CN112553437B - 控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法 - Google Patents

控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，包括炼钢、连铸、铸坯加热、控制轧制、控制冷却、卷取、自回火缓冷、酸轧和镀锌退火工序，所述控制轧制工序，终轧温度为880±14℃；所述卷取工序，卷取温度为530±17℃。本发明的冷基热镀锌低合金高强度钢屈强比低，强度和塑性匹配良好，通卷性能稳定，屈强比均值0.83，卷头、卷中、卷尾的屈服强度差别≤20MPa。

Description

控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法
技术领域
本发明属于冶金板材生产领域，尤其涉及一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法。
背景技术
节能减排、减轻车重和提高汽车碰撞安全性是目前汽车行业发展的主要目标，汽车用钢向高强度化发展已成为重要的发展趋势。低合金高强钢以其优异的力学强度、延展性能以及焊接性能等，被广泛应用于船舶制造、汽车制造、核电工程等众多工程领域。由于生产流程较长，钢卷通卷性能稳定性较难控制。在客户使用过程中存在零件成形不稳定，客户对通卷性能稳定性提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，生产的热镀锌低合金高强度钢通卷力学性能稳定，卷头、卷中、卷尾的屈服强度差≤20MPa。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，包括炼钢、连铸、铸坯加热、控制轧制、控制冷却、卷取、自回火缓冷、酸轧和镀锌退火工序，所述控制轧制工序，终轧温度为880±14℃；所述卷取工序，卷取温度为530±17℃。
上述的一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，所述自回火缓冷工序，热轧卷卷取后20min内，放置于密封箱内缓冷40-48h，利用热轧钢卷内部温度的扩散，促进对应带头部位的卷芯及对应带尾部位的外圈钢板温度提升，促进热轧卷通卷组织均匀转变。
上述的一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，所述轧制工序，粗轧采用2机架3+3模式，精轧采用7机架连续变凸度轧制，中间坯厚度40-45mm；热轧钢带厚度2.3-5.4mm。
所述控制冷却，采用层流冷却设备，前段1/2冷却。
上述的一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，所述铸坯加热工序，铸坯出炉温度1220±20℃；
所述酸轧工序采用5机架冷轧机冷轧，冷轧压下率为55-70％，轧至目标厚度0.7-2.5mm。
上述的一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，所述镀锌退火工序，将冷硬卷开卷后加热到730±10℃,均热120-170S，以3-5℃/s的速度冷至670±10℃,然后以10-15℃/S的冷却速度冷却至460±20℃。
上述的一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，所述镀锌退火工序，光整机延伸率根据酸轧钢带厚度不同分别设定，具体为：当酸轧钢带厚度t≤1.2mm时，光整机延伸率为1.2%；当1.2＜t≤1.8mm，光整机延伸率为1.4%；当厚度1.8＜t≤2.5mm，光整机延伸率为1.6%。
上述的一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，所述热镀锌低合金高强钢包括如下质量百分比的化学成分：
Nb/（C+N）控制在0.17-0.44，其中C质量百分比优选：0.065-0.085%。Mn/S：130-260，其中S质量百分比优选：0.005-0.008％。固溶强化元素（Si+P）质量百分比：0.30-0.40％，其中P质量百分比：0.015-0.020％。Alt/Ca控制在：6.0-30，优选Alt质量百分比：0.020-0.045％。Ti质量百分比：0.010-0.030％，其余为Fe及不可避免的杂质。
理论分析：
420MPa级低合金高强钢通卷力学性能的不均匀性，主要是由于二相粒子不均匀析出造成。在热轧的过程中，NbTi1-x[CN]x已经析出形核，但由于热轧存在持续冷却和压下冷却的非平衡热处理，因此NbTi1-x[CN]x不能充分熟化，只能在卷取的过程中才能长大。本发明通过控制热轧终轧前的工艺形成了足够多未长大的析出物核心，在卷取的过程中，通过低温卷取，降低碳的扩散系数，达到抑制析出物长大的目的。使得钢中存在大量细小的析出物。
根据析出物强化的Orowan机制，形成强化效果。由于采用了低温卷取的工艺特点，终轧前形成的析出物核心在卷取过程中的长大趋势并不明显，达到了避免卷取温度场造成析出物在钢卷的外圈、内圈不均匀长大的现象。同时利用卷取后，热轧钢卷放置于密封室内缓冷，利用钢卷内外温差及内部高温的扩散效应，促进对应带头部位的卷芯及对应带尾部位的外圈钢板温度提升，促进热轧卷通卷组织均匀转变。达到了均匀化析出强化的目的，实现了通卷带钢的均匀化控制。
综上，本专利采用热轧超低温卷取加自回火缓冷工艺，可使420MPa级热镀锌产品获得通卷均匀组织和二相粒子析出，表现为产品通卷性能稳定，屈服强度波动不超过20MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的冷基热镀锌低合金高强度钢屈强比低，强度和塑性匹配良好，通卷性能稳定，屈强比均值0.83，卷头、卷中、卷尾的屈服强度差别≤20MPa。采用本发明提供的控制420MPa级热镀锌低合金高强钢的产品经多家汽车厂的冲压使用试验，表面质量及性能各项指标均达到汽车厂的相关技术标准要求，满足相关汽车厂的使用要求，尤其是通卷性能稳定极好。力学性能和工艺性能满足GB 2518-2019冷成型高屈服强度热镀锌钢带的要求。同时，本发明合金成本低，制备方法简单，适合工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作更详细的描述。实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。
