CN116288037A - 一种超深冲冷轧汽车钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超深冲冷轧汽车钢，其化学成分质量百分比为C≤0.005％，Si≤0.03％，Mn：0.30～0.50％，P：0.045～0.065％，S≤0.012％，Als：0.02～0.06％，Ti：0.045～0.065％，B：0.0005～0.0015％，N≤0.005％，余量为铁和杂质。超深冲冷轧汽车钢生产方法包括将铁水通过转炉冶炼、RH精炼，获得上述成分的钢水后连铸获得板坯。将板坯进行加热后，经过粗轧、精轧获得热轧板，板坯进行加热时，将板坯加热至奥氏体进行热轧、冷轧、退火和平整后获得成品。通过上述方法提高汽车钢产品的{111}取向织构密度，降低产品的屈强比、提高塑性应变比和硬化指数，光整机工作辊采用电火花毛化辊，增大轧制力来消除隆起类起皱，采用两弯两矫拉伸弯曲矫直机来消除凹陷类起皱。
Description
技术领域
本发明涉及冷轧汽车用钢材领域，具体地，涉及一种超深冲冷轧汽车钢及其生产方法。
背景技术
冷轧带钢是指以热轧带钢和钢板为原料，在常温下经冷轧机轧制成带钢和薄板。一般厚度为0.1～3mm，宽度为100～2000mm。冷轧带材或板材具有表面光洁度好、平整性好、尺寸精度高和力学性能好等优点。通常产品都成卷，有很大一部分加工成涂层钢板。
为了适应市场的发展需要，绝大多数冷轧厂逐渐形成了自己的特色产品，尤其以汽车钢为主的冷轧产品由于其生产难度大、市场前景广、产品附加值高，为各钢厂竞争的主打产品。
本申请发明人在实现本申请实施例中的技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
传统的钢铁产品均存在低的屈服强度与低的抗拉强度现象，具备良好的成形性能，但成形后强度不足，尤其在汽车底盘、汽车轮椅内部结构件和汽车支架等部件，在使用一段时间后材料表现出刚性不足，回弹严重；
且在行驶中震动、塌瘪的现象时有发生，为了汽车行驶安全，车厂都要求选用的钢材具有较高的屈服强度和低的屈强比，即加工过程中需有良好的抗变形能力的钢种，也就是深冲性能好的钢种，实际上通常用材料的塑性应变比r值、加工硬化系数n值和屈强比来衡量板材深冲性能的好坏，为此，我们提出一种深冲性能好的冷轧汽车钢来解决上述问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种超深冲冷轧汽车钢及其生产方法。
本发明的技术方案如下：
一种超深冲冷轧汽车钢，其化学成分质量百分比为：
C≤0.005％，Si≤0.03％，Mn：0.30～0.50％，P：0.045～0.065％，S≤0.012％，Als：0.02～0.06％，Ti：0.045～0.065％，B：0.0005～0.0015％，N≤0.005％，余量为铁和杂质。
优选的，超深冲冷轧汽车钢屈服强度为170～260MPa，抗拉强度≥340MPa，伸长率≥36％，r值≥1.7，n值≥0.19。
优选的，一种生产所述的超深冲冷轧汽车钢的方法包括：
步骤一、精炼：将铁水通过转炉冶炼、RH精炼，获得权利要求1所述成分的钢水后连铸获得板坯；
步骤二、热处理：将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板，所述板坯进行加热时，将板坯加热至奥氏体进行热轧、冷轧、退火和平整后获得成品。
优选的，所述步骤二、热处理中：板坯加热温度控制在1150～1200℃，所述粗轧时，粗轧出口到精轧入口之间的温度控制在1050～1060℃，终轧温度控制在890～920℃，将所述热轧板卷取成热轧卷，卷取温度控制在550～700℃。
优选的，所述步骤二、热处理中：钢卷退火时，加热炉炉内轧制压下率为75％，加热段控制在820～840℃，缓冷段温度控制在820～840℃，缓冷段温度控制在665～685℃，快冷段温度控制在390～410℃，时效段温度控制在380～420℃，终冷段温度控制在180～220℃，炉区速度160m/min以上。
优选的，所述钢卷光整时，光整机工作辊采用电火花毛化辊，增大轧制力来消除隆起类起皱。
