CN114807753A - 一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢的生产方法，属于冶金技术领域。冷轧带钢的化学成分及质量百分含量：C：0.01～0.03%，Mn：0.15～0.25%，S≤0.01%，P≤0.018%，Si≤0.03%，Als：0.030～0.060%，N≤0.0040%，其余为Fe和不可清除的杂质。生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效、光整和拉矫工序。本发明通过合理的成分设计，不添加Ti、Nb、V等贵重合金元素，所得带钢横向塑性应变比r≥2.0，具有良好的深冲压成形性能。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢及其生产方法。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，对于冷轧低碳带钢的冲压成形性能提出了更高要求。冷轧低碳带钢因其具有良好的表面质量和成形性能，广泛应用于汽车、家电、建筑等各个行业中，用于制作成各种结构件、深冲件等。在当前严峻的钢铁形势下，下游客户都希望采用以低代高的方式来节约成本，争取利益最大化。这样做的后果是一方面损害了材料供应商的利益，另一方面也存在冲压成形安全裕度过大，性能过剩，冲压过程中材料容易起皱的问题。这对低一级的低碳冷轧产品冲压成形性能提出了更高要求，要求冷轧低碳带钢具有匹配无间隙原子钢水平相当的深冲性能。
塑性应变比r即材料承受单向拉伸变形时板材的宽向与厚向实际应变之比，即r＝εw/εt，常用来评价材料冲压成形过程中抵抗厚度方向减薄的能力，其值越大，材料深冲性能越好，冲压成形过程中越不容易发生厚度减薄和起皱。低碳钢热轧工序主要实行高温加热、高温开轧、高温终轧和低温卷曲的轧制制度，这在罩式退火条件下有利于AlN在退火阶段析出，促使再结晶过程中〈１１１〉∥ＮＤ位向晶粒的形核与长大，从而保证带钢高的塑性应变比。但在连续退火条件下，由于退火再结晶的发生先于AlN的析出，常规的“三高一低”的热轧工艺制度并不能够保证AlN得提前析出，从而使得其塑性应变比r值大小不及同类罩退产品。此外，常规低碳冷轧带钢塑性应变比r值在1.35-1.9之间，性能指标能达到甚至超过国标GB/T 5213对于塑性应变比r值的相关要求，但在冲制某些复杂零件的过程中存在合标不合用，成形安全裕度不够，容易出现冲压开裂的现象。
基于此，针对AlN相的热力学析出行为，通过化学成分和生产过程工艺设计，本发明提供了一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢的生产方法，所得带钢横向塑性应变比r≥2.0，具有良好的深冲压成形性能；解决了低碳钢在冲压复杂零件过程中成形安全裕度不够，深冲性能不足的问题，成本和市场竞争力较传统低碳钢优势明显。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢及其生产方法。本发明通过合理的成分设计，严格控制C含量，不添加Ti、Nb、V等贵重合金元素，优化中间过程控制，大幅降低生产成本的同时，提升低碳冷轧钢带的深冲压成形性能。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，所述冷轧带钢的化学成分及质量百分含量为：C：0.01～0.03%，Mn：0.15～0.25%，S≤0.01%，P≤0.018%，Si≤0.03%，Als：0.030～0.060%，N≤0.0040%，其余为Fe和不可清除的杂质。
本发明所述冷轧带钢厚度为0.6～2.5mm。
本发明所述冷轧带钢力学性能指标满足抗拉强度Rm：270～350MPa、屈服强度Rp0.2≤240MPa、断后伸长率A80≥34%，横向塑性应变比r≥2.0。
本发明所述冷轧带钢金相和扫描电镜微观组织特征均为多边形铁素体。
本发明还提供上述一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢的生产方法，所述生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效、光整化工序；所述热轧工序，卷取温度在715～745℃。
本发明所述热轧工序，热轧加热温度为1200～1300℃，总加热时间130～180min，粗轧温度为1000～1100℃，精轧终轧温度为885～945℃。
本发明所述酸连轧工序，冷轧压下率≥55%。
本发明所述连续退火工序，均热温度为790～840℃；先缓冷至660～700℃，再快冷至360～400℃过时效处理。
本发明所述连续退火工序，退火保温时间60～180s，缓冷冷却速率5～20℃/s，快冷冷却速率15～45℃/s；所述过时效工序，过时效温度为360-400℃，过时效处理时间250-700s。
