CN113025887B - 一种边部质量高的dh980钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明特别涉及一种边部质量高的DH980钢及其制备方法，属于钢材制备技术领域，钢的化学成分以质量分数计为：C：0.19％‑0.25％，Mn：1.9％‑2.3％，Si：0.3％‑0.5％，Cr≤0.3％，Al：0.4％‑0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质；通过严格控制钢中C和Al含量添加，防止中间包增碳，并且防止保护渣中Al元素进入钢中，降低粘结，在保证成品的强度优先下，合理匹配两者之间添加量，有效的提高了该高强钢的铸坯边部质量，进而提高了最终产品的边部质量。

Description

一种边部质量高的DH980钢及其制备方法
技术领域
本发明属于钢材制备技术领域，特别涉及一种边部质量高的DH980钢及其制备方法。
背景技术
汽车减重、节能、高安全性的要求使得先进高强双相钢(DP钢)在汽车上的应用逐年增加，目前DP钢在诸多高拉延性的零件上成形困难，而采用TRI P钢延性好但合金含量较高，焊接问题较大，因此增强成形性双相钢(DH钢)在保证合金元素添加较低的同时，提升材料的延伸率，并且强度也不会降低，适合于复杂冲压结构件，具有较好的经济适用性。
DH钢属于新钢种，申请人在发明过程中发现：目前该钢种全流程生产过程都存在严重的边部质量缺陷，严重制约了生产效率。如铸坯质量差，板坯纵裂、横裂纹、凹陷多，热轧卷边部粗糙，最终造成冷轧成品的边部质量问题突出，如边部毛刺，边部开裂等，典型边部质量形貌见图2所示。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的边部质量高的DH980钢及其制备方法。
本发明实施例提供了一种边部质量高的DH980钢，所述钢的化学成分以质量分数计为：C：0.19％-0.25％，Mn：1.9％-2.3％，Si：0.3％-0.5％，Cr≤0.3％，Al：0.4％-0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质。
可选的，所述钢的化学成分以质量分数计为：C：0.20％-0.22％，Mn：2.0％-2.2％，Si：0.3％-0.5％，Cr≤0.3％，Al：0.5％-0.7％，余量为Fe和不可避免的杂质。。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种边部质量高的DH980钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
获取钢坯，所述钢坯为权利要求1或2任意一项所述的DH980钢的钢坯；
将所述钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取，获得热轧卷；
将所述热轧卷进行冷轧，获得边部质量高的DH980钢。
可选的，所述将所述钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取中，所述精轧的出口温度控制在920℃-950℃。
可选的，所述将所述钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取中，所述层冷冷却的层冷区域前段采用前段集中冷却工艺。
可选的，所述将所述钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取中，所述层冷冷却的侧喷水流量为20m3/h-30m3/h，所述层冷冷却的侧喷水压力为1.3Mpa-2Mpa。
可选的，所述将所述钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取中，所述卷取的温度为600℃-660℃。
可选的，所述将所述钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取中，所述卷取的前侧导板和带钢的接触压力控制在50KN-100KN。
可选的，所述将所述热轧卷进行冷轧中，所述冷轧采用五机架轧制，其中F1机架的压下率为16.5％-18％、F2机架的压下率为22％-24％、F3机架的压下率为21％-23％、F4机架的压下率为16％-18％、F5机架的压下率为0.2％-0.6％。
可选的，所述将所述热轧卷进行冷轧中，所述冷轧采用五机架轧制，其中F1机架的压下率为17.3％、F2机架的压下率为22.8％、F3机架的压下率为21.9％、F4机架的压下率为16.9％、F5机架的压下率为0.4％。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的边部质量高的DH980钢，钢的化学成分以质量分数计为：C：0.19％-0.25％，Mn：1.9％-2.3％，Si：0.3％-0.5％，Cr≤0.3％，Al：0.4％-0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质；申请人发现：高强钢的铸坯边部质量与钢中的C含量和Al含量密切相关，C含量过高，铸坯裂纹敏感性增加，容易出现边部横裂和纵裂，Al含量过高，造成钢水冶炼凝固过程发生粘结，冷却不均，易形成侧裂缺陷，因此，本申请严格控制钢中C和Al含量添加，防止中间包增碳，并且防止保护渣中Al元素进入钢中，降低粘结，在保证成品的强度优先下，合理匹配两者之间添加量，有效的提高了该高强钢的铸坯边部质量，进而提高了最终产品的边部质量。