优选的，所述钢卷光整时，采用两弯两矫拉伸弯曲矫直机来消除凹陷类起皱。
本发明的有益效果为：
(1)通过板坯加热温度控制在1150～1200℃，所述粗轧时，粗轧出口到精轧入口之间的温度控制在1050～1060℃，终轧温度控制在890～920℃，将所述热轧板卷取成热轧卷，卷取温度控制在550～700℃，来提高汽车钢产品的{111}取向织构密度，降低产品的屈强比(σs/σb)。
(2)通过调整轧制压下率为75％，加热段控制在820～840℃，缓冷段温度控制在820～840℃，缓冷段温度控制在665～685℃，快冷段温度控制在390～410℃，时效段温度控制在380～420℃，终冷段温度控制在180～220℃，炉区速度160m/min以上，来提高塑性应变比(r值)和硬化指数(n值)。
(3)通过减少碳含量，采用电火花毛化辊光整机和两弯两矫拉伸弯曲矫直机来消除深冲钢加工时出现的失效形式，从而提供产量和品质。
附图说明：
图1为本发明所述超深冲冷轧汽车钢的金相组织结构图；
图2a为本发明所述超深冲冷轧汽车钢在不同退火温度下轧制压下率对n值的影响；
图2b为本发明所述超深冲冷轧汽车钢在不同退火温度下轧制压下率对r值的影响；
图3a为本发明所述超深冲冷轧汽车钢退火温度对n值的影响；
图3b为本发明所述超深冲冷轧汽车钢退火温度对r值的影响；
图4a为本发明所述超深冲冷轧汽车钢退火速度对n值的影响；
图4b为本发明所述超深冲冷轧汽车钢退火速度对r值的影响
图5为本发明所述超深冲冷轧汽车钢的测试出力学性能数据；
图6为本发明所述超深冲冷轧汽车钢的晶向原子排列示意图；
图7为本发明所述超深冲冷轧汽车钢被拉伸过程标距位移跟力度的曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的，技术方案及技术效果更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。应理解，此处所描述的具体实施例，仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
参照图1，一种超深冲冷轧汽车钢，其化学成分质量百分比为：
碳：0.002％，Si：0.01％，Mn：0.30％，P：0.045％，S0.006％，Als：0.02％，Ti：0.045％，B：0.0005％，N：0.002％，余量为铁和不可避免杂质。
一种超深冲冷轧汽车钢的方法，包括：
步骤一、精炼：将铁水通过转炉冶炼、RH精炼，获得权利要求1所述成分的钢水后连铸获得板坯；
步骤二、热处理：将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板，所述板坯进行加热时，将板坯加热至奥氏体进行热轧、冷轧、退火和平整后获得成品。
所述板坯加热温度控制在1150℃，再经过粗轧，粗轧出口到精轧入口之间的温度控制在1050℃，精轧时，终轧温度控制在890℃，将所述热轧板卷取成热轧卷，卷取温度控制在550℃。
所述板坯进行加热时，将板坯加热至奥氏体进行热轧、冷轧和退火，退火时，加热炉炉内轧制压下率为75％，加热段控制在820℃，缓冷段温度控制在820℃，缓冷段温度控制在665℃，快冷段温度控制在390℃，时效段温度控制在380℃，终冷段温度控制在180℃，炉区速度160m/min以上，之后再经过平整后获得成品。
实施例二
一种超深冲冷轧汽车钢，其特征在于，其化学成分质量百分比为：
碳：0.004％，Si：0.02％，Mn：0.40％，P：0.055％，S：0.008％，Als：0.06％，Ti：0.055％，B：0.0010％，N：0.003％，余量为铁和杂质。
一种超深冲冷轧汽车钢的方法，包括：
步骤一、精炼：将铁水通过转炉冶炼、RH精炼，获得权利要求1所述成分的钢水后连铸获得板坯；
步骤二、热处理：将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板，所述板坯进行加热时，将板坯加热至奥氏体进行热轧、冷轧、退火和平整后获得成品。
所述板坯加热温度控制在1175℃，再经过粗轧，粗轧出口到精轧入口之间的温度控制在1055℃，精轧时，终轧温度控制在905℃，将所述热轧板卷取成热轧卷，卷取温度控制在625℃。
