CN115094318B

CN115094318B - 一种600MPa级车厢板用钢及其生产方法

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Publication number: CN115094318B
Application number: CN202210722479.4A
Authority: CN
Inventors: 惠亚军; 朱国森; 李晓林; 杨冀; 肖宝亮; 王晓雄; 韩赟; 吕博; 张志刚; 陈斌; 于孟; 徐海卫; 刘锟; 王松涛; 田志红; 李飞; 文杰; 王永强; 刘武华; 刘新华
Original assignee: Shougang Group Co Ltd
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2022-06-18
Filing date: 2022-06-18
Publication date: 2023-11-10
Anticipated expiration: 2042-06-18
Also published as: CN115094318A

Abstract

本发明属于钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种600MPa级车厢板用钢及其生产方法。所述车厢板用钢的化学组分包括：以质量分数计，C：0.030％～0.055％；Si：≤0.05％；Mn：0.3％～0.8％；P：≤0.020％；S：≤0.003％；Al：0.02％～0.05％；Ti：0.010％～0.050％；其余为Fe及不可避免的杂质。采用低C‑低Mn‑低Si+单Ti微合金化的成分体系，使车厢板用钢的成本降低；通过低碳进行固溶强化，避开包晶区来增避免产生铸坯裂纹，通过控制Ti含量，进行错位强化，析出物可以阻碍委托运动，提高位错运动阻力，从而增加强度，在此低成本体系中，主要通过错位强化使车厢板用钢满足600MPa级的强度要求。

Description

一种600MPa级车厢板用钢及其生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种600MPa级车厢板用钢及其生产方法。

背景技术

随着对商用车的自重要求越来越高，对实现商用车的车架和车厢的轻量化的要求越来越高。

目前轻微卡车厢用钢以SPCC、DC01等冷轧退火板为主，屈服强度在300MPa以下，厚度主要分布在0.8-2.5mm之间；轻微卡企业为了增强产品竞争力，均在进行整车轻量化设计，除了结构优化改进以外，还采用高强度钢减薄减重的设计思想，同时，采用高强度钢制造车厢但成本不能增加，甚至降低的诉求。

本专利针对客户轻量化和成本控制的双重要求，进行轻微卡车厢板用钢的定制服务，研发一种屈服强度大于600MPa，延伸率大于5％的经济型车厢板用钢，满足辊压成形、冲压成形制造瓦楞板、方矩形管等零部件的要求，开发经济性优、屈服强度超过600MPa级的轻微卡车厢板专用钢具有重要的意义。

发明内容

本申请提供了一种600MPa级车厢板用钢及其生产方法，以解决如何使600MPa级车厢板用钢轻量化的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种600MPa级车厢板用钢，所述车厢板用钢的化学组分包括：以质量分数计，C：0.030％～0.055％；Si：≤0.05％；Mn：0.3％～0.8％；P：≤0.020％；S：≤0.003％；Al：0.02％～0.05％；Ti：0.010％～0.050％；其余为Fe及不可避免的杂质。

可选的，所述车厢板用钢的化学组分包括：以质量分数计，C：0.040％～0.05％；Si：≤0.04％；Mn：0.4％～0.6％；P：≤0.010％；S：≤0.002％；Al：0.04％～0.045％；Ti：0.020％～0.040％；其余为Fe及不可避免的杂质。

可选的，所述车厢板用钢的厚度为0.6mm～1.5mm。

可选的，所述车厢板用钢的力学性能包括：屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥650MPa，延伸率≥5％，同时，所述车厢板用钢180°折弯不开裂。

