CN111074163B - 一种抗时效性低碳Al镇静钢带及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗时效性低碳Al镇静钢带及其生产方法，所述钢带化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.020～0.060%、Mn：0.10～0.30%、S≤0.015%、P≤0.015%、Si≤0.03%、Als：0.030～0.060%、Mo：0.010～0.030%、B：0.0010～0.0020%、N≤0.0030%，其余为Fe和不可避免的夹杂；所述生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序。本发明抗时效性低碳Al镇静钢带经150℃保温10min人工时效后，钢带拉伸曲线无屈服平台，屈服强度160～290MPa，抗拉强度280～410MPa，伸长率A80≥32%。

Description

一种抗时效性低碳Al镇静钢带及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种抗时效性低碳Al镇静钢带及其生产方法。
背景技术
在汽车及家电制造领域，低碳Al镇静钢以其低成本优势，市场需求量仍然很大。由于这类钢不含强碳氮化物形成元素，在产品使用过程中往往表现出明显的时效现象，一方面强度上升使冲压成型难度增大，另一方面，产品冲压成型后的表面容易出现褶皱、拉伸应变痕等缺陷，严重影响后续涂装效果。一般建议客户尽早使用此类产品，以免长时间放置产生时效，影响冲压成材率。然而，客户出于生产节奏以及库存的需要，经常在产品到库一段时间后才使用钢卷，一段时间的放置不可避免，这就对产品抗时效性提出了更高要求。
专利CN1192481A介绍了一种耐时效性低碳Al镇静钢的制备方法，主要通过添加Ti和B，同时限制Al含量的做法，达到固定碳化物以及晶粒尺寸生长的作用，但其设计思路主要针对不包括时效段的退火线。专利CN1228128A提到了晶界与晶内固溶碳对时效具有不同的贡献，固溶于晶内的碳对于自然时效影响更大，固溶于晶界处的碳在自然时效时具有更好的稳定性，但该专利并没有排除晶界处的碳在更长时间自然时效后对时效不利影响的可能性。
鉴于目前连续退火生产线不同牌号钢种混合生产的特点，许多产线均设置有时效段。因此，在成本可控的情况下，如何利用产线的时效段功能，最大限度提升低碳Al镇静钢的抗时效性，是生产企业和客户共同关注的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗时效性低碳Al镇静钢带及其生产方法。该发明在成本可控的前提下，通过添加微量的Mo和B，采取热轧高温卷取和冷轧后高温退火，同时，控制连续退火冷却至过时效段的温度差，不需添加Nb/Ti等强碳氮化物形成元素，实现了抗时效性低碳Al镇静钢带的生产，满足了生产企业和客户对低碳Al镇静钢带抗时效性需求。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种抗时效性低碳Al镇静钢带，所述钢带化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.020～0.060%、Mn：0.10～0.30%、S≤0.015%、P≤0.015%、Si≤0.03%、Als：0.030～0.060%、Mo：0.010～0.030%、B：0.0010～0.0020%、N≤0.0030%，其余为Fe和不可避免的夹杂。
本发明所述钢带厚度为0.5～2.5mm。
本发明所述钢带力学性能：屈服强度150～280MPa，抗拉强度270～400MPa，伸长率A80≥34%；经150℃保温10min人工时效后，钢带拉伸曲线无屈服平台，屈服强度160～290MPa，抗拉强度280～410MPa，伸长率A80≥32%。
本发明还提供了一种抗时效性低碳Al镇静钢带的生产方法，所述生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序；所述热轧工序，卷取温度为710～750℃；所述连续退火工序，均热段温度810～840℃，缓慢冷却段温度680～720℃，时效段温度为320～360℃。
本发明所述热轧工序，热轧终轧温度为810～850℃。
本发明所述冷轧工序，冷轧轧制厚度为0.5～2.5mm，压缩比58～78%。
本发明所述连续退火工序，钢带的生产线速度为60～210m/min，钢带光整拉矫延伸率为0.6～1.5%。
本发明设计思路：
钢带在出厂后，经过一段时间放置，一般会出现时效现象，力学上表现为屈服延伸，即钢带基体以存在固溶态的C或N间隙原子与位错发生交互作用形成柯氏气团，柯氏气团进而钉扎位错，当外力足以克服钉扎阻力时位错解钉扎，在柯氏气团对位错的不断钉扎和解钉过程中导致了屈服延伸。在实际工业生产中，为了消除低碳Al镇静钢的屈服延伸现象，一般采用平整的方式使得C或N间隙原子与位错相脱开，这在短期内会消除屈服延伸。然而，采用平整的方式只能解决一时的问题，随着钢带自然放置一段时间，游离的C或N原子重新扩散至空位或位错处，会导致钢板在使用中再次出现屈服延伸现象，即时效。因此，长期有效的解决办法，应该是通过成分和工艺的配合，尽量减少或消除基体中固溶的C或N原子含量，使其以碳氮化物的稳定形式存在于钢板中。此外，参考专利CN1228128A的报道，固溶于晶界处的碳在自然时效时具有更好的稳定性，但该专利并没有排除晶界处的碳在更长时间自然时效后对时效不利影响的可能性，因此，在钢带生产过程中使固溶碳都能被固定，从根本上避免时效的不利影响，是行之有效的办法。
本发明采取策略如下：
首先，提高热轧卷取温度。热轧终轧后的卷取阶段，钢卷缓慢冷却接近于平衡冷却，在此阶段随着温度的降低，碳化物析出形成；由于碳的扩散属于长程扩散，因而采用更高的卷取温度有利于碳化物充分析出。