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它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的流程图；
图2是背景技术提供的冷轧边部质量图；
图3是现有技术的铸坯边部形貌图；
图4是现有技术的热轧边部形貌图；
图5是现有技术的毛刺状形貌图；
图6是现有技术的热轧带钢剐蹭现象图；
图7是现有技术的热轧边部组织形貌图；
图8是本发明实施例提供的热轧边部组织形貌图；
图9是本发明实施例提供的热轧边部形貌图；
图10是本发明实施例提供的冷轧边部形貌图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
申请人在发明过程中发现：DH980钢的制备方法包括以下步骤：钢水进行冶炼后获得板坯，并对加热后的板坯进行粗轧和精轧，对精轧后的钢板进行层流冷却，随后卷取成热卷，对热卷开卷进行冷连轧获得冷轧成品卷。
影响DH980钢边部质量的因素如下：
1.边部质量不良外在原因
冷轧边部质量不良一方面遗传自铸坯，该高强钢的铸坯边部质量差，与钢中的C含量和Al含量密切相关，C含量过高，铸坯裂纹敏感性增加，容易出现边部横裂和纵裂，Al含量过高，造成钢水冶炼凝固过程发生粘结，冷却不均，易形成侧裂缺陷，见图3所示。
冷轧边部质量不良还有一方面是热轧工序造成的，热轧钢卷边部宏观粗糙，微观毛刺状缺陷，见图4和图5所示，与热轧侧导板剐蹭有密切关系，剐蹭造成热卷边部损伤，尤其轧制过程中轧线对中出现偏差，带钢和侧导板接触压力过大，甚至出现火花，见图6所示，必然剐蹭严重遗传至冷轧造成成品边部质量不良。
一方面严格控制钢中C和Al含量添加，防止中间包增碳，并且防止保护渣中Al元素进入钢中，降低粘结，在保证成品的强度优先下，合理匹配两者之间添加量，另一方面避免带钢和侧导板接触压力过大造成边部的边部剐蹭，根据带钢速度动态控制在50～100KN，增加报警装置，超过该压力报警。
2.热轧边部组织对冷轧边部质量影响
内部组织方面观察，该钢种为铁素体+珠光体组织，边部珠光体成带状组织，如图7所示，带状组织的出现使得边部塑性降低，容易在后续冷轧开裂。条带状组织的出现与热轧轧制和层冷冷却时边部带钢冷却过快密切相关。
一方面从板坯从加热炉出来后，边部温降已经开始，由于DH980的Ar3高达960℃，带钢在精轧区域轧制时，终轧温度(FDT)890℃时，精轧后几道次处于两相区轧制，对边部组织均匀性控制不利。
同时过程研究发现，精轧出口至卷取机之间为带钢层流冷却装置，用于控制带钢冷却速度，控制不同的卷取温度得到不同的热轧组织。另外层冷辊道两侧分布有侧喷水装置，用于吹扫带钢表面多余集水，侧喷水流量和压力也过大也使得边部温降过快，边部冷却过快，边部易于形成带状组织。
因此从轧制和冷却两方面入手，一方面将精轧轧制时FDT提高至920℃-950℃，使得在奥氏体区域轧制，配合调整合适的卷取温度600-660℃，减少带状组织出现，同时严格控制层流冷却时侧喷水流量和压力，水量控制在20-30m3/h，压力为1.3-2mpa，进一步减少边部带状组织。
工艺实施后，条带状组织明显减轻，如图8所示。
3.冷轧工艺对边部质量的影响
实际生产中发现，冷轧不同机架压下率分配对边裂影响较大，冷轧为，当F4机架压下率超过19％时，边部开裂变得严重。因此降低F4压下和轧制力，适当提高F2和F3机架轧制力，结合炼钢和热轧工艺改进，可有效控制边部质量，改进前后形貌如图9和10所示。
因此，本申请目的在于提供一种在炼钢、热轧和冷轧过程中通过工艺的调整提高DH980成品边部质量的方法。在不增加成本的基础上，提高高强钢边部质量，该方法简单，效果显著，具体如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种边部质量高的DH980钢，钢的化学成分以质量分数计为：C：0.19％-0.25％，Mn：1.9％-2.3％，Si：0.3％-0.5％，Cr≤0.3％，Al：0.4％-0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质
C的作用是作为固溶强化元素及提高奥氏体淬透性元素，控制C的质量分数在0.19％-0.25％的原因是获得合理的马氏体量以保证强度，该质量分数取值过大的不利影响是炼钢连铸过程边部塑性不好，产生裂纹，过小的不利影响是影响钢的强度；
Si的作用是固溶强化，净化铁素体相，抑制碳化物析出，控制Si的质量分数为0.3％-0.5％的原因是保证表面质量良好，同时保证C的一定的活度，促进C元素向奥氏体富集，该质量分数取值过大的不利影响是恶化表面质量，过小的不利影响是马氏体强度不足；
