CN111926252A - 一种深冲用途的热轧酸洗钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深冲用途的热轧酸洗钢板及其生产方法，属于热轧酸洗钢板技术领域。鉴于用户要求热轧酸洗钢板有深冲性能的同时具备较高的强度，而传统IF钢因强度偏低，不能满足疲劳性能要求，普通铝镇静钢强度较高，但不能满足深冲要求的问题，本发明提供一种深冲用途的热轧酸洗钢板及其生产方法，该钢板的化学成分质量百分比为：C：0.005％～0.010％，Si≤0.02％，Mn：0.25％～0.45％，P≤0.020％，S≤0.015％，Als：0.025％～0.050％，N≤0.0020％，Ti：0.030％～0.080％，Cu：0.025％～0.055％，B：0.0005％～0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的生产方法通过对碳、锰、钛、铜、硼等关键元素进行合理配比，配合合理的生产工艺，生产出既满足深冲用途，又具有较高抗拉强度的钢板，同时满足用户对深冲用途和疲劳性能的要求。

Description

一种深冲用途的热轧酸洗钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及热轧酸洗钢板技术领域，更具体地说，涉及一种深冲用途的热轧酸洗钢板及其生产方法。

背景技术

热轧酸洗板是以优质热轧薄板为原料，经酸洗机组去除氧化层，切边，精整后，表面质量和使用要求(主要是冷弯成型或冲压性能)介于热轧板和冷轧板之间的中间产品，是部分热轧板和冷轧板理想的替代产品。与热轧板相比，酸洗板的优势主要在于：(1)表面质量好，由于热轧酸洗板去除了表面氧化铁皮，提高了钢材的表面质量，便于焊接、涂油和上漆。(2)尺寸精度高，平整后，可使板型发生一定变化，从而减少不平度的偏差。(3)提高了表面光洁度，增强了外观效果。(4)能减少用户分散酸洗造成的环境污染。与冷轧板相比，酸洗板的优势在于在保证表面质量使用要求的前提下，使用户有效的降低采购成本。

目前，许多企业对钢材的高性能、低成本提出越来越高的要求。下游用户对热轧酸洗钢板使用要求的提高，对产品提出了疲劳寿命要求，因此要求热轧酸洗钢板有深冲性能的同时具备较高的强度。传统IF钢因强度偏低，在满足深冲性能时不能满足疲劳性能要求，而普通铝镇静钢强度较高可以满足疲劳性能但不能满足深冲要求。

中国专利号为：CN200510063529.9，发明名称：一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板及其制造方法，该申请案提供的一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.015％～0.040％，Si：0.005％～0.035％，Mn：0.15％～0.35％，P≤0.018％，S≤0.015％，N≤0.0050％，Al：0.020％～0.055％，余量为铁和不可避免夹杂。用于制作包括主壳体、端盖、储液罐等部分在内的空调压缩机壳体。该申请案的钢板深冲性能与强度关系不能很好的匹配，无法适应更多场合的使用，尤其无法适应高强度要求下的使用。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

鉴于传统IF钢因强度偏低，不能同时满足用户对深冲性能和疲劳性能要求的问题。本发明通过对碳、锰、钛、铜、硼等关键元素进行合理配比，配合合理的生产工艺，能够生产出既满足深冲用途，又具有较高抗拉强度的钢板，同时满足用户对深冲用途和疲劳性能的要求。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种深冲用途的热轧酸洗钢板，该钢板的化学成分质量百分比为：C：0.005％～0.010％，Si≤0.02％，Mn：0.25％～0.45％，P≤0.020％，S≤0.015％，Als：0.025％～0.050％，N≤0.0020％，Ti：0.030％～0.080％，Cu：0.025％～0.055％，B：0.0005％～0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。

更进一步地，所述钢板中元素含量满足公式0.060％≤C+0.1Mn+Cu≤0.090％。

本发明的一种深冲用途的热轧酸洗钢板的生产方法，其步骤为：

步骤一、铁水预处理；

步骤二、转炉冶炼并微调合金；

步骤三、RH炉精炼；

步骤四、连铸；

步骤五、热轧；

步骤六、平整、酸洗并湿平整。

更进一步地，所述的步骤一中，控制预处理后的铁水中，元素S≤0.010％。

更进一步地，所述的步骤二中，出钢不对钢水脱氧，加强挡渣，并进行钢包顶渣改质。

更进一步地，所述的步骤三中，RH采用轻处理工艺，根据温度和氧位在前中期吹入氧气；在合金化阶段添加C粉将钢中C含量调整至目标值；脱氮之后加入硼铁使B的含量在范围内。