所述板坯进行加热时，将板坯加热至奥氏体进行热轧、冷轧和退火，退火时，加热炉炉内轧制压下率为75％，加热段控制在830℃，缓冷段温度控制在830℃，缓冷段温度控制在675℃，快冷段温度控制在400℃，时效段温度控制在400℃，终冷段温度控制在200℃，炉区速度160m/min以上，之后再经过平整后获得成品。
实施例三
一种超深冲冷轧汽车钢，其特征在于，其化学成分质量百分比为：
碳：0.005％，Si：0.03％，Mn：0.50％，P：0.065％，S：0.012％，Als：0.06％，Ti：0.065％，B：0.0015％，N：0.005％，余量为铁和杂质。
一种超深冲冷轧汽车钢的方法，包括：
步骤一、精炼：将铁水通过转炉冶炼、RH精炼，获得权利要求1所述成分的钢水后连铸获得板坯；
步骤二、热处理：将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板，所述板坯进行加热时，将板坯加热至奥氏体进行热轧、冷轧、退火和平整后获得成品。
所述板坯加热温度控制在1200℃，再经过粗轧，粗轧出口到精轧入口之间的温度控制在1060℃，精轧时，终轧温度控制在920℃，将所述热轧板卷取成热轧卷，卷取温度控制在700℃。
所述板坯进行加热时，将板坯加热至奥氏体进行热轧、冷轧和退火，退火时，加热炉炉内轧制压下率为75％，加热段控制在840℃，缓冷段温度控制在840℃，缓冷段温度控制在685℃，快冷段温度控制在410℃，时效段温度控制在420℃，终冷段温度控制在220℃，炉区速度160m/min以上，之后再经过平整后获得成品。
实施例四
参照图6，冲压性能的好坏与晶粒有密切关系，与带钢板面平行的{111}晶面越多，深冲性能就越好，{111}织构的含量在退火过程中的再结晶温度区间是随着温度的升高而增大，直到再结晶刚刚完成时最高。根据公式可以求出相关的晶向原子密度：假设原子直径为a，则可球出相关的原子密度。
深冲钢板的屈强比值为≤0.65，材料屈强比大小，对材料的冲压性能影响是很大的，而且也是比较重要的，小的屈强比，对所有冲压成形都是有利的，在拉伸时如果板料的屈服点Rel低，则变形区的应力较小，材料的起皱趋势也小，这时防止起皱的压边力和摩擦损失都相应的降低，结果对提高极限变形程度是有利的。
参照图2a和图2b，在810℃、830℃、850℃和870℃四种退火温度条件下，轧制压下率提高对汽车钢力学性能和n值的影响较小，随着轧制压下率提高n值基本不变，n值始终保持在对深冲性能有利的0.230～0.250的范围内。
r值均先随压下量的提高而增加，当轧制压下率达到80％时r达到最大值(保持在2.60以上)，当轧制压下率达到90％时，r值反而有明显下降。
参照图3a和图3b，两组轧制压下率为80％的IF钢D碳04进行退火试验，退火速度140mpm，在连续退火条件下，退火温度对r值的影响较大，退火速度一定的情况下，随着退火温度的上升，r值上升，尤其是在退火温度较低的时候成直线上升，当退火温度达到830℃以上时，r值保持在2.4以上的较高水平。
参照图4a和图4b，两组轧制压下率为80％的IF钢D碳04进行退火试验，退火温度是840℃，在连续退火条件下，D碳04的力学性能几乎不受退火速度的影响，在840℃的高温条件下进行连续退火时，退火速度对n、r值的影响很小，在退火速度为180mpm时，n值能达到0.230以上，r值能达到2.65以上，且随着退火速度的降低，n、r值都保持在较高的水平。
参照图2a至图4b的测试结果总结可知：
于奥氏体区热轧后再进行冷轧时，随轧制压下率的提高，塑性应变比r值增加，在80％的压下率下r达到最大值；在轧制压下率达到90％时，r值降低。
于奥氏体区热轧后，经过合理的冷轧工艺进行退火时，退火速度对n、r值的影响很小，所以选择于奥氏体区热轧后，经过合理的冷轧工艺进行退火时，退火温度对r值的影响较大，在退火速度一定的情况下，随着退火温度的上升，r值上升，尤其是在退火温度较低的时候成直线上升。
在深冲钢加工过程中会发生失效形式三大起皱，分别是皱纹式起皱、隆起类起皱和凹陷类起皱，当退火低碳钢板进行冲压时，其应力一旦接近屈服点，变形就会首先在应力集中的区域开始，并立即出现软化现象，应力下降。
