CN114015938A - 一种240MPa级冷轧碳素结构钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种240MPa级冷轧碳素结构钢及其生产方法，其中公开的240MPa级冷轧碳素结构钢的化学成分按质量百分比包括：C：0.06～0.08％，Si：0.05～0.15％，Mn：0.65～0.85％，P≤0.018％，S≤0.005％，Alt：0.020～0.050％，Ca：0.0008～0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质。提供的240MPa级冷轧碳素结构钢的金相显微组织为铁素体，晶粒度在11.0级～11.5级之间，屈服强度为240～380MPa，抗拉强度≥390MPa，延伸率A50≥38.5％，且具有较低的屈强比，可有助于汽车进一步的轻量化发展。

Description

一种240MPa级冷轧碳素结构钢及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金板材生产技术领域，具体涉及一种240MPa级冷轧碳素结构钢及其生产方法。
背景技术
汽车轻量化技术已成为当前汽车行业的发展潮流，得到了广泛关注。高强度钢在汽车减重、提高安全性等方面效果显著，在车身制造中应用越来越多。汽车用高强度钢板的研究开发引起了世界各国的高度重视。汽车减重主要通过钢板减薄来实现，许多新钢种的研发计划集中在开发具有良好成形性能的先进高强度钢。高强度低合金钢的开发，显著解决了汽车用钢的强度问题。
目前国外高强该钢种汽车板生产主要集中在浦项、新日铁、安塞乐米塔尔、德国蒂森克虏伯等钢厂。
国内钢厂和科研院校近些年都对B240ZK进行了研究，国内研发成功并且批量供货的有宝钢、马钢、唐钢等。B240ZK是宝钢低碳锰钢的典型牌号，主要用于汽车结构件或汽车小内板，宝钢的供货规格为0.6～2.0mm。该钢种从NKK引进，是目前宝钢较成熟的钢种，连退机组能够批量生产。
发明内容
针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明一个方面提供一种240MPa级冷轧碳素结构钢，其化学成分按质量百分比包括：C：0.06～0.08％，Si：0.05～0.15％，Mn：0.65～0.85％，P≤0.018％，S≤0.005％，Alt：0.020～0.050％，Ca：0.0008～0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质。
上述240MPa级冷轧碳素结构钢的金相显微组织为铁素体，晶粒度在11.0级～11.5级之间，屈服强度为240～380MPa，抗拉强度≥390MPa，延伸率A50≥38.5％。
本发明另一方面提供一种240MPa级冷轧碳素结构钢的生产方法，其包括以下工艺流程：KR脱硫→转炉→LF精炼→板坯连铸→板坯加热→高压水除鳞→定宽压力机→E1R1粗轧机轧制→E2R2粗轧机轧制→(保温罩)→飞剪切头尾→高压水除鳞→F1～F7精轧机轧制→加密型层流冷却→卷取→酸洗冷轧→连续退火，其中，
在轧制过程中，铸坯出炉温度为1210±25℃，粗轧采用3+3模式，中间坯厚度40～45mm，精轧的终轧温度为860±20℃，热轧钢带厚度4.5mm；
在冷却过程中采用层流冷却设备，前分散冷却模式；
所述卷取的温度为590±20℃；
在所述酸洗冷轧过程中，将热轧钢带经i-BOX技术盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，经过5机架冷轧机冷轧，冷轧压下率为68.8％，轧至目标厚度1.4mm；
在所述连续退火过程中，将冷硬卷钢带开卷后加热至810±10℃，均热130～150s，以3.5～5℃/s的速度冷至660±10℃，然后以20～24℃/s的冷却速度冷却至在350～360℃，平整延伸率设定为1.2～1.4％。
本发明基于以上技术方案提供的240MPa级冷轧碳素结构钢的生产方法以及合理的成分设计，获得一种金相显微组织为铁素体，晶粒度在11.0级～11.5级之间，屈服强度为240～380MPa，抗拉强度≥390MPa，延伸率A50≥38.5％，屈强比≤0.7的240MPa级冷轧碳素结构钢，其具有较低的屈强比，可以在不牺牲结构性能如抗冲击性能和抗凹陷性能的前提下，为汽车进一步的轻量化提供了巨大的潜力。
附图说明
图1为实施例1生产的240MPa级冷轧碳素结构钢的金相组织照片。
具体实施方式
本发明旨在提供一种240MPa级冷轧碳素结构钢，有助于汽车等进一步轻量化，并提供了该240MPa级冷轧碳素结构钢的生产方法。
具体地，本发明提供的240MPa级冷轧碳素结构钢的化学按质量百分比计为：C：0.06～0.08％，Si：0.05～0.15％，Mn：0.65～0.85％，P≤0.018％，S≤0.005％，Alt：0.020～0.050％，Ca：0.0008～0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质。其中各成分含量的设计要求如下：
本发明还提供了上述240MPa级冷轧碳素结构钢的生产方法，其包括以下工艺流程：KR脱硫→转炉→LF精炼→板坯连铸→板坯加热→高压水除鳞→定宽压力机→E1R1粗轧机轧制→E2R2粗轧机轧制→(保温罩)→飞剪切头尾→高压水除鳞→F1～F7精轧机轧制→加密型层流冷却→卷取→托盘运输系统→称重→入库→酸轧开卷→焊接→拉矫→酸洗→漂洗→烘干→切边→轧制→卷取→称重→标识→打捆→入库→连退开卷→焊接→清洗→入口活套→退火炉→出口活套→平整→检查活套→切边→表面检查→涂油→取样、检验→卷取→称重。其中在冶炼、热轧、酸洗冷轧和连续退火过程中采用以下工艺条件，其他工序可按照现有技术中生产240MPa级冷轧碳素结构钢的常规操作。