Mn的作用是稳定奥氏体的重要元素，对强化提升具有重要作用，控制Mn的质量分数为1.9％-2.3％的原因是控制钢中组织形貌，该质量分数取值过大的不利影响是造成凝固过程组织偏析，出现条带状形貌，影响边部质量，过小的不利影响是带钢的强度不足；
Cr的作用是提高奥氏体淬透性，同时作为铁素体区扩大元素，抑制珠光体形成，促进贝氏体相变，控制Cr的质量分数为≤0.3％的原因是使得两相区在合理的范围，该质量分数取值过大的不利影响是两相区缩小，增加组织调控难度，过小的不利影响是钢的奥氏体淬透性不足；
Al的作用可以替代一部分Si的作用，净化铁素体排碳，消除Si对表面质量恶化影响，控制Al的质量分数为0.4％-0.8％的原因是减少炼钢过程钢水粘结，该质量分数取值过大的不利影响是影响铸坯边部冷却易出现裂纹等质量缺陷，过小的不利影响是铁素体排C不纯净，影响铸坯的高温塑性；
选择上述化学成分及其质量分数以解决“如何提高刚强钢的铸坯的边部质量”的技术问题，需要克服的技术障碍是炼钢和连铸过程成分的精准控制，保证钢的强度的同时提升边部质量。
作为一种可选的实施方式，钢的化学成分以质量分数计为：C：0.20％-0.22％，Mn：2.0％-2.2％，Si：0.3％-0.5％，Cr≤0.3％，Al：0.5％-0.7％，余量为Fe和不可避免的杂质。
如上提供的边部质量高的DH980钢的金相组织以体积分数计包括30-65％的铁素体、25-40％的贝氏体+马氏体和3-8％的残余奥氏体。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种边部质量高的DH980钢的制备方法，方法包括：
S1.获取钢坯，钢坯为如上提供的DH980钢的钢坯；
S2.将钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取，获得热轧卷；
S3.将热轧卷进行冷轧，获得边部质量高的DH980钢。
作为一种可选的实施方式，将钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取中，精轧的出口温度控制在920℃-950℃。
控制精轧的出口温度为920℃-950℃的原因是使精轧在在奥氏体区域进行，从而避免出现未再晶的奥氏体组织，该温度取值过大的不利影响是奥氏体转变成的铁素体晶粒过大，过小的不利影响是边部仍进入两相区，形成未再结晶轧制的条带组织；
作为一种可选的实施方式，将钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取中，层冷冷却的层冷区域前段采用前段集中冷却工艺。
采用前段集中冷却工艺的原因在于减小奥氏体的晶粒长大，使得冷却转变过程组织细化，提高韧性。
作为一种可选的实施方式，将钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取中，层冷冷却的侧喷水流量为20m3/h-30m3/h，层冷冷却的侧喷水压力为1.3Mpa-2Mpa。
控制层冷冷却的侧喷水流量为20m3/h-30m3/h的原因是带钢表面层冷水吹扫干净且不会造成边部温降过大，该流量取值过大的不利影响是边部温降过大，过小的不利影响是吹扫不净，冷却水残留在带钢表面；
控制层冷冷却的侧喷水压力为1.3Mpa-2Mpa的原因在于该压力区间吹扫效果良好，该压力取值过大的不利影响是侧喷水喷射至带钢表面造成反喷，过小的不利影响是表面残留层冷水只能吹扫到近边部，无法有效清除。
作为一种可选的实施方式，将钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取中，卷取的温度为600℃-660℃。
控制卷取的温度为600℃-660℃的原因是为了和精轧步骤进行协同配合，减少带状组织出现，该温度取值过大的不利影响是板宽方向温度差异过大，过小的不利影响是带钢强度过大。
作为一种可选的实施方式，将钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取中，卷取的前侧导板和带钢的接触压力控制在50KN-100KN。
控制卷取的前侧导板和带钢的接触压力控制在50KN-100KN的原因是申请人发现成本的边部不良有遗传自板坯，而板坯的边部不良的原因在于带钢与热轧侧导板剐蹭，为此要避免带钢和侧导板接触压力过大造成边部的剐蹭，该压力取值过小的不利影响是带钢跑偏。
作为一种可选的实施方式，将热轧卷进行冷轧中，冷轧采用五机架轧制，其中F1机架的压下率为16.5％-18％、F2机架的压下率为22％-24％、F3机架的压下率为21％-23％、F4机架的压下率为16％-18％、F5机架的压下率为0.2％-0.6％；作为优选，F1机架的压下率为17.3％、F2机架的压下率为22.8％、F3机架的压下率为21.9％、F4机架的压下率为16.9％、F5机架的压下率为0.4％。
