CN111485177A - 一种低成本780MPa级冷轧双相钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本780MPa级冷轧双相钢，其化学成分质量百分数为：C：0.11％‑0.13％，Si：0.30％‑0.38％，Mn：1.55％‑1.65％，P：≤0.020％，S：≤0.003％，Alt：0.020％‑0.060％，Cr：0.32％‑0.40％，N：≤0.0070％。还公布了其生产方法。本发明设计成本低廉的780MPa级冷轧双相钢冶炼成分，充分发挥连续退火过程中的高氢快冷功能，提高冷却速度，相变产生足够量的马氏体组织，使得最终产品性能满足780MPa级冷轧双相钢的标准要求，其表面质量达到FB级以上，拉伸断后伸长率高，具备优异的冲压成型性能。

Description

一种低成本780MPa级冷轧双相钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其是涉及一种低成本780MPa级冷轧双相钢及其生产方法。
背景技术
近年来汽车工业的快速发展强有力地推动着我国国民经济实现中高速发展，但由此产生的高能耗以及高排放，正在严重地污染着环境，给人们日常生活造成诸多负面影响。因此要实现汽车工业的可持续发展，必须要解决节能减排、低碳环保的难题，这也是各国汽车工业所面临的首要问题。这就使得人们对现代汽车提出了安全、环保、舒适、节能于一体的新需求，既要实现轻量化，也要保证整车性能。
冷轧双相钢作为新一代汽车板领域应用广泛的先进高强钢，主要由铁素体和以岛状弥散分布在基体上的马氏体两相组成。通过调配铁素体和马氏体两相比例，双相钢抗拉强度可达到400-1200MPa。相比于同级别低合金高强钢，双相钢具有屈强比低、加工硬化能力高、无屈服延伸、无室温时效、初始加工硬化率高、伸长率高、抗撞吸能性好等优点。
目前国内能够实现批量化供货的钢厂主要有宝钢、鞍钢、邯钢等，部分钢材仍依赖进口。因此开发一种低成本780MPa级冷轧双相钢的生产方法，可满足汽车轻量化对高强度冷轧双相钢的需求，填补企业产品空白，调整冷轧产品结构，实现结构优化升级，提高企业竞争力，提升企业经济效益。
专利CN110029286A公开的是一种780MPa级汽车轻量化双相钢及其制备方法，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.12％-0.14％，Si：0.05％-0.10％，Mn：1.80％-1.90％，P：≤0.010％，S：≤0.005％，Alt：0.020％-0.050％，Cr：0.020％-0.030％。该专利需要板带在热轧工序控轧控冷，中间坯厚度40-45mm，精轧开轧温度1030±30℃，精轧终轧温度870±20℃，卷取温度630±20℃，退火加热温度830±20℃，均热时间80-120s，以3-5℃/s的速度冷至680±20℃，然后以45-55℃/s的冷却速度冷却至300±20℃，过时效处理400-500s后终冷至150℃，空冷至室温，得到780MPa级冷轧双相钢。该专利涉及的780MPa级冷轧双相钢热轧过程需严格控轧控冷，轧制工艺复杂，退火过程需控制均热时间和过时效时间，操作繁琐。为了保证时间要求，会影响连退产能。
专利CN108517466A公开了一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法，包括以下化学成分及重量百分比：C：0.08％-0.10％，Si：0.1-0.3％，Mn：1.8％-2.1％，Cr：0.3-0.5％，Nb：0.04-0.06％，Als：0.03-0.06％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，N：≤0.005％。该专利冶炼过程中加入了一定量昂贵的Nb元素，成本较高。退火过程：将酸洗冷轧处理好的钢板，先以10℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至790℃，保温115s，以6℃/s的速度冷至660℃后以50℃/s的冷却速度快速冷却至在270℃，并在此温度下过时效处理476s后冷至室温。该专利下生产的780MPa级冷轧双相钢合金成本较高，退火过程中的加热过程与冷却过程均需控制速率，均热与过时效还需控制时间，退火过程参数控制繁琐，影响冷轧产线产能，生产成本较高。