本发明所述光整拉矫工序，光整机延伸率为0.65～1.5%，拉矫机延伸率0.098～0.101%。
本发明所述一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢力学性能检测参考GB/T-228.1及GB/T-5027标准。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过热轧工序高温卷取实现了AlN的提前析出，保证了后续冷轧连续退火过程中〈１１１〉∥ＮＤ位向晶粒的形核与长大，保证带钢高的塑性应变比r≥2.0，在冲制变形复杂零件时优势明显，区别于深冲IF钢。2、本发明通过合理的成分设计，充分利用Mn，Si对铁素体基体的固溶强化作用，同时不添加Ti、Nb、V等贵重合金元素，提升产品性能的同时，大幅缩减了带钢成本。
附图说明
图1为实施例1金相微观组织-横向图；
图2为实施例1扫描电镜微观组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
采用与表1所述冷轧带钢的化学成分及质量百分含量相同的连铸坯，经热轧、酸连轧、连续退火、过时效和光整拉矫工序生产得到所述的一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，具体步骤如下：
1）热轧工序：热轧加热温度为1200-1300℃，总加热时间130-180min，粗轧温度为1000-1100℃，精轧终轧温度为885-945℃，卷取温度为715～745℃；
2）酸连轧工序：冷轧压下率≥55%；
3）连续退火工序：退火均热温度为790～840℃；先缓冷至660～700℃，再快冷至360～400℃过时效温度；退火保温时间60～180s，缓冷冷却速率5～20℃/s，快冷冷却速率15～45℃/s；
4）过时效工序：过时效温度为360-400℃，过时效处理时间250～700s。
5）光整拉矫工序：光整延伸率为0.5～2.0%，拉矫延伸率为0.1%；
所得冷轧钢带参考GB/T228.1和GB/T-5027取横向试样进行力学性能检测，试样标距为80mm，平行段的宽度为20mm。
实施例1
本实施例为0.6mm高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其基板化学成分及质量百分含量见表1，力学性能见表2，金相和扫描电镜微观组织如图1、图2所示（其余实施例微观组织与附图1、2相同，不再赘述）。
生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效和光整拉矫工序，具体步骤如下：
1）热轧工序：热轧加热温度为1200℃，总加热时间180min，粗轧温度为1000℃，精轧终轧温度为885℃，卷取温度为745℃；
2）酸连轧工序：冷轧压下率82.5%；
3）连续退火工序：退火均热温度为790℃；先缓冷至660℃，再快冷至360℃过时效温度；退火保温时间60s，缓冷冷却速率20℃/s，快冷冷却速率45℃/s；
4）过时效工序：过时效温度为360℃，过时效处理时间700s。
5）光整拉矫工序：光整延伸率为1.5%，拉矫延伸率为0.1%；
实施例2
本实施例为0.9mm高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其基板化学成分及质量百分含量见表1，力学性能见表2。
生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效和光整拉矫工序，具体步骤如下：
1）热轧工序：热轧加热温度为1245℃，总加热时间145min，粗轧温度为1019℃，精轧终轧温度为895℃，卷取温度为738℃；
2）酸连轧工序：冷轧压下率74.3%；
3）连续退火工序：退火均热温度为826℃；先缓冷至686℃，再快冷至366℃过时效温度；退火保温时间75s，缓冷冷却速率17.5℃/s，快冷冷却速率36.0℃/s；
4）过时效工序：过时效温度为366℃，过时效处理时间310s。
5）光整拉矫工序：光整延伸率为1.196%，拉矫延伸率为0.1%；
实施例3
本实施例为1.0mm高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其基板化学成分及质量百分含量见表1，力学性能见表2。
生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效和光整拉矫工序，具体步骤如下：
1）热轧工序：热轧加热温度为1263℃，总加热时间160min，粗轧温度为1032℃，精轧终轧温度为925℃，卷取温度为730℃；
2）酸连轧工序：冷轧压下率80%；
3）连续退火工序：退火均热温度为821℃；先缓冷至691℃，再快冷至376℃过时效温度；退火保温时间72s，缓冷冷却速率16.9℃/s，快冷冷却速率36.6℃/s；
4）过时效工序：过时效温度为376℃，过时效处理时间300s。
