CN1978689A - 低碳热轧深冲钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种低碳热轧深冲钢板，其成分为(重量百分比)：C：0.02～0.055，Si：≤0.03，Mn：0.10～0.25，S：≤0.010，P：≤0.025，Al：0.015～0.060，N：≤0.0040，B：0.0010～0.0040，其余为不可避免的杂质和Fe。其方法包括如下步骤：钢坯经常规加热后，终轧温度控制在830～900℃范围内，卷取温度控制在630～680℃范围内，卷取后空冷至室温。采用该成分和工艺的热轧钢板能得到一定尺寸的晶粒，具有良好的成形性能，可代替一般冷轧钢板降低生产成本，同时该发明可通过加入含量较低的B同时取消退火处理，来提高生产效率并降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种用低碳钢生产的具有良好成形性能可以替代冷轧钢板用于冲压加工的热轧钢板及其制造方法。
背景技术
冲压用钢一般采用低碳冷轧钢板，冷轧后的钢板经过高温退火而软化提高钢板的塑性和冲压性能。冷轧钢板的深冲性能主要取决于塑性应变比r值和延伸率。厚度小于1.2mm的薄钢板其抗减薄能力越大，即钢板的r值越高，钢板的深冲性能越好；厚度大于1.5mm的冷轧钢板由于冷轧变形量的限制不可能有太高的r值，减薄对钢板的成形性影响相对较小，成形性能对延伸率的依赖增大。
为了降低生产成本，用户希望用热轧钢板代替冷轧钢板，但相同成分的热轧钢板和冷轧钢板相比其塑性低、冲压性能差。过去，用于冷成形的热轧钢板一般是低碳铝镇静钢，用高温卷取的方法提高钢板的塑性。由于碳含量比较多、屈服强度比冷轧钢板高，强度高塑性必将降低，因此其冲压性能不如冷轧钢板。厚度大于1.5mm的热轧钢板如果塑性指标能达到或超过冷轧钢板的水平则其替代冷轧钢板是完全可能的。
随着冶金技术的进步可将钢中的碳、氮降低到很低的水平，再加入钛和铌等微合金元素与钢中的碳、氮原子相结合使成为无固溶碳氮的无间隙原子钢。无间隙原子钢的塑性有很大的提高。因此有用超低碳无间隙原子钢生产热轧深冲用钢板。由于超低碳钢的相变温度比较高，对薄规格热轧钢板难以保证在Ar3温度以上轧制，在Ar3温度以下铁素体区温度轧制的钢板由于加工硬化需进行退火处理。超低碳热轧钢板有很多专利，例如特开平2-145747(发明名称为“深冲热轧钢板及其制造方法”，申请人为日本神户制钢，发明人为桥本俊一)是加Nb、Ti的超低碳钢热轧钢板；日本川崎制铁在中国申请的专利“热轧钢板及其生产方法”(申请专利号为88106663.X)是加入Ti和B的超低碳钢热轧钢板的生产方法。冶炼超低碳要用真空脱气炉后精练设备，铁素体区低温轧制须进行后续的退火热处理，这些都将增加钢板的生产成本。
为能经济生产热轧深冲钢板，也有用低碳钢来生产。例如中国专利(申请号为02115041.9)是用低碳薄板连铸坯生产热轧深冲钢板，钢中还含有Cr、Ni、Cu和B等元素，热轧工艺：钢板终轧温度为800～950℃，卷取温度为550～700℃。本专利技术由于钢中添加了Cr、Ni、Cu和B等贵金属元素，因此，使生产成本较高。
特开昭59-113121(发明名称为“低碳热轧钢板的制造方法”，由日本新日铁申请、松仓龟雄发明)采用0.005～0.15％的低碳钢，低温(Ar3～600℃)轧制，于700～500℃卷取，可于700～550℃温度范围内进行退火处理。本专利技术的不足之处在于，由于轧制温度低铁素体因加工硬化使钢的强度提高、塑性减少，降低钢板的成形性能，必须进行在结晶退火的软化处理，因此使生产工艺较为复杂，生产成本增加。