其次，在连续退火过程中，采用高温退火和快速冷却的方式。高温退火促进有利冲压织构的形成与发展的同时，高温退火还可获得更大的晶粒尺寸，从而减少可供C或N原子偏聚的晶界面积，同时，合金元素B占据晶界位置，可有效抑制C或N的晶界偏聚，使其更大限度的固溶于晶粒内部；在连续退火冷却过程中，增大连续退火冷却至过时效段的温度差以提高碳化物析出动力，加之合金元素Mo具有促进C扩散的作用，在高析出动力的作用下，可使C在过时效段更有效地析出。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明在成本可控的前提下，通过添加微量的Mo和B，采取热轧高温卷取和冷轧后高温退火，同时，增大连续退火冷却至过时效段的温度差，促使C在高析出动力的作用下扩散析出，由此提高低碳Al镇静钢带的抗时效性。2、本发明低碳Al镇静钢带力学性能：屈服强度150～280MPa，抗拉强度270～400，伸长率A80≥34%；经150℃保温10min人工时效后，钢带拉伸曲线无屈服平台，屈服强度160～290MPa，抗拉强度280～410MPa，伸长率A80≥32%。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带厚度为1.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）连铸工序：钢水冶炼后经连铸得连铸坯，连铸坯化学成分组成及质量百分含量见表1；
（2）热轧工序：热轧终轧温度为820℃，卷取温度为750℃，热轧板规格为3.5×1275mm；
（3）冷轧工序：冷轧板规格为1.0×1250mm，压缩比为71.5%；
（4）连续退火工序：均热段温度为810℃，缓慢冷却段温度为680℃，时效段温度为320℃，生产线速度为160m/min，光整拉矫延伸率为0.8%。
实施例2
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带厚度为0.5mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）连铸工序：钢水冶炼后经连铸得连铸坯，连铸坯化学成分组成及质量百分含量见表1；
（2）热轧工序：热轧终轧温度为830℃，卷取温度为750℃，热轧板规格为2.3×1275mm；
（3）冷轧工序：冷轧板规格为0.5×1250mm，压缩比为78%；
（4）连续退火工序：均热段温度为820℃，缓慢冷却段温度为690℃，时效段温度为320℃，生产线速度为210m/min，光整拉矫延伸率为0.6%。
实施例3
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带厚度为1.2mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）连铸工序：钢水冶炼后经连铸得连铸坯，连铸坯化学成分组成及质量百分含量见表1；
（2）热轧工序：热轧终轧温度为830℃，卷取温度为720℃，热轧板规格为4.0×1385mm；
（3）冷轧工序：冷轧板规格为1.2×1360mm，压缩比为70%；
（4）连续退火工序：均热段温度为830℃，缓慢冷却段温度为700℃，时效段温度为340℃，生产线速度为140m/min，光整拉矫延伸率为0.9%。
实施例4
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带厚度为0.8mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）连铸工序：钢水冶炼后经连铸得连铸坯，连铸坯化学成分组成及质量百分含量见表1；
（2）热轧工序：热轧终轧温度为850℃，卷取温度为750℃，热轧板规格为3.0×1275mm；
（3）冷轧工序：冷轧板规格为0.8×1250mm，压缩比为74%；
（4）连续退火工序：均热段温度为830℃，缓慢冷却段温度为720℃，时效段温度为360℃，生产线速度为180m/min，光整拉矫延伸率为0.7%。
实施例5
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带厚度为1.5mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）连铸工序：钢水冶炼后经连铸得连铸坯，连铸坯化学成分组成及质量百分含量见表1；
（2）热轧工序：热轧终轧温度为840℃，卷取温度为730℃，热轧板规格为5.0×1185mm；
（3）冷轧工序：冷轧板规格为1.5×1160mm，压缩比为70%；
（4）连续退火工序：均热段温度为840℃，缓慢冷却段温度为710℃，时效段温度为350℃，生产线速度为120m/min，光整拉矫延伸率为1.0%。
实施例6
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带厚度为1.8mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）连铸工序：钢水冶炼后经连铸得连铸坯，连铸坯化学成分组成及质量百分含量见表1；
（2）热轧工序：热轧终轧温度为830℃，卷取温度为750℃，热轧板规格为5.0×1275mm；
（3）冷轧工序：冷轧板规格为1.8×1250mm，压缩比为64%；
（4）连续退火工序：均热段温度为810℃，缓慢冷却段温度为695℃，时效段温度为330℃，生产线速度为100m/min，光整拉矫延伸率为1.2%。
实施例7
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带厚度为2.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）连铸工序：钢水冶炼后经连铸得连铸坯，连铸坯化学成分组成及质量百分含量见表1；