5）光整拉矫工序：光整延伸率为0.902%，拉矫延伸率为0.101%；
实施例4
本实施例为1.15mm高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其基板化学成分及质量百分含量见表1，力学性能见表2。
生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效和光整拉矫工序，具体步骤如下：
1）热轧工序：热轧加热温度为1248℃，总加热时间150min，粗轧温度为1023℃，精轧终轧温度为902℃，卷取温度为736℃；
2）酸连轧工序：冷轧压下率71.3%；
3）连续退火工序：退火均热温度为831℃；先缓冷至693℃，再快冷至367℃过时效温度；退火保温时间92s，缓冷冷却速率14.4℃/s，快冷冷却速率29.6℃/s；
4）过时效工序：过时效温度为367℃，过时效处理时间385s。
5）光整拉矫工序：光整延伸率为1.202%，拉矫延伸率为0.099%；
实施例5
本实施例高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其基板化学成分及质量百分含量见表1，力学性能见表2。
生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效和光整拉矫工序，具体步骤如下：
1）热轧工序：热轧加热温度为1268℃，总加热时间165min，粗轧温度为1042℃，精轧终轧温度为924℃，卷取温度为731℃；
2）酸连轧工序：冷轧压下率78.2%；
3）连续退火工序：退火均热温度为817℃；先缓冷至693℃，再快冷至369℃过时效温度；退火保温时间106s，缓冷冷却速率11.3℃/s，快冷冷却速率25.7℃/s；
4）过时效工序：过时效温度为369℃，过时效处理时间440s。
5）光整拉矫工序：光整延伸率为1.093%，拉矫延伸率为0.099%；
实施例6
本实施例为1.4mm高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其基板化学成分及质量百分含量见表1，力学性能见表2。
生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效和光整拉矫工序，具体步骤如下：
1）热轧工序：热轧加热温度为1258℃，总加热时间155min，粗轧温度为1033℃，精轧终轧温度为894℃，卷取温度为733℃；
2）酸连轧工序：冷轧压下率68.9%；
3）连续退火工序：退火均热温度为821℃；先缓冷至682℃，再快冷至376℃过时效温度；退火保温时间112s，缓冷冷却速率12.0℃/s，快冷冷却速率23.0℃/s；
4）过时效工序：过时效温度为376℃，过时效处理时间463s。
5）光整拉矫工序：光整延伸率为1.294%，拉矫延伸率为0.099%；
实施例7
本实施例为1.6mm高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其基板化学成分及质量百分含量见表1，力学性能见表2。
生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效和光整拉矫工序，具体步骤如下：
1）热轧工序：热轧加热温度为1263℃，总加热时间160min，粗轧温度为1034℃，精轧终轧温度为892℃，卷取温度为735℃；
2）酸连轧工序：冷轧压下率72.0%；
3）连续退火工序：退火均热温度为834℃；先缓冷至697℃，再快冷至365℃过时效温度；退火保温时间107s，缓冷冷却速率12.5℃/s，快冷冷却速率27.7℃/s；
4）过时效工序：过时效温度为365℃，过时效处理时间444s。
5）光整拉矫工序：光整延伸率为1.400%，拉矫延伸率为0.100%；
实施例8
本实施例为1.8mm高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其基板化学成分及质量百分含量见表1，力学性能见表2。
生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效和光整拉矫工序，具体步骤如下：
1）热轧工序：热轧加热温度为1246℃，总加热时间160min，粗轧温度为1032℃，精轧终轧温度为893℃，卷取温度为732℃；
2）酸连轧工序：冷轧压下率64.2%；
3）连续退火工序：退火均热温度为833℃；先缓冷至690℃，再快冷至372℃过时效温度；退火保温时间127s，缓冷冷却速率10.9℃/s，快冷冷却速率21.1℃/s；
4）过时效工序：过时效温度为372℃，过时效处理时间529s。
5）光整拉矫工序：光整延伸率为1.387%，拉矫延伸率为0.100%；
实施例9