第二方面，本申请提供了所述的车厢板用钢的生产方法，所述方法包括以下步骤：

将含所述化学组分的钢水进行连铸，得到板坯；

将板坯进行加热、连轧和酸轧，得到酸轧板；

将所述酸轧板进行平整，得到车厢板用钢。

可选的，所述加热的温度为1150-1200℃。

可选的，所述连轧包括：粗轧、电磁感应加热、精轧、层流冷却和卷取。

可选的，所述冷却的速度为15-30℃/s。

可选的，所述酸轧包括酸洗和冷轧，所述冷轧的压下率为20％-35％。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的车厢板用钢，化学组分包括：以质量分数计，C：0.030％～0.055％；Si：≤0.05％；Mn：0.3％～0.8％；P：≤0.020％；S：≤0.003％；Al：0.02％～0.05％；Ti：0.010％～0.050％；其余为Fe及不可避免的杂质，采用低C-低Mn-低Si+单Ti微合金化的成分体系，使车厢板用钢的成本降低；通过低碳进行固溶强化，避开包晶区来增避免产生铸坯裂纹，通过控制Ti含量，进行错位强化，析出物可以阻碍委托运动，提高位错运动阻力，从而增加强度，在此低成本体系中，主要通过错位强化使车厢板用钢满足600MPa级的强度要求。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种600MPa级车厢板用钢生产方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种600MPa级轻微卡经济型车厢板用钢的金相组织。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。例如，室温可以是指10～35℃区间内的温度。

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：

根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种600MPa级车厢板用钢，所述车厢板用钢的化学组分包括：以质量分数计，C：0.030％～0.055％；Si：≤0.05％；Mn：0.3％～0.8％；P：≤0.020％；S：≤0.003％；Al：0.02％～0.05％；Ti：0.010％～0.050％；其余为Fe及不可避免的杂质。

本申请实施例中，600MPa级车厢板用钢包括但不限于应用在：汽车车厢平板、瓦楞板和方矩形管中，解决现有轻微卡车厢板减薄升级的需求，同时通过产品设计在满足强度、塑性、成形性、焊接性等性能，解决了轻微卡车厢板用钢轻量化成本控制问题。

600MPa级车厢板用钢中各元素的作用包括：

C：C是钢中最经济的强化元素之一，主要起到固溶强化作用。C含量太低，容易导致冷轧后强度不足；但当C含量太高，钢的焊接性能与成形性能将恶化，无法满足焊接性能与冷成形性能要求。本专利酸轧基料通过连铸连轧工艺生产，C含量需要避开包晶区来避免产生铸坯裂纹等缺陷。因此，综合考虑，本发明钢中C含量控制在0.030％～0.055％。

Si：Si是一种固溶强化元素，有利于提高固溶强化作用。但Si含量较高不利于板材表面质量，对焊接性能也不利。因此，综合考虑材料的强度、焊接性、表面质量，本发明钢中Si含量控制≤0.05％。

Mn：Mn是固溶强化元素，为了实现本发明所需屈服强度≥600MPa、抗拉强度≥650MPa的要求，Mn不能太低，而Mn含量添加量较高增加成本。因此，综合考虑，本发明将Mn的含量设计为0.3％～0.8％。

P与S：P和S为钢中杂质元素，P元素易引起钢材的中心偏析，恶化钢材的焊接性与塑韧性；S元素易于Mn元素形成MnS夹杂，降低韧性。因此，综合考虑材料的焊接性与塑韧性，本发明钢中P含量控制≤0.020％，S含量控制≤0.003％。

Al：Al加入钢中主要是为了脱氧，脱氧不净将导致材料的冷成形性能下降，为满足钢板成形性能要求，Al含量应≥0.02％。但Al含量过高会导致钢中AlN类夹杂物过多，降低材料的延伸率。因此，综合考虑，本发明的Al含量控制在0.02％～0.05％。

Ti：Ti元素主要起到析出强化作用，因为位错强化和析出强化往往是相互作用的，第二相析出物可以阻碍委托运动，提高位错运动阻力，从而增加强度，因此需要添加一定量的Ti元素形成一定量的析出物；但Ti元素含量高时，将显著降低塑韧性。因此，综合考虑，本发明钢中Ti含量控制在0.010％～0.050％。

在一些实施方式中，所述车厢板用钢的化学组分包括：以质量分数计，C：0.040％～0.05％；Si：≤0.04％；Mn：0.4％～0.6％；P：≤0.010％；S：≤0.002％；Al：0.04％～0.045％；Ti：0.020％～0.040％；其余为Fe及不可避免的杂质。

在一些实施方式中，所述车厢板用钢的厚度为0.6mm～1.5mm。

一般地来说，车厢板用钢的厚度为1.2mm～2.5mm，通常具有重量大的缺点，控制本申请中，车厢板用钢的厚度为0.6mm～1.5mm，克服了现有技术的缺点，同时具有低成本的优势，也实现了车厢板用钢轻量化。