专利CN108914000A公开了一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢及其生产方法，其化学成分：C：0.08％-0.12％，Mn：1.40％-1.70％，P：≤0.020％，Si：0.30-0.50％，Als：0.10％-0.30％，Cr：0.40％-0.60％，Nb：0.025％-0.050％，Ti：0.025％-0.050％，N：≤0.0060％。该专利涉及的780MPa级冷轧双相钢冶炼过程采用LF+RH的双精炼工序，合金元素加入了一定量的Nb和Ti元素，冶炼成本较高，退火过程仅控制均热温度750-800℃，均热保温时间60-220s，过时效温度240-300℃，过时效段保温时间300-1225s，温度波动范围较大导致最终产品的马氏体占比不稳定，过时效段保温时间控制将会影响冷轧连退产线的产能，生产成本高。
综上所述，现有的780MPa级冷轧双相钢生产方式均存在一定不利因素，其不利因素一部分为退火控制需保温待时，影响冷轧产线产能；另一部分为合金成本过高，需加入昂贵的Nb和Ti等微量元素。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本780MPa级冷轧双相钢及其生产方法，充分利用2030mm冷轧产线设备的先进性，通过设计成本低廉的冶金成分，冷轧退火过程中仅需控制温度，不控制加热速度和保温时间，生产出性能合格，表面质量FB级以上的780MPa级冷轧双相钢。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种低成本780MPa级冷轧双相钢，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.11％-0.13％，Si：0.30％-0.38％，Mn：1.55％-1.65％，P：≤0.020％，S：≤0.003％，Alt：0.020％-0.060％，Cr：0.32％-0.40％，Ca≤0.002，N：≤0.0070％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.12％，Si：0.36％，Mn：1.62％，P：0.011％，S：0.001％，Alt：0.034％，Cr：36％，Ca：0.0012，N：0.0034％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.12％，Si：0.35％，Mn：1.60％，P：0.011％，S：0.001％，Alt：0.034％，Cr：37％，Ca：0.0012，N：0.0050％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.12％，Si：0.36％，Mn：1.62％，P：0.011％，S：0.001％，Alt：0.034％，Cr：36％，Ca：0.0012，N：0.0034％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种低成本780MPa级冷轧双相钢的生产方法，包括：
S1、冶炼成分
冶炼：铁水采用KR法脱S，入转炉铁水S含量控制在0.010％以内，结合优质废钢进行LF单精炼，钙处理喂丝后保证软吹时间≥8min；
连铸：铸机采用恒拉速控制，拉速范围1.0-1.5m/min，板坯低倍组织试片上不得有影响产品性能的缩孔、气泡、裂纹、夹杂，连铸坯中心偏析不得大于C类3.0级，中心疏松不得大于1.0级；
S2、热轧工艺
热轧加热炉：为了保证铸坯合金元素的充分固溶，热轧加热炉加热温度1200-1300℃，均热温度1225-1255℃，在炉时间180-240min，均热时间30-60min，出钢温度1235±20℃；
压力除鳞：热轧投入定宽设备之前，先进行一次性高压水除鳞，将加热后铸坯的表面脱碳层等易消除的氧化物去除干净，仅剩余粘附性高，难以去除的Fe2SiO4和FeO红色氧化物；