在这一应力作用下，变形在这个区域可以继续进行到一定程度，这时在变形区和未变形区的交界处会产生较大的应力集中和屈服，使得变形区逐渐向未变形区扩展，但是在离变形区较远的地方仍然不会发生变形，于是就形成了狭窄的条状区，这就是皱纹式起皱，解决方式是减少碳含量，按微碳钢模式生产。
因为材料的厚度偏厚和表面润滑性不足造成，在客户加工模具间隙一定的情况下，材料偏厚就会导致在成型较大的位置金属流动性不足会导致出现隆起类起皱，通过使用专利号2017109579441的一种改善冷轧镀锌板开卷油膜均匀性的方法，所述使用的光整机工作辊采用电火花毛化辊，并通过优化光整机参数，将轧制力增加100吨。
因为材料的原始板形较差，冲压过程中在走位的位置出现凹陷条痕。由于板形不良，操作人员每一个零件的加工都需要人工定位，不仅时间较长而且非常容易出现走位现象，出现走位后就会容易造成拐角处出现凹陷类起皱缺陷，通过使用专利号2016210247630的两弯两矫拉伸弯曲矫直机能做到单眼侧面观察垂直检查台带钢为直线状标准。
参照图7，超深冲冷轧汽车钢成品完成后，需要通过专利号2012101850663的全自动拉力试验机，降低产品的屈强比(σs/σb)可通过多次测试直接得出，所述提高塑性应变比(r值)和硬化指数(n值)的计算公式如下：
L0拉伸前试件标距的长度；a0拉伸前试件的厚度；b0拉伸前试件的宽度；L拉伸后试件标距的长度；a拉伸后试件的厚度；b拉伸后试件的宽度。
参照图5，根据多次取样测量计算出结果，超深冲冷轧汽车钢屈服强度为232MPa，抗拉强度为357MPa，伸长率为38％，r值为1.822，n值为0.201。所测量得出的数值均满足其标准数值屈服强度为170～260MPa，抗拉强度≥340MPa，伸长率≥36％，r值≥1.7，n值≥0.19。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (7)
1.一种超深冲冷轧汽车钢，其特征在于，其化学成分质量百分比为：
C≤0.005％，Si≤0.03％，Mn：0.30～0.50％，P：0.045～0.065％，S≤0.012％，Als：0.02～0.06％，Ti：0.045～0.065％，B：0.0005～0.0015％，N≤0.005％，余量为铁和杂质。
2.一种生产如权利要求1所述的超深冲冷轧汽车钢的方法，其特征在于，包括：
步骤一、精炼：将铁水通过转炉冶炼、RH精炼，获得权利要求1所述成分的钢水后连铸获得板坯；
步骤二、热处理：将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板，所述板坯进行加热时，将板坯加热至奥氏体进行热轧、冷轧、退火和平整后获得成品。
3.根据权利要求2所述的超深冲冷轧汽车钢的方法，其特征在于：所述步骤二、热处理中：板坯加热温度控制在1150～1200℃，所述粗轧时，粗轧出口到精轧入口之间的温度控制在1050～1060℃，终轧温度控制在890～920℃，将所述热轧板卷取成热轧卷，卷取温度控制在550～700℃。
4.根据权利要求3所述的超深冲冷轧汽车钢的方法，其特征在于：所述步骤二、热处理中：钢卷退火时，加热炉炉内轧制压下率为75％，加热段控制在820～840℃，缓冷段温度控制在820～840℃，缓冷段温度控制在665～685℃，快冷段温度控制在390～410℃，时效段温度控制在380～420℃，终冷段温度控制在180～220℃，炉区速度160m/min以上。
5.根据权利要求4所述的超深冲冷轧汽车钢的方法，其特征在于：所述钢卷光整时，光整机工作辊采用电火花毛化辊，增大轧制力来消除隆起类起皱。
6.根据权利要求5所述的超深冲冷轧汽车钢的方法，其特征在于：所述钢卷光整时，采用两弯两矫拉伸弯曲矫直机来消除凹陷类起皱。
7.根据权利要求1所述的一种超深冲冷轧汽车钢，其特征在于：其屈服强度为170～260MPa，抗拉强度≥340MPa，伸长率≥36％，r值≥1.7，n值≥0.19。
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