本实施例为2.0mm高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其基板化学成分及质量百分含量见表1，力学性能见表2。
生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效和光整拉矫工序，具体步骤如下：
1）热轧工序：热轧加热温度为1272℃，总加热时间165min，粗轧温度为1043℃，精轧终轧温度为894℃，卷取温度为731℃；
2）酸连轧工序：冷轧压下率63.6%；
3）连续退火工序：退火均热温度为836℃；先缓冷至686℃，再快冷至376℃过时效温度；退火保温时间167s，缓冷冷却速率8.1℃/s，快冷冷却速率15.5℃/s；
4）过时效工序：过时效温度为376℃，过时效处理时间694s。
5）光整拉矫工序：光整延伸率为1.399%，拉矫延伸率为0.101%；
实施例10
本实施例为2.5mm高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其基板化学成分及质量百分含量见表1，力学性能见表2。
生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效和光整拉矫工序，具体步骤如下：
1）热轧工序：热轧加热温度为1300℃，总加热时间130min，粗轧温度为1100℃，精轧终轧温度为945℃，卷取温度为715℃；
2）酸连轧工序：冷轧压下率55%；
3）连续退火工序：退火均热温度为840℃；先缓冷至700℃，再快冷至400℃过时效温度；退火保温时180s，缓冷冷却速率5℃/s，快冷冷却速率15℃/s；
4）过时效工序：过时效温度为400℃，过时效处理时间250s。
5）光整拉矫工序：光整延伸率为0.65%，拉矫延伸率为0.098%。
表1 实施例1－10冷轧带钢的化学成分及质量百分含量(wt%)
表2 实施例1－10所得产品力学性能
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其特征在于，所述冷轧带钢的化学成分及质量百分含量为：C：0.01～0.03%，Mn：0.15～0.25%，S≤0.01%，P≤0.018%，Si≤0.03%，Als：0.030～0.060%，N≤0.0040%，其余为Fe和不可清除的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其特征在于，所述冷轧带钢厚度为0.6～2.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其特征在于，所述冷轧带钢力学性能指标满足抗拉强度Rm：270～350MPa、屈服强度Rp0.2≤240MPa、断后伸长率A80≥34%，横向塑性应变比r≥2.0。
4.根据权利要求1或2所述的一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢，其特征在于，所述冷轧带钢金相和扫描电镜微观组织特征均为多边形铁素体。
5.基于权利要求1-4任意一项所述的一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括热轧、酸连轧、连续退火、过时效、光整化工序；所述热轧工序，卷取温度在715～745℃。
6.根据权利要求5所述的一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢的生产方法，其特征在于，所述热轧工序，热轧加热温度为1200～1300℃，总加热时间130～180min，粗轧温度为1000～1100℃，精轧终轧温度为885～945℃。
7.根据权利要求5所述的一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢的生产方法，其特征在于，所述酸连轧工序，冷轧压下率≥55%。
8.根据权利要求5所述的一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢的生产方法，其特征在于，所述连续退火工序，均热温度为790～840℃；先缓冷至660～700℃，再快冷至360～400℃过时效处理。
9.根据权利要求5-8任意一项所述的一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢的生产方法，其特征在于，所述连续退火工序，退火保温时间60～180s，缓冷冷却速率5～20℃/s，快冷冷却速率15～45℃/s；所述过时效工序，过时效温度为360-400℃，过时效处理时间250-700s。
10.根据权利要求5-8任意一项所述的一种具有高塑性应变比深冲压用冷轧带钢的生产方法，其特征在于，所述光整拉矫工序，光整机延伸率为0.65～1.5%，拉矫机延伸率0.098～0.101%。
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