定宽压力：热轧粗轧前投入定宽压力设备，铸坯减宽量在50-350mm之间；
粗轧机：依照不同的最终产品厚度，粗轧采用6道次轧制，轧制过程中，机前与机后除鳞全部开启；
精轧机：精轧过程中，机架间除鳞水全部开启，精轧终轧温度885±40℃；
卷取机：层流冷却选用“隔一开一”的前分散模式，卷取温度580±30℃；
S3、酸轧工艺
酸轧工序的酸洗段采用i-Box紊流酸洗，目标压下率控制在50-69％，酸轧入口原料厚度2.0-6.0mm，酸轧出口最终产品厚度0.7-2.5mm；
S4、连退工艺
退火炉均热温度810-830℃，缓冷段出口带钢温度690-710℃，快冷段出口带钢温度260-280℃，同时在产线快冷段密封退火炉内充入20％～30％的氢气，其与气体为氮气，过时效段带钢温度≤280℃，平整机延伸率0.6-0.8％，炉区运行速度≥110mmin。
进一步的，粗轧6道次轧制，粗轧除磷水采用道道开启，除磷水压力22Mpa，精轧7连轧，精轧终轧温度880℃，卷取温度580℃。酸轧原料厚度3.5mm，轧制成品厚度1.2mm，酸轧压下率66％。退火加热炉均热段带钢温度825℃，缓冷带钢温度700℃，快冷段出口带钢温度275℃，过时效带钢温度≤280℃，炉区运行速度120m/min，平整机延伸率0.70％。
进一步的，粗轧6道次轧制，粗轧除磷水采用道道开启，除磷水压力22Mpa，精轧7连轧，精轧终轧温度890℃，卷取温度580℃。酸轧原料厚度3.0mm，轧制成品厚度1.0mm，酸轧压下率67％。退火加热炉均热段带钢温度830℃，缓冷带钢温度690℃，快冷段出口带钢温度270℃，过时效带钢温度≤270℃，炉区运行速度120m/min，平整机延伸率0.70％。
进一步的，粗轧6道次轧制，粗轧除磷水采用道道开启，除磷水压力22Mpa，精轧7连轧，精轧终轧温度885℃，卷取温度580℃。酸轧原料厚度3.5mm，轧制成品厚度1.2mm，酸轧压下率66％。退火加热炉均热段带钢温度820℃，缓冷带钢温度700℃，快冷段出口带钢温度280℃，过时效带钢温度≤280℃，炉区运行速度115m/min，平整机延伸率0.70％。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明利用冶炼设备和轧制、连续退火设备，设计成本低廉的780MPa级冷轧双相钢冶炼成分，充分发挥连续退火过程中的高氢快冷功能，提高冷却速度，相变产生足够量的马氏体组织，使得最终产品性能满足780MPa级冷轧双相钢的标准要求。该780MPa级冷轧双相钢表面质量达到FB级以上，拉伸断后伸长率高，具备优异的冲压成型性能。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例1中冷轧双相钢的金相组织图。
具体实施方式
以下参考附图说明本发明的优选案例，以便于该技术更加清晰易理解。结合不同形式的案例来更加详细的说明本发明。本发明保护范围并非仅局限于文中提到的案例。
实施例1：
采用KR法脱硫铁水和优质废钢，LF单精炼，调整氩气流量使钢液处于软吹状态，喂入钙丝进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min，防止钢液裸露。板坯全程保护浇注进行连铸，采用动态轻压下技术，以减少连铸坯中心偏析，板坯冷装入炉。
板坯中心疏松0级，中心偏析C类1.0级，冷装入炉，出炉温度1240℃，均热时间35min，在炉时间200min。粗轧6道次轧制，粗轧除磷水采用道道开启，除磷水压力22Mpa，精轧7连轧，精轧终轧温度880℃，卷取温度580℃。酸轧原料厚度3.5mm，轧制成品厚度1.2mm，酸轧压下率66％。退火加热炉均热段带钢温度825℃，缓冷带钢温度700℃，快冷段出口带钢温度275℃，过时效带钢温度≤280℃，炉区运行速度120m/min，平整机延伸率0.70％，得到所述性能与表面优异的780MPa级冷轧双相钢。
实施例2：
采用KR法脱硫铁水和优质废钢，LF单精炼，调整氩气流量使钢液处于软吹状态，喂入钙丝进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min，防止钢液裸露。板坯全程保护浇注进行连铸，采用动态轻压下技术，以减少连铸坯中心偏析，板坯冷装入炉。