更进一步地，所述的步骤四中，中包温度控制在目标液相线温度以上15～30℃。

更进一步地，所述的步骤五中，采用控轧控冷工艺：

a)、为获得均匀的奥氏体组织，将板坯加热至1180～1210℃；

b)、依次进行奥氏体再结晶区轧制和未再结晶区轧制，再结晶区轧制累计压下率≥60％；未再结晶区域累计压下率≥80％；终轧温度875～905℃；

c)、热轧精轧入口投入边部加热器，热轧六机架连轧，一次、二次出入口高压除鳞；

d)、终轧后采用层流冷却，冷却模式为前段冷却，选择卷取温度为580～620℃；

e)、凸度C40控制在0μm<C40≤40μm，最佳目标值控制为20μm。

更进一步地，所述的步骤六中，使用拉矫机进行平整，拉矫延伸率控制范围为1.0～2.0％。

更进一步地，所述的步骤六中，酸洗速率控制为60～120m/min，酸洗后平整延伸率控制为1.0％～2.0％。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种深冲用途的热轧酸洗钢板，通过对钢中成分及元素百分比进行优化设计，对碳、锰、钛、铜、硼关键元素进行合理的配比，使钢板既能够满足用户对于深冲性能的需求，又具有较高的疲劳强度，满足热轧酸洗钢板在高强度条件下的深冲用途的使用。

(2)本发明的一种深冲用途的热轧酸洗钢板，在钢中添加钛、铜、硼等关键元素，并对这些元素的含量进行控制，细化了铁素体的晶粒尺寸，降低了钢的时效敏感性和冷脆性，同时提升了钢的屈强比。另外，控制铜和锰元素的含量，使其满足公式0.060％≤C+0.1Mn+Cu≤0.090％，实现力学成形性能和强度的合理匹配，使钢板同时满足深冲性能和屈服强度的要求。

(3)本发明的一种深冲用途的热轧酸洗钢板的生产方法，通过对钢板的组分、组分含量及具体的生产工艺进行优化设计，通过控轧控冷技术，在不破坏钢板屈服强度的情况下，控制冷却时的卷曲温度，保证钢板的延伸率，使其冲压性能能够达到要求。同时配合平整操作，消除钢板的屈服平台，保证钢板的屈服性能达到要求。通过生产工艺的控制和元素含量的设计，生产出强塑性匹配性好的热轧酸洗钢板，厚度范围2.0～6.0mm，屈服强度210～260MPa，抗拉强度≥330MPa，延伸率A50≥45％，r值≥2.0。满足深冲用途，具有较高的抗拉强度，可以同时满足下游用户深冲用途和疲劳性能的要求。

附图说明

图1为本发明实施例和对比例的热轧和酸洗工艺参数表；

图2为本发明实施例和对比例的钢板性能表。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

本发明一种深冲用途的热轧酸洗钢板，其化学成分质量百分比为：C：0.005％～0.010％，Si≤0.02％，Mn：0.25％～0.45％，P≤0.020％，S≤0.015％，Als：0.025％～0.050％，N≤0.0020％，Ti：0.030％～0.080％，Cu：0.025％～0.055％，B：0.0005％～0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明的一种深冲用途的热轧酸洗钢板，通过对钢中成分及元素百分比进行优化设计，对碳、锰、钛、铜、硼关键元素进行合理的配比，使钢板既能够满足用户对于深冲性能的需求，又具有较高的疲劳强度，满足热轧酸洗钢板在高强度条件下的深冲用途的使用。具体地，本发明的钢板在钢中添加钛、铜、硼等关键元素，并对这些元素的含量进行控制，细化了铁素体的晶粒尺寸，降低了钢的时效敏感性和冷脆性，同时提升了钢的屈强比。

同时，钢中加入Mn元素有利于细化铁素体晶粒尺寸，能够扩大热加工温度范围，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带状组织，对于高强度钢这种带状组织易导致分层缺陷，同时也是疲劳破坏的裂纹起源点，对塑性、焊接性能、疲劳性能都不利。而Cu元素则能够提高钢的强度，特别是屈强比。经发明人研究发现，当二者满足公式0.060％≤C+0.1Mn+Cu≤0.090％时，二者的复配能够很好的提高钢的强度，实现力学成形性能和强度的合理匹配，使钢板同时满足深冲性能和屈服强度的要求。

本发明的一种深冲用途的热轧酸洗钢板的生产方法，通过对钢板的组分、组分含量及具体的生产工艺进行优化设计，通过控轧控冷技术，在不破坏钢板屈服强度的情况下，控制冷却时的卷曲温度，保证钢板的延伸率，使其冲压性能能够达到要求。同时配合平整操作，消除钢板的屈服平台，保证钢板的屈服性能达到要求。通过控制奥氏体再结晶区轧制和未再结晶区轧制的压下率，使奥氏体达到合理状态，使钢板屈服性能和延伸率相匹配。通过生产工艺的控制和元素含量的设计，生产出强塑性匹配性好的热轧酸洗钢板，厚度范围2.0～6.0mm，屈服强度210～260MPa，抗拉强度≥330MPa，延伸率A50≥45％，r值≥2.0。满足深冲用途，具有较高的抗拉强度，可以同时满足下游用户深冲用途和疲劳性能的要求。