特开昭58-207335是含碳量≤0.025％的加B钢，B的加入量要满足下面表达式：N-14/11*B≤0.0005％，B-11/14*N≤0.0015％，于Ar3以上轧制550～750℃卷取。该专利技术须根据钢中的氮含量计算硼的加入量，增加生产的复杂性，钢中的含碳较低将使生产成本增加。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种经济型的易于生产的低碳钢。
为达到上述目的，本发明首先提供一种低碳热轧深冲钢板，其成分为(重量百分比)：
C：0.02～0.055
Si：≤0.03
Mn：0.10～0.25
S：≤0.010
P：≤0.025
Al：0.015～0.060
N：≤0.0040
B：0.0010～0.0040
其余为不可避免的杂质和Fe。
以下是本发明专利主要元素的作用及其限定说明：
C是影响钢板冷加工性能的元素，应该愈低愈好，但低于0.02％将明显增加脱气成本，大于0.055％将增加钢中珠光体或渗碳体的含量，钢的强度增加塑性降低，恶化钢板的成形性能。
P、S是钢中的杂质元素，含量应越低越好，对深冲热轧钢板P控制在0.025％以下，S控制在0.010％以下。
Si是固溶强化元素，明显降低钢的塑性，含量高还恶化钢板表面质量，因此Si含量越低越好，控制在0.03％以下。
Mn也是固溶强化元素，为了提高钢的塑性也应尽量降低，Mn可与硫生成MnS提高钢的热加工性能。为防止钢的热脆性，一般Mn/S≥10，Mn含量下限控制为0.10％，上限控制为0.25％。
Al是钢中的脱氧元素，减少钢中的氧化物夹杂、纯净钢质，与N结合消除因固溶N引起的时效作用，下限控制为0.015％，Al含量太高易产生细化晶粒的作用使屈服强度提高，上限控制为0.060％。
N是强烈的固溶强化元素，易使钢产生时效影响钢板的冲压质量，应尽量降低在钢中的含量，控制在40ppm以下。
钢中加入B可延缓铁素体晶粒的形核，使相变的晶粒减少，也就是使钢板的晶粒增大，达到降低钢板的屈服强度提高塑性的目的。低于0.0010％所起作用不大，含量太多易使钢产生硬化影响冲压性能，上限控制为0.0040％。
为达到上述目的，本发明还提供一种低碳热轧深冲钢板的制造方法，其包括：钢坯经1100～1250℃加热后，在奥氏体区进行轧制，轧制变形量大于90％。
终轧温度控制在830～900℃，终轧温度低于830℃容易使奥氏体的晶粒细化，也使相变后的铁素体晶粒细小，致使屈服强度提高塑性降低，温度更低易进入两相区轧制出现变形硬化的铁素体组织使强度提高塑性降低；温度高于900℃，奥氏体晶粒尺寸太大相变后的铁素体晶粒也粗大，具有粗大铁素体晶粒的钢板冲压时易出现滑移线等表面缺陷。终轧后的钢板以10℃/s以上的冷却速度冷到630～680℃的范围内卷取，卷取后空冷至室温。卷取温度低于630℃钢板冷速增加、过冷度增大铁素体的形核率将增加，晶粒细化使钢板强度增加塑性降低；卷取温度高于680℃过冷度小形核速率减小，晶粒尺寸增大易出现滑移线等表面缺陷。
本发明方法的基本生产工艺如下：
板坯在1100～1250℃加热。加热温度低于1100℃，轧制负荷增加，不利厚度低于2mm的薄规格钢板轧制温度的控制；高于1250℃奥氏体晶粒容易粗化，也不利节约能源。
板坯在奥氏体再晶界区进行粗轧，接着进行精轧，钢板的变形量在90％以上，终轧温度控制在830～900℃；终轧后钢板以10℃/s以上的冷却速度冷到630～680℃卷取，然后进行空冷。在冷却和卷取的过程中奥氏体相变为铁素体，铁素体的晶粒度在6.5～8级之间，具有较好冷加工性能。
本发明钢中不添加Cr、Ni、Cu等合金元素，添加含量较低的硼元素并采用的是高温轧制，不需要进行退火处理，从而使得生产成本大大降低，工艺变得简单易行，使本发明低碳热轧深冲钢板可像普通钢一样冶炼和轧制，通过钢中加入微量的硼延缓铁素体晶粒的形核可使钢板得到6.5～8级的晶粒度，具有较好成形性能。所生产钢板的延伸率比同规格冷轧钢板的延伸率还大，其酸洗去除氧化铁皮的钢板可替代这些冷轧钢板进行冲压加工，取得明显的经济效益和社会效益。已用于制造汽车和家电产品，冲压最深的是空调压缩机的外壳。