由于本发明实施例采用的是F1-F5连续轧制，申请人发现，当F4机架压下率超过19％时，边部开裂变得严重，申请人通过采用适当的提高F2和F3机架轧制力，可有效控制边部质量，故针对F1-F5连续轧制提出了以上压下率限定，当然在其他的实施例中可以采用其他的轧制方式，但是提高边部质量的原理在于，适当提高前部分轧制的压下率，降低后部分压制的压下率，最好不超过19％，换而言之，以上对轧制方式和压下率的举例，并不用以限定本发明，在其他的实施例中可以采用其他实施方式。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的边部质量高的DH980钢及其制备方法进行详细说明。
实施例1-5
一种边部质量高的DH980钢的制备方法，方法包括：
S1.获取钢坯，钢坯为如上提供的DH980钢的钢坯；
S2.将钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取，获得热轧卷；
S3.将热轧卷进行冷轧，获得边部质量高的DH980钢。
实施例1至5中的成分及工艺控制参数见下表：
Figure BDA0002940500370000071
Figure BDA0002940500370000081
对比例1-5
一种边部质量高的DH980钢的制备方法，方法包括：
S1.获取钢坯，钢坯为如上提供的DH980钢的钢坯；
S2.将钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取，获得热轧卷；
S3.将热轧卷进行冷轧，获得边部质量高的DH980钢。
对比例1至3中的成分及工艺控制参数见下表：
Figure BDA0002940500370000082
将实施例1-5和对比例1-5制得的成品钢的边部质量情况如下表所示，其中，成品边部质量分三个等级优；良；差。
Figure BDA0002940500370000083
Figure BDA0002940500370000091
由实施例1-5中数据可知：采用本发明实施例提供的边部质量高的DH980钢的配比和制备方法来制备DH980钢的边部质量较高；由实施例数据和对比例1-3的数据对比可得，当F4机架压下率超过19％时，得到成品的边部质量较差；由实施例数据和对比例4-5的数据对比可得，当C和Al的配比不在本发明实施例提供的范围内时，得到成品的边部质量较差，申请人发现其原因为由板坯遗传造成的。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例提供的边部质量高的DH980钢的制备方法，通过对成分及关键工艺点控制，优化热轧边部宏观和微观质量；
(2)本发明实施例提供的边部质量高的DH980钢的制备方法，改进冷轧轧制压下分配，解决了因成分控制不合理，热轧边部组织不良及冷轧压下分配不当导致的产品边部质量问题；
(3)本发明实施例提供的边部质量高的DH980钢的制备方法，方法简单，经济高效，利用本发明可以在不影响生产情况及性能的条件下较容易的解决DH980冷轧成品边部质量缺陷。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种边部质量高的DH980钢，其特征在于，所述钢的化学成分以质量分数计为：C：0.19％-0.25％，Mn：1.9％-2.3％，Si：0.3％-0.5％，Cr≤0.3％，Al：0.4％-0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述边部质量高的DH980钢的制备方法包括：
获取所述的DH980钢的钢坯；
将所述钢坯进行粗轧、精轧、层冷冷却和卷取，获得热轧卷；
将所述热轧卷进行冷轧，获得边部质量高的DH980钢；
所述精轧的出口温度控制在920℃-950℃；所述卷取的温度为600℃-660℃；
所述卷取的前侧导板和带钢的接触压力控制在50KN-100KN；
所述层冷冷却的侧喷水流量为20m3/h-30m3/h，所述层冷冷却的侧喷水压力为1.3Mpa-2Mpa；
所述冷轧采用五机架轧制，其中F1机架的压下率为16.5％-18％、F2机架的压下率为22％-24％、F3机架的压下率为21％-23％、F4机架的压下率为16％-18％、F5机架的压下率为0.2％-0.6％。
2.根据权利要求1所述的边部质量高的DH980钢，其特征在于，所述钢的化学成分以质量分数计为：C：0.20％-0.22％，Mn：2.0％-2.2％，Si：0.3％-0.5％，Cr≤0.3％，Al：0.5％-0.7％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的边部质量高的DH980钢，其特征在于，所述层冷冷却的层冷区域前段采用前段集中冷却工艺。
4.根据权利要求1所述的边部质量高的DH980钢，其特征在于，所述将所述热轧卷进行冷轧中，所述冷轧采用五机架轧制，其中F1机架的压下率为17.3％、F2机架的压下率为22.8％、F3机架的压下率为21.9％、F4机架的压下率为16.9％、F5机架的压下率为0.4％。
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