（2）热轧工序：热轧终轧温度为810℃，卷取温度为725℃，热轧板规格为5.5×1470mm；
（3）冷轧工序：冷轧板规格为2.0×1450mm，压缩比为64%；
（4）连续退火工序：均热段温度为820℃，缓慢冷却段温度为695℃，时效段温度为320℃，生产线速度为90m/min，光整拉矫延伸率为1.2%。
实施例8
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带厚度为2.2mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）连铸工序：钢水冶炼后经连铸得连铸坯，连铸坯化学成分组成及质量百分含量见表1；
（2）热轧工序：热轧终轧温度为830℃，卷取温度为745℃，热轧板规格为5.5×1275mm；
（3）冷轧工序：冷轧板规格为2.2×1250mm，压缩比为60%；
（4）连续退火工序：均热段温度为815℃，缓慢冷却段温度为700℃，时效段温度为340℃，生产线速度为80m/min，光整拉矫延伸率为1.3%。
实施例9
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带厚度为2.3mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）连铸工序：钢水冶炼后经连铸得连铸坯，连铸坯化学成分组成及质量百分含量见表1；
（2）热轧工序：热轧终轧温度为830℃，卷取温度为720℃，热轧板规格为5.5×1275mm；
（3）冷轧工序：冷轧板规格为2.3×1250mm，压缩比为58%；
（4）连续退火工序：均热段温度为830℃，缓慢冷却段温度为720℃，时效段温度为360℃，生产线速度为70m/min，光整拉矫延伸率为1.3%。
实施例10
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带厚度为2.5mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例抗时效性低碳Al镇静钢带生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）连铸工序：钢水冶炼后经连铸得连铸坯，连铸坯化学成分组成及质量百分含量见表1；
（2）热轧工序：热轧终轧温度为830℃，卷取温度为710℃，热轧板规格为6.0×1325mm；
（3）冷轧工序：冷轧板规格为2.5×1200mm，压缩比为58%；
（4）连续退火工序：均热段温度为810℃，缓慢冷却段温度为680℃，时效段温度为320℃，生产线速度为60m/min，光整拉矫延伸率为1.5%。
表1 实施例1-10 钢带和连铸坯化学成分组成及其质量百分含量（%）
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表1中成分余量为Fe及不可避免的杂质。
表2 实施例1-10 钢带出厂的力学性能和经人工时效后的力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE004
例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种抗时效性低碳Al镇静钢带，其特征在于，所述钢带化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.020～0.060%、Mn：0.10～0.30%、S≤0.015%、P≤0.015%、Si≤0.03%、Als：0.030～0.060%、Mo：0.010～0.030%、B：0.0010～0.0020%、N≤0.0030%，其余为Fe和不可避免的夹杂；
经150℃保温10min人工时效后，钢带拉伸曲线无屈服平台，屈服强度160～290MPa，抗拉强度280～410MPa，伸长率A80≥32%；
所述抗时效性低碳Al镇静钢带由下述方法生产，其包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序；所述热轧工序，热轧终轧温度为810～850℃，卷取温度为710～750℃；所述冷轧工序，冷轧轧制厚度为0.5～2.5mm，压缩比58～78%；所述连续退火工序，均热段温度810～840℃，缓慢冷却段温度680～720℃，时效段温度为320～360℃；钢带的生产线速度为60～210m/min，钢带光整拉矫延伸率为0.6～1.5%。
2.根据权利要求1所述的一种抗时效性低碳Al镇静钢带，其特征在于，所述钢带厚度为0.5～2.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种抗时效性低碳Al镇静钢带，其特征在于，所述钢带力学性能：屈服强度150～280MPa，抗拉强度270～400MPa，伸长率A80≥34%。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种抗时效性低碳Al镇静钢带的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、连续退火工序；
所述热轧工序，热轧终轧温度为810～850℃，卷取温度为710～750℃；
所述冷轧工序，冷轧轧制厚度为0.5～2.5mm，压缩比58～78%；
所述连续退火工序，均热段温度810～840℃，缓慢冷却段温度680～720℃，时效段温度为320～360℃；钢带的生产线速度为60～210m/min，钢带光整拉矫延伸率为0.6～1.5%。
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