1、冶炼
供铸机钢水成分为C：0.06～0.08％，Si：0.05～0.15％，Mn：0.65～0.85％，P：≤0.018％，S：≤0.005％，Alt：0.020～0.050％，Ca：0.0008～0.0020％。
2、热轧
所述铸坯出炉温度1210±25℃，所述粗轧采用3+3模式，中间坯厚度40～45mm。所述精轧的终轧温度为860±20℃，热轧钢带厚度4.5mm。所述冷却采用层流冷却设备，前分散冷却模式，所述卷取温度为590±20℃。
3、酸洗冷轧
将热轧带钢经i-BOX技术盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，经过5机架冷轧机冷轧，冷轧压下率为68.8％，轧至目标厚度1.4mm。
4、连续退火
将冷硬卷钢带开卷后加热至810±10℃，均热130～150s，以3.5～5℃/s的速度冷至660±10℃，然后以20～24℃/s的冷却速度冷却至在350～360℃，平整延伸率设定为1.2～1.4％。
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的内容有任何限制。
实施例1
原料铁水经过铁水深脱硫，转炉顶底吹炼，钢包吹氩，LF炉外精炼及连铸工艺得到表1所示化学成分重量百分比的板坯，连铸过热度为18℃，之后进行板坯清理、缓冷及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1212℃，加热的时间为210min，均热时间45min，经高压水除鳞，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858℃，成品厚度4.5mm。层流冷却采用前分散冷却，钢带温度降低到590℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为68.8％，轧至目标厚度1.4mm。冷硬卷连续退火连续立式退火炉中进行，钢带运行速度120m/min，均热温度810℃，均热时间141s，缓冷温度663℃，快冷冷速22℃/s，快冷温度351℃，平整延伸率1.4％。最后进行产品性能检测。生产获得的产品的力学性能检测结果如下表2所示，其金相组织显微照片如图1所示，可见该实施例生产的产品的金相组织为铁素体，晶粒度在11.0级～11.5级之间。
实施例2
原料铁水经过铁水深脱硫，转炉顶底吹炼，钢包吹氩，LF炉外精炼及连铸工艺得到表1所示化学成分重量百分比的板坯，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。板坯加热温度为1222℃，加热的时间为204min，均热时间43min，经高压水除磷，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862℃，成品厚度4.5mm。层流冷却采用前分散冷却，钢带温度降低到593℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为68.8％，轧至目标厚度1.4mm。冷硬卷连续退火连续立式退火炉中进行，钢带运行速度130m/min，均热温度816℃，均热时间131s，缓冷温度670℃，快冷冷速24℃/s，快冷温度355℃，平整延伸率1.4％。最后进行产品性能检测，结果如下表2所示。
实施例3
原料铁水经过铁水深脱硫，转炉顶底吹炼，钢包吹氩，LF炉外精炼及连铸工艺得到表1所示化学成分重量百分比的板坯，连铸过热度为20℃，之后进行板坯清理、缓冷及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1205℃，加热的时间为217min，均热时间49min，经高压水除磷，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853℃，成品厚度4.5mm。层流冷却采用前分散冷却，钢带温度降低到587℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为68.8％，轧至目标厚度1.4mm。冷硬卷连续退火连续立式退火炉中进行，钢带运行速度110m/min，均热温度810℃，均热时间144s，缓冷温度660℃，快冷冷速20℃/s，快冷温度356℃，平整延伸率1.4％。最后进行产品性能检测，结果如下表2所示。
对比例1
原料铁水经过铁水深脱硫，转炉顶底吹炼，钢包吹氩，LF炉外精炼及连铸工艺得到表1所示化学成分重量百分比的板坯，连铸过热度为18℃，之后进行板坯清理、缓冷及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1214℃，加热的时间为210min，均热时间45min，经高压水除鳞，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860℃，成品厚度4.5mm。层流冷却采用前分散冷却，钢带温度降低到590℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为68.8％，轧至目标厚度1.4mm。冷硬卷连续退火连续立式退火炉中进行，钢带运行速度120m/min，均热温度810℃，均热时间140s，缓冷温度660℃，快冷冷速22℃/s，快冷温度351℃，平整延伸率1.4％。最后进行产品性能检测，生产获得的产品的力学性能检测结果如下表2所示。