在一些实施方式中，所述车厢板用钢的力学性能包括：屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥650MPa，延伸率≥5％，同时，所述车厢板用钢180°折弯不开裂。

第二方面，本申请提供了所述的车厢板用钢的生产方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：

S1.将含所述化学组分的钢水进行连铸，得到板坯；

具体地，钢水可以通过多模式薄板坯连铸连轧产线得到，包括KR脱硫、转炉冶炼、LF精炼和VD精炼等工序。板坯的厚度包括但不限于：110-123mm。

S2.将板坯进行加热、连轧和酸轧，得到酸轧板；

具体地，酸轧可以将带钢轧制到0.6-1.5mm，

S3.将所述酸轧板进行平整，得到车厢板用钢。

具体地，平整延伸率不高于0.2％。

整体地，通过合理的成分设计并配以适宜的热轧工艺与酸轧工艺，就可以生产0.6mm～1.5mm、具有优良冷成形性能车厢板用带钢，屈服强度达到600MPa以上，抗拉强度达到650MPa以上，延伸率达到5％以上，并且具有优良的板形质量与表面质量，满足180°折弯不开裂，同时产品成本低于或者与现有产品相当。

值得注意的是，本申请的车厢板用钢的生产方法不进行退火工艺，通过其他工艺组合，省略了退火工艺，节约了成本，同时，本申请的方法弱化了析出强化和固溶强化，增强了位错强化，通过位错强化来满足钢的强度要求，而冷轧工序的设置，通过限定冷轧压下率提高位错强化的比例，同时保留一定的塑形变形空间。

在一些实施方式中，所述加热的温度为1150-1200℃。

具体地，可以通过辊底式加热炉进行加热，控制加热的温度为1150-1200℃的原因在于控制原始奥氏体晶粒的尺寸，热卷原料具有均匀细小的晶粒，有利在随后的冷却工序中提高加工硬化的速率的优势，如加热的温度不在上述区间，高于1200℃易导致原始奥氏体晶粒粗大，低于1150℃将导致轧制不稳定的不利效果。

在一些实施方式中，所述连轧包括：粗轧、电磁感应加热、精轧、层流冷却和卷取。

具体地，粗除磷通过≥30MPa压力的除鳞水除去加热后板坯的表面氧化铁皮；粗轧采用3道次，粗轧入口温度≥1150℃，粗轧出口温度在≥950℃；采用电磁感应加热对粗轧出来的中间坯进行加热，感应加热温度控制在1100-1200℃；精轧采用单坯轧制、半无头轧制或无头轧制中的任一种，通过5道次将中间坯轧制到成品厚度；然后采用层流冷却将带钢冷却至卷取温度。

在一些实施方式中，所述冷却的速度为15-30℃/s。

控制冷却的速度为15-30℃/s的原因在于：控制获得适当尺寸分布的铁素体晶粒，具有适宜的加工硬化速率的优势，如冷却速度不在上述区间，具有容易导致晶粒粗大或者得到低温组织的不利效果。

在一些实施方式中，所述酸轧包括酸洗和冷轧，所述冷轧的压下率为20％-35％。

控制冷轧的压下率为20％-35％的原因在于控制一定的加工硬化比例，具有增加适宜的位错强化比例的优势，如冷轧压下率不在上述区间，具有强度不足或者塑性太低的不利效果。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本发明的方法进行详细说明。

一种600MPa级车厢板用钢，所述车厢板用钢的化学组分包括：以质量分数计，C：0.030％～0.055％；Si：≤0.05％；Mn：0.3％～0.8％；P：≤0.020％；S：≤0.003％；Al：0.02％～0.05％；Ti：0.010％～0.050％；其余为Fe及不可避免的杂质。

对多模式薄板坯连铸连轧产线的铁水，通过KR脱硫、转炉冶炼、LF精炼和VD精炼等工序，获得600MPa级轻微卡经济型车厢板用钢的钢水，通过连铸工序获得连铸板坯，其化学元素按质量百分比含量如表1所示；表1列出了本发明不同化学组分配比下实施例1～4的一种600MPa级轻微卡经济型车厢板用钢的各化学元素的质量百分比含量。实施例1的金相组织如图1所示。