表1列出实施例1-6铸坯化学成分（wt%）
表1：实施例1-6铸坯化学成分（wt%）
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例1
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1630℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1560℃。板坯连铸过热度为22℃，之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。
将板坯加热到至开轧温度后进行一道次热轧，开轧温度为1250℃，终轧温度为884℃，成品厚度3.5mm，层流冷却采用前段1/2冷却，钢带温度降低到537℃进行卷取，得到热轧板。
将热轧板酸洗去除氧化铁皮，然后进行冷轧，冷轧总压下量为60％，目标厚度1.4mm，得到冷轧板；
将冷硬卷开卷后加热到735℃,均热150S，以3℃/s的速度冷至673℃,然后以12℃/S的冷却速度冷却至在462℃入锌锅，光整机延伸率1.4%。最后进行产品性能检测，性能检测结果见表2。
实施例2
板坯加热温度为1240℃，加热的时间为234min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧终轧温度为894℃，成品厚度3.5mm。层流冷却采用前段1/2冷却，钢带温度降低到513℃进行卷取，卷取后20分钟放置密封箱内缓冷48小时，得到热轧带钢成品。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架轧机冷轧，冷轧压下率为60％，轧至目标厚度1.4mm。冷硬卷连续退火在连续立式退火炉中进行，钢带运行速度90m/min，均热温度720℃，均热保温时间140s，以4℃/s的速度缓冷至670℃，然后以10℃/s冷却至480℃入锌锅，平整延伸率1.4％。最后进行产品性能检测，性能检测结果见表2。
实施例3
板坯加热温度为1200℃，加热的时间为234min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧终轧温度为884℃，成品厚度2.75mm。层流冷却采用前段1/2冷却，钢带温度降低到545℃进行卷取，卷取10min后放置密封箱内缓冷40小时，得到热轧带钢成品。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架轧机冷轧，冷轧压下率为65％，轧至目标厚度0.95mm。冷硬卷连续退火钢带运行速度100m/min，均热温度725℃，均热保温时间120s，以5℃/s的速度缓冷至680℃，后以15℃/s的速度冷却至440℃入锌锅，平整延伸率1.2％。最后进行产品性能检测，性能检测结果见表2。
实施例4
板坯加热温度为1220℃，加热的时间为234min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧终轧温度为866℃，成品厚度4.2mm。层流冷却采用前段1/2冷却，钢带温度降低到547℃进行卷取，卷取18min后放置密封箱内缓冷48小时，得到热轧带钢成品。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架轧机冷轧，冷轧压下率为61％，轧至目标厚度1.6mm。冷硬卷连续退火钢带运行速度80m/min，均热温度740℃，均热保温时间170s，以4℃/s的速度缓冷至660℃后，以15℃/s的速度冷却至460℃入锌锅，平整延伸率1.4％。最后进行产品性能检测，性能检测结果见表2。
实施例5
板坯加热温度为1225℃，加热的时间为234min。将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧终轧温度为880℃，成品厚度3.0mm。层流冷却采用前段1/2冷却，钢带温度降低到530℃进行卷取，卷取后20min后放置密封箱内缓冷46小时，得到热轧带钢成品。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架轧机冷轧，冷轧压下率为60％，轧至目标厚度1.2mm。冷硬卷连续退火钢带运行速度80m/min，均热温度760℃均热时间170s，以3℃/s的缓冷速度冷却至670℃后以15℃/s的速度快速冷却至460℃入锌锅，平整延伸率1.2％。最后进行产品性能检测，性能检测结果见表2。
实施例6
板坯加热温度为1225℃，加热的时间为234min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧终轧温度为884℃，成品厚度5.0mm。层流冷却采用前段1/2冷却，钢带温度降低到545℃进行卷取，卷取后15min后放置密封箱内缓冷40小时，得到热轧带钢成品。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架轧机冷轧，冷轧压下率为55％，轧至目标厚度2.45mm。冷硬卷连续退火在连续立式退火炉中进行，钢带运行速度80m/min，均热温度740℃，均热保温时间170s，以3℃/s的速度缓冷至670℃后，以10℃/s的速度冷却至460℃，平整延伸率1.6％。最后进行产品性能检测，性能检测结果见表2。
本发明实施例1-6通卷力学性能如表2所示。
Figure 402676DEST_PATH_IMAGE002
由表2可知，按照本发明提供的一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法生产的420MPa级热镀锌低合金高强钢，其通卷屈服强度波动不超过20MPa且符合GB2518-2019要求。