板坯中心疏松0.5级，中心偏析C类0.5级，冷装入炉，出炉温度1230℃，均热时间40min，在炉时间180min。粗轧6道次轧制，粗轧除磷水采用道道开启，除磷水压力22Mpa，精轧7连轧，精轧终轧温度890℃，卷取温度580℃。酸轧原料厚度3.0mm，轧制成品厚度1.0mm，酸轧压下率67％。退火加热炉均热段带钢温度830℃，缓冷带钢温度690℃，快冷段出口带钢温度270℃，过时效带钢温度≤270℃，炉区运行速度120m/min，平整机延伸率0.70％，得到所述性能与表面优异的780MPa级冷轧双相钢。
实施例3：
采用KR法脱硫铁水和优质废钢，LF单精炼，调整氩气流量使钢液处于软吹状态，喂入钙丝进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min，防止钢液裸露。板坯全程保护浇注进行连铸，采用动态轻压下技术，以减少连铸坯中心偏析，板坯冷装入炉。
板坯中心疏松0.5级，中心偏析C类1.5级，冷装入炉，出炉温度1235℃，均热时间35min，在炉时间188min。粗轧6道次轧制，粗轧除磷水采用道道开启，除磷水压力22Mpa，精轧7连轧，精轧终轧温度885℃，卷取温度580℃。酸轧原料厚度3.5mm，轧制成品厚度1.2mm，酸轧压下率66％。退火加热炉均热段带钢温度820℃，缓冷带钢温度700℃，快冷段出口带钢温度280℃，过时效带钢温度≤280℃，炉区运行速度115m/min，平整机延伸率0.70％，得到所述性能与表面优异的780MPa级冷轧双相钢。
检测实施例1-3得到的780MPa级冷轧双相钢组分含量，结果如表1所示。
表1
实例 C Si Mn P S Alt Cr Ca N
1 0.12 0.36 1.62 0.011 0.001 0.034 0.36 0.0012 0.0034
2 0.12 0.35 1.60 0.011 0.001 0.034 0.37 0.0012 0.0050
3 0.12 0.36 1.62 0.011 0.001 0.034 0.36 0.0012 0.0034
对本发明实施例1-3得到的管线钢进行力学性能检验，检验结果见表2。
表2
Figure BDA0002456870840000081
由表2可见，本发明实施例1-3得到的780MPa级冷轧双相钢的屈服强度437MPa-489MPa，抗拉强度805-844MPa，断后伸长率16.0-20.0％，应力应变值0.11-0.12，各项性能均满足标准要求，断后伸长率富余量充足，说明本发明所涉及的780MPa级冷轧双相钢冲压成型性能良好。
对发明实施例1得到的冷轧双相钢金相组织进行观察，其金相组织如图1所示，组织为铁素体+马氏体组织，其中铁素体占比60％-70％，马氏体占比30％-40％。
本发明其它技术方案也具有相类似的有益效果。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种低成本780MPa级冷轧双相钢，其特征在于，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.11％-0.13％，Si：0.30％-0.38％，Mn：1.55％-1.65％，P：≤0.020％，S：≤0.003％，Alt：0.020％-0.060％，Cr：0.32％-0.40％，Ca≤0.002，N：≤0.0070％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低成本780MPa级冷轧双相钢，其特征在于，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.12％，Si：0.36％，Mn：1.62％，P：0.011％，S：0.001％，Alt：0.034％，Cr：36％，Ca：0.0012，N：0.0034％，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的低成本780MPa级冷轧双相钢，其特征在于，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.12％，Si：0.35％，Mn：1.60％，P：0.011％，S