表1(wt.％，余量为Fe和其他不可避免的杂质)

连铸：连铸拉速为4.5-6.5m/min，所述板坯厚度为110-123mm；

加热：通过辊底式加热炉进行加热，加热温度为1150-1200℃；

连轧：粗除磷通过≥30MPa压力的除鳞水除去加热后板坯的表面氧化铁皮；粗轧采用3道次，粗轧入口温度≥1150℃，粗轧出口温度在≥950℃；采用电磁感应加热对粗轧出来的中间坯进行加热，感应加热温度控制在1100-1200℃；精轧采用单坯轧制、半无头轧制或无头轧制中的任一种，通过5道次将中间坯轧制到成品厚度，终轧温度在800-900℃；然后采用层流冷却将带钢冷却至卷取温度，冷却速度控制在15-30℃/s，卷取温度控制在660-700℃；最后钢卷空冷至室温。

酸轧：通过酸洗工序去除带钢表面氧化铁皮，然后通过冷轧将带钢轧制到0.6-1.5mm，冷轧压下率控制在20-35％之间。

平整：平整工艺中，平整延伸率不高于0.2％。

表2列出了制造本发明实施例1～4的600MPa级轻微卡经济型车厢板用钢的相关工艺参数。

表2

表3列出了制造本发明实施例和对比例600MPa级轻微卡经济型车厢板用钢的各项力学性能。

表3。

从表3可见，本发明所述的一种600MPa级轻微卡经济型车厢板用钢的屈服强度大于600Mpa，抗拉强度大于650MPa；延伸率均大于等于5.0％，同时，180°d＝a冷弯测试均合格，对比例1和2的车厢板用钢的化学成分满足本专利的要求，但是对比例1冷轧压缩比较低，屈服强度无法达到600MPa，对比例2冷轧压下率较高，但其塑性较低，180°冷弯开裂，对比例3和4化学成分不满足本专利要求，通过连退工艺生产的车厢板用钢强塑性满足要求，但成本较高。本钢带具有优越的板形和表面质量，适用于轻微卡车厢板的加工和制造，该车厢板强度高，质量轻，耐磨性好，成本更低。

附图的具体解释说明：

图2中，为实施例经济型车厢板用钢的金相组织，从图中可知，该金相组织包括85％-90％铁素体组织，10％-15％珠光体或者碳化物，铁素体组织具有压扁形貌特点。

要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，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，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种600MPa级车厢板用钢，其特征在于，所述车厢板用钢的化学组分包括：以质量分数计，C：0.040%~0.05%；Si：≤0.04%；Mn：0.4%~0.6%；P：≤0.010%；S：≤0.002%；Al：0.04%~0.045%；Ti：0.020%~0.040%；其余为Fe及不可避免的杂质,所述车厢板用钢的厚度为0.6mm~1.5mm，所述车厢板用钢的金相组织包括85%-90%铁素体组织，10% -15%珠光体或者碳化物，所述车厢板用钢的力学性能包括：屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥650MPa，延伸率≥5%，同时，所述车厢板用钢180°折弯不开裂，所述车厢板用钢的生产方法包括连铸得到板坯、将板坯进行加热、连轧、酸轧，板坯厚度为110-123mm，所述连轧包括：粗轧、电磁感应加热、精轧、层流冷却和卷取：粗轧采用3道次，粗轧入口温度≥1150℃，粗轧出口温度≥950℃；精轧采用单坯轧制、半无头轧制或无头轧制中的任一种，对中间坯进行5道次轧制，终轧温度在800-900℃；层流冷却将带钢冷却至卷取温度660-700℃，冷却速度控制在15-30℃/s，最后钢卷空冷至室温；所述酸轧包括酸洗和冷轧，所述冷轧的压下率为20%-35%。

2.一种如权利要求1所述的车厢板用钢的生产方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将含所述化学组分的钢水进行连铸，得到板坯；

将板坯进行加热、连轧和酸轧，得到酸轧板；

将所述酸轧板进行平整，得到车厢板用钢。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述连铸的拉速为4.5-6.5m/min。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加热的温度为1150-1200℃。