钢板中各元素作用如下：

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，强度增加，但钢的塑性和成形性降低，且对焊接性不利。

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百分含量控制范围为≤0.02％。

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带状组织，对于高强度钢这种带状组织易导致分层缺陷，同时也是疲劳破坏的裂纹起源点，对塑性、焊接性能、疲劳性能都不利。

磷(P)：P在γ-Fe和α-Fe中的扩散速度小，易形成偏析，对钢板成形性能、低温冲击韧性和焊接性能不利。因此尽量将钢中P百分含量控制在0.020％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。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055％，优质钢要求小于0.040％。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，其脱氧促进了Ti的有效作用，同时铝对细化晶粒也有一定作用。

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；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。

铜(Cu)：Cu是扩大奥氏体相区的元素，但在铁中的固溶度不大，与碳不形成碳化物。铜能提高钢的强度，特别是屈强比。随着Cu含量的提高，钢的室温冲击韧度略有提高。提高钢的疲劳强度。

硼(B)：B可以改善钢的二次加工脆性，B含量过高会增加铸坯与轧制过程裂纹敏感性。

本发明的一种深冲用途的热轧酸洗钢板的生产方法，具体步骤如下：

步骤一、铁水预处理：要求前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后目标S≤0.010％；

步骤二、转炉冶炼并微调合金：出钢不对钢水脱氧，加强挡渣；并进行钢包顶渣改质；

步骤三、RH炉精炼：采用轻处理工艺；根据温度和氧位在前中期吹入氧气；在合金化阶段添加C粉将钢中C含量调整至目标值；脱氮之后加入硼铁使B的含量在范围内。

步骤四、连铸：中包温度控制目标液相线温度以上15～30℃。

步骤五、热轧工序采用控轧控冷工艺：

a)、为获得均匀的奥氏体组织，将板坯加热至1180～1210℃，出炉温度过高，表面氧化铁皮多；

b)、依次进行奥氏体再结晶区轧制和未再结晶区轧制，再结晶区轧制累计压下率≥60％；未再结晶区域累计压下率≥80％；终轧温度875～905℃。

c)、热轧精轧入口投入边部加热器，热轧六机架连轧一次、二次出入口高压除鳞。

d)、终轧后采用层流冷却，冷却模式为前段冷却，选择卷取温度为580～620℃，卷取温度太高会导致产品强度偏低，达不到压缩机壳体的强度要求，卷取温度太低会导致产品强度过高，冲压性能差。

e)、凸度C40控制要求在0μm<C40≤40μm，目标值按照20μm控制，凸度太大，产品板型和同板差不好。

步骤六、平整、酸洗并湿平整：

(1)平整：在热轧后平整机或酸洗前拉矫机平整机上进行，采用平整或拉矫后，有利于消除钢板的屈服平台，改善钢板表面质量和板形。平整压下率不能过高，过高会使钢板屈服强度增加，延伸率下降，影响成形性能，也不能太低，太低时起不到消除钢板屈服平台的作用，因此本发明平整压下率或拉矫延伸率控制范围为1.0～2.0％。

(2)酸洗：要合理的控制酸洗速度，主要基于以下考虑：若酸洗速度太低，可能产生过酸洗；若酸洗速度太快，可能导致欠酸洗，影响表面质量。综合考虑本发明控制酸洗速度为60～120m/min。

(3)湿平整：酸洗后平整延伸率为1.0％～2.0％。平整工艺可以提高钢板表面均匀性，优化板形。

实施例1

本实施例的钢板化学成分重量百分比为：C：0.005％，Si：0.01％，Mn：0.35％，P：0.011％，S：0.004％，Als：0.028％，N：0.0014％，Ti：0.079％，Cu：0.042％，B：0.0012％，余量为Fe和不可避免的杂质。具体工艺参数参看图1。

实施例2

本实施例的钢板化学成分重量百分比为：C：0.010％，Si：0.01％，Mn：0.26％，P：0.017％，S：0.010％，Als：0.037％，N：0.0018％，Ti：0.054％，Cu：0.028％，B：0.0010％，余量为Fe和不可避免的杂质。具体工艺参数参看图1。

实施例3

本实施例的钢板化学成分重量百分比为：C：0.008％，Si：0.02％，Mn：0.45％，P：0.010％，S：0.007％，Als：0.045％，N：0.0019％，Ti：0.037％，Cu：0.036％，B：0.0007％，余量为Fe和不可避免的杂质。具体工艺参数参看图1。