Claims (5)

1.一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，包括炼钢、连铸、铸坯加热、控制轧制、控制冷却、卷取、自回火缓冷、酸轧和镀锌退火工序，其特征在于：所述控制轧制工序，粗轧采用2机架3+3模式，精轧采用7机架连续变凸度轧制，终轧温度为880±14℃，中间坯厚度40-45mm，热轧钢带厚度2.3-5.4mm；所述卷取工序，卷取温度为530±17℃；
所述自回火缓冷工序，热轧卷卷取后20min内，放置于密封箱内缓冷40-48h；
所述热镀锌低合金高强钢包括如下质量百分比的化学成分：
Nb/（C+N）控制在0.17-0.44，其中C质量百分比：0.065-0.085%；Mn/S：130-260，其中S质量百分比：0.005-0.008％；固溶强化元素（Si+P）质量百分比：0.30-0.40％，其中P质量百分比：0.015-0.020％；Alt/Ca控制在：6.0-30， Alt质量百分比：0.020-0.045％；Ti质量百分比：0.010-0.030％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，其特征在于：所述控制冷却，采用层流冷却设备，前段1/2冷却。
3.如权利要求1所述的一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，其特征在于：所述铸坯加热工序，铸坯出炉温度1220±20℃；
所述酸轧工序采用5机架冷轧机冷轧，冷轧压下率为55-70％，轧至目标厚度0.7-2.5mm。
4.如权利要求1所述的一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，其特征在于：所述镀锌退火工序，将冷硬卷开卷后加热到730±10℃,均热120-170S，以3-5℃/s的速度冷至670±10℃,然后以10-15℃/S的冷却速度冷却至460±20℃。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种控制420MPa级热镀锌高强钢屈服强度波动的方法，其特征在于：所述镀锌退火工序，光整机延伸率根据酸轧钢带厚度不同分别设定，具体为：当酸轧钢带厚度t≤1.2mm时，光整机延伸率为1.2%；当1.2＜t≤1.8mm，光整机延伸率为1.4%；当厚度1.8＜t≤2.5mm，光整机延伸率为1.6%。
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