对比例2
原料铁水经过铁水深脱硫，转炉顶底吹炼，钢包吹氩，LF炉外精炼及连铸工艺得到表1所示化学成分重量百分比的板坯，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。板坯加热温度为1220℃，加热的时间为205min，均热时间44min，经高压水除磷，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860℃，成品厚度4.5mm。层流冷却采用前分散冷却，钢带温度降低到594℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为68.8％，轧至目标厚度1.4mm。冷硬卷连续退火连续立式退火炉中进行，钢带运行速度130m/min，均热温度815℃，均热时间131s，缓冷温度665℃，快冷冷速24℃/s，快冷温度355℃，平整延伸率1.4％。最后进行产品性能检测，结果如下表2所示。
对比例3
原料铁水经过铁水深脱硫，转炉顶底吹炼，钢包吹氩，LF炉外精炼及连铸工艺得到表1所示化学成分重量百分比的板坯，连铸过热度为20℃，之后进行板坯清理、缓冷及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1205℃，加热的时间为220min，均热时间50min，经高压水除磷，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850℃，成品厚度4.5mm。层流冷却采用前分散冷却，钢带温度降低到560℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为68.8％，轧至目标厚度1.4mm。冷硬卷连续退火连续立式退火炉中进行，钢带运行速度110m/min，均热温度830℃，均热时间154s，缓冷温度630℃，快冷冷速30℃/s，快冷温度330℃，平整延伸率1.4％。最后进行产品性能检测，结果如下表2所示。
表1：实施例1-3和对比例1-3的钢板的化学成分及含量(质量百分比％)
C Si Mn P S Alt N Ca
实施例1 0.06 0.09 0.68 0.012 0.003 0.034 0.0038 0.0014
实施例2 0.07 0.08 0.69 0.014 0.005 0.028 0.0041 0.0011
实施例3 0.08 0.15 0.85 0.018 0.004 0.050 0.0034 0.0020
对比例1 0.06 0.25 0.50 0.014 0.004 0.014 0.0035 0.0005
对比例2 0.11 0.26 0.90 0.013 0.004 0.023 0.0040 0.0035
对比例3 0.07 0.16 0.75 0.014 0.004 0.026 0.0041 0.0015
表2：实施例1-3和对比例1-3生产的钢板的力学性能
Figure BDA0003324203520000051
由表1、表2可见实施例1、2、3产品性能适中，延伸率满足协议要求，屈强比不大于0.7，利于后期产品冲压成形，而对比例成分设计在本发明成分范围外或者工艺条件(例如缓冷温度和快冷温度等)在本发明要求的范围之外，成分余量大，对比例1强度余量适中，但屈强比偏高，对比例2、对比例3产品性能余量大，屈强比高不利于后期冲压成形。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种240MPa级冷轧碳素结构钢，其特征在于，所述240MPa级冷轧碳素结构钢的化学成分按质量百分比包括：C：0.06～0.08％，Si：0.05～0.15％，Mn：0.65～0.85％，P≤0.018％，S≤0.005％，Alt：0.020～0.050％，Ca：0.0008～0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的240MPa级冷轧碳素结构钢，其特征在于，所述240MPa级冷轧碳素结构钢的金相显微组织为铁素体，晶粒度在11.0级～11.5级之间，屈服强度为240～380MPa，抗拉强度≥390MPa，延伸率A50≥38.5％，屈强比≤0.7。
3.权利要求1或2所述的240MPa级冷轧碳素结构钢的生产方法，其包括以下工艺流程：KR脱硫→转炉→LF精炼→板坯连铸→板坯加热→高压水除鳞→定宽压力机→E1R1粗轧机轧制→E2R2粗轧机轧制→(保温罩)→飞剪切头尾→高压水除鳞→F1～F7精轧机轧制→加密型层流冷却→卷取→酸洗冷轧→连续退火，其特征在于，
在轧制过程中，铸坯出炉温度为1210±25℃，粗轧采用3+3模式，中间坯厚度40～45mm，精轧的终轧温度为860±20℃，热轧钢带厚度4.5mm；
在冷却过程中采用层流冷却设备，前分散冷却模式；
所述卷取的温度为590±20℃；
在所述酸洗冷轧过程中，将热轧钢带经i-BOX技术盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，经过5机架冷轧机冷轧，冷轧压下率为68.8％，轧至目标厚度；
在所述连续退火过程中，将冷硬卷钢带开卷后加热至810±10℃，均热130～150s，以3.5～5℃/s的速度冷至660±10℃，然后以20～24℃/s的冷却速度冷却至在350～360℃，平整延伸率设定为1.2～1.4％。
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