对比例1

本对比例的钢板化学成分重量百分比为：C：0.028％，Si：0.02％，Mn：0.026％，P：0.015％，S：0.017％，Als：0.057％，N：0.0036％，Ti：0.009％，Cu：0.001％，B：0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质。具体工艺参数参看图1。

对比例2

本对比例的钢板化学成分重量百分比为：C：0.004％，Si：0.03％，Mn：0.022％，P：0.013％，S：0.011％，Als：0.032％，N：0.0044％，Ti：0.012％，Cu：0.003％，B：0.0004％，余量为Fe和不可避免的杂质。具体工艺参数参看图1。

结合图1和图2，实施例的钢板化学成分及元素含量均符合本发明所设计的方案，而对比例1和对比例2中的元素含量则高于或低于本发明所设计的含量范围。由图2可知，对比例1虽然具有较高的疲劳强度和表面粗糙度，但其不满足下游用户深冲用途的使用(其延伸率A50<45％，r值<2.0，且在下游用户试用时，深冲开裂)，且其酸洗速度较慢，易出现过酸洗的情况。而对比例2虽然满足深冲用途的使用，但其屈服强度和抗拉强度均较低，不能满足高疲劳强度下的使用。

综上所述，按照本发明的钢种成分设计及工艺控制，所得实例钢的屈服强度210～260MPa，抗拉强度≥330MPa，延伸率A50≥45％，r值≥2.0。本发明的热轧酸洗钢板常温条件下钢板性能稳定，自然条件下抗时效性能优异，满足深冲用途，具有较高的抗拉强度，可以同时满足下游用户深冲用途和疲劳性能的要求。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种深冲用途的热轧酸洗钢板，其特征在于：该钢板的化学成分质量百分比为：C：0.005％～0.010％，Si≤0.02％，Mn：0.25％～0.45％，P≤0.020％，S≤0.015％，Als：0.025％～0.050％，N≤0.0020％，Ti：0.030％～0.080％，Cu：0.025％～0.055％，B：0.0005％～0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种深冲用途的热轧酸洗钢板，其特征在于：所述钢板中元素含量满足公式0.060％≤C+0.1Mn+Cu≤0.090％。

3.一种如权利要求1或2所述的深冲用途的热轧酸洗钢板的生产方法，其特征在于，其步骤为：

步骤一、铁水预处理；

步骤二、转炉冶炼并微调合金；

步骤三、RH炉精炼；

步骤四、连铸；

步骤五、热轧；

步骤六、平整、酸洗并湿平整。

4.根据权利要求3所述的一种深冲用途的热轧酸洗钢板的生产方法，其特征在于：所述的步骤一中，控制预处理后的铁水中，元素S≤0.010％。

5.根据权利要求4所述的一种深冲用途的热轧酸洗钢板的生产方法，其特征在于：所述的步骤二中，出钢不对钢水脱氧，加强挡渣，并进行钢包顶渣改质。

6.根据权利要求5所述的一种深冲用途的热轧酸洗钢板的生产方法，其特征在于：所述的步骤三中，RH采用轻处理工艺，根据温度和氧位在前中期吹入氧气；在合金化阶段添加C粉将钢中C含量调整至目标值；脱氮之后加入硼铁使B的含量在范围内。

7.根据权利要求6所述的一种深冲用途的热轧酸洗钢板的生产方法，其特征在于：所述的步骤四中，中包温度控制在目标液相线温度以上15～30℃。

8.根据权利要求7所述的一种深冲用途的热轧酸洗钢板的生产方法，其特征在于，所述的步骤五中，采用控轧控冷工艺：

a)、为获得均匀的奥氏体组织，将板坯加热至1180～1210℃；

b)、依次进行奥氏体再结晶区轧制和未再结晶区轧制，再结晶区轧制累计压下率≥60％；未再结晶区域累计压下率≥80％；终轧温度875～905℃；

c)、热轧精轧入口投入边部加热器，热轧六机架连轧，一次、二次出入口高压除鳞；

d)、终轧后采用层流冷却，冷却模式为前段冷却，选择卷取温度为580～620℃；

e)、凸度C40控制在0μm<C40≤40μm，最佳目标值控制为20μm。

9.根据权利要求8所述的一种深冲用途的热轧酸洗钢板的生产方法，其特征在于：所述的步骤六中，使用拉矫机进行平整，拉矫延伸率控制范围为1.0～2.0％。

10.根据权利要求9所述的一种深冲用途的热轧酸洗钢板的生产方法，其特征在于：所述的步骤六中，酸洗速率控制为60～120m/min，酸洗后平整延伸率控制为1.0％～2.0％。

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