：0.001％，Alt：0.034％，Cr：37％，Ca：0.0012，N：0.0050％，其余为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的低成本780MPa级冷轧双相钢，其特征在于，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.12％，Si：0.36％，Mn：1.62％，P：0.011％，S：0.001％，Alt：0.034％，Cr：36％，Ca：0.0012，N：0.0034％，其余为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的低成本780MPa级冷轧双相钢的生产方法，其特征在于，包括：
S1、冶炼成分
冶炼：铁水采用KR法脱S，入转炉铁水S含量控制在0.010％以内，结合优质废钢进行LF单精炼，钙处理喂丝后保证软吹时间≥8min；
连铸：铸机采用恒拉速控制，拉速范围1.0-1.5m/min，板坯低倍组织试片上不得有影响产品性能的缩孔、气泡、裂纹、夹杂，连铸坯中心偏析不得大于C类3.0级，中心疏松不得大于1.0级；
S2、热轧工艺
热轧加热炉：为了保证铸坯合金元素的充分固溶，热轧加热炉加热温度1200-1300℃，均热温度1225-1255℃，在炉时间180-240min，均热时间30-60min，出钢温度1235±20℃；
压力除鳞：热轧投入定宽设备之前，先进行一次性高压水除鳞，将加热后铸坯的表面脱碳层等易消除的氧化物去除干净，仅剩余粘附性高，难以去除的Fe2SiO4和FeO红色氧化物；
定宽压力：热轧粗轧前投入定宽压力设备，铸坯减宽量在50-350mm之间；
粗轧机：依照不同的最终产品厚度，粗轧采用6道次轧制，轧制过程中，机前与机后除鳞全部开启；
精轧机：精轧过程中，机架间除鳞水全部开启，精轧终轧温度885±40℃；
卷取机：层流冷却选用“隔一开一”的前分散模式，卷取温度580±30℃；
S3、酸轧工艺
酸轧工序的酸洗段采用i-Box紊流酸洗，目标压下率控制在50-69％，酸轧入口原料厚度2.0-6.0mm，酸轧出口最终产品厚度0.7-2.5mm；
S4、连退工艺
退火炉均热温度810-830℃，缓冷段出口带钢温度690-710℃，快冷段出口带钢温度260-280℃，同时在产线快冷段密封退火炉内充入20％～30％的氢气，其与气体为氮气，过时效段带钢温度≤280℃，平整机延伸率0.6-0.8％，炉区运行速度≥110mmin。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，粗轧6道次轧制，粗轧除磷水采用道道开启，除磷水压力22Mpa，精轧7连轧，精轧终轧温度880℃，卷取温度580℃，酸轧原料厚度3.5mm，轧制成品厚度1.2mm，酸轧压下率66％；退火加热炉均热段带钢温度825℃，缓冷带钢温度700℃，快冷段出口带钢温度275℃，过时效带钢温度≤280℃，炉区运行速度120m/min，平整机延伸率0.70％。
7.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，粗轧6道次轧制，粗轧除磷水采用道道开启，除磷水压力22Mpa，精轧7连轧，精轧终轧温度890℃，卷取温度580℃；酸轧原料厚度3.0mm，轧制成品厚度1.0mm，酸轧压下率67％；退火加热炉均热段带钢温度830℃，缓冷带钢温度690℃，快冷段出口带钢温度270℃，过时效带钢温度≤270℃，炉区运行速度120m/min，平整机延伸率0.70％。
8.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，粗轧6道次轧制，粗轧除磷水采用道道开启，除磷水压力22Mpa，精轧7连轧，精轧终轧温度885℃，卷取温度580℃；酸轧原料厚度3.5mm，轧制成品厚度1.2mm，酸轧压下率66％；退火加热炉均热段带钢温度820℃，缓冷带钢温度700℃，快冷段出口带钢温度280℃，过时效带钢温度≤280℃，炉区运行速度115m/min，平整机延伸率0.70％。
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