程工艺参数见表3。通过粗轧和精轧控制轧制后, 进行层流冷却,然后进行卷取。
(3)冷轧和连续退火,将上述热轧钢卷重新开卷经过酸洗后,在5机架 冷连轧机上进行冷轧,冷轧的压下率为65-85%,经过冷轧后的轧硬状态的钢带 经过连续退火得到成品冷轧钢带。相关冷轧、退火工艺控制参数见表4,利用 上述方法得到的深冲用冷轧带钢的力学性能见表5。
从上述实施例看出,对照例性能满足不了深冲用冷轧带钢性能要求。除上 述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成 的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
表1实施例化学成分wt%
表2实施例冶炼过程工艺参数
表3实施例热轧过程工艺参数
表4实施例冷轧、退火过程工艺参数
表5实施例成品样的力学性能
本发明所列举的各原料,以及本发明各原料的上下限、区间取值,以及工 艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明,在此不一一 列举实施例。
以上所述是本发明的优选实施方式而已,当然不能以此来限定本发明之权 利范围,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原 理的前提下,还可以做出若干改进和变动,这些改进和变动也视为本发明的保 护范围。
Claims (7)
1.一种改善残余元素Cu、As、Sn恶化冷轧带钢深冲性能的方法,其特征在于:向残余元素Cu、As、Sn偏高的冷轧深冲钢中加入S和Ti;所述残余元素Cu、As、Sn偏高的冷轧深冲钢中按质量百分含量计Cu:0.05-0.15%,As:0.01-0.05%,,Sn:0.01-0.05%。
2.如权利要求1所述的改善残余元素Cu、As、Sn恶化冷轧带钢深冲性能的方法,其特征在于:所述加入S和Ti,具体为按质量百分含量计,所述S元素在钢中的添加量为0.009-0.012%,Ti元素在钢中的添加量为0.01-0.03%。
3.如权利要求1所述的改善残余元素Cu、As、Sn恶化冷轧带钢深冲性能的方法,其特征在于:所述向残余元素Cu、As、Sn偏高的冷轧深冲钢中加入S和Ti;其中S以FeS的形式添加,Ti为海绵钛。
4.如权利要求1所述的改善残余元素Cu、As、Sn恶化冷轧带钢深冲性能的方法,其特征在于:所述钢的成分按质量百分含量计为:C≤0.02%,Si≤0.02%,Mn:0.05-0.25%,P≤0.015%,S≤0.012%,Als≤0.05%,N≤0.0035%,Cu:0.05-0.15%,As:0.01-0.05%,,Sn:0.01-0.05%,其余为Fe及允许范围内的夹杂。
5.如权利要求1所述的改善残余元素Cu、As、Sn恶化冷轧带钢深冲性能的方法,其特征在于:所述冷轧深冲钢的生产方法包括高炉铁水、铁水脱硫、转炉冶炼、LF+RH精炼、板坯连铸、加热、热轧、酸洗、冷轧、退火、平整,其中,在精炼脱氧完成后向钢水中加入S和Ti。
6.如权利要求5所述的改善残余元素Cu、As、Sn恶化冷轧带钢深冲性能的方法,其特征在于:所述转炉冶炼工序控制终点碳含量为[C]:0.04-0.06%,终点S含量[S]:0.008-0.012%,终点氧含量为[O]:200-400ppm,出钢温度为1660-1680℃;LF+RH精炼中RH真空处理时间>10个循环周期;加热采用中间包电磁感应加热,过热度控制在小于15℃;热轧板坯加热温度设定为1180-1220℃,精轧结束温度为880-940℃,热轧完成后进行层流冷却,然后进行卷取,卷取温度为680-740℃;冷轧压下率为65-85%;退火工序中带钢在连续退火炉的均热段的退火温度范围为830-880℃,带钢在均热段时间为40-90s。
7.一种改善残余元素Cu、As、Sn恶化的冷轧带钢,其特征在于:所述冷轧带钢是按照如权利要求1-6所述的任一方法制备而成;并且所述冷轧带钢的屈服强度≤180MPa,抗拉强度270-350MPa,延伸率A50为≥44%,平均应变强化指数n值≥0.23,平均塑性应变比r值≥1.80,各向异性系数△r值≤0.50。
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