具体实施方式
以下是本发明实例1-10的具体说明。
实例1-10的具体化学成分见表1
表1实例1-10的化学成分实绩，Wt％
| 编号 | C | Si | Mn | P | S | Al | N | B |
| 1 | 0.029 | 0.012 | 0.18 | 0.011 | 0.0065 | 0.053 | 0.039 | 0.0010 |
| 2 | 0.047 | 0.030 | 0.20 | 0.015 | 0.0074 | 0.015 | 0.025 | 0.0024 |
| 3 | 0.026 | 0.011 | 0.15 | 0.025 | 0.0076 | 0.042 | 0.035 | 0.0019 |
| 4 | 0.033 | 0.006 | 0.10 | 0.008 | 0.0044 | 0.051 | 0.037 | 0.0022 |
| 5 | 0.036 | 0.025 | 0.25 | 0.020 | 0.0082 | 0.040 | 0.031 | 0.0020 |
| 6 | 0.048 | 0.030 | 0.20 | 0.015 | 0.0074 | 0.060 | 0.025 | 0.0040 |
| 7 | 0.020 | 0.019 | 0.14 | 0.018 | 0.0078 | 0.025 | 0.040 | 0.0016 |
| 8 | 0.055 | 0.018 | 0.13 | 0.016 | 0.0100 | 0.033 | 0.035 | 0.0034 |
| 9 | 0.026 | 0.021 | 0.23 | 0.010 | 0.0100 | 0.058 | 0.028 | 0.0025 |
| 10 | 0.040 | 0.016 | 0.18 | 0.014 | 0.0087 | 0.035 | 0.035 | 0.0017 |
具体工艺参数见表2，按照本发明生产的钢板屈服强度不大于240MPa，抗拉强度不大于350MPa，厚度不小于1.5mm的钢板延伸率可达到45％以上。
表2实例1-10的主要工艺参数及力学性能实绩
| 编号 | 终轧温度(℃) | 卷取温度(℃) | 钢板厚度(mm) | 屈服强度Rp0.2，(MPa) | 抗拉强度Rm，(MPa) | 延伸率A50，(％) |
| 1 | 874 | 642 | 3.0 | 211 | 320 | 56 |
| 2 | 900 | 630 | 3.2 | 231 | 321 | 56 |
| 3 | 883 | 643 | 3.2 | 229 | 318 | 57 |
| 4 | 880 | 635 | 3.2 | 223 | 332 | 58 |
| 5 | 876 | 636 | 3.2 | 217 | 329 | 52 |
| 6 | 896 | 641 | 3.2 | 216 | 322 | 53 |
| 7 | 856 | 664 | 1.8 | 204 | 296 | 51 |
| 8 | 852 | 659 | 1.8 | 206 | 331 | 51 |
| 9 | 830 | 680 | 1.5 | 229 | 343 | 45 |
| 10 | 850 | 662 | 1.5 | 232 | 345 | 45 |
Claims (2)
1.一种低碳热轧深冲钢板，其成分为(重量百分比)：
C：0.02～0.055
Si：≤0.03
Mn：0.10～0.25
S：≤0.010
P：≤0.025
Al：0.015～0.060
N：≤0.0040
B：0.0010～0.0040
其余为不可避免的杂质和Fe。
2.根据权利要求1所述的低碳热轧深冲钢板的制造方法，其主要包括如下步骤：钢坯经常规加热后，终轧温度控制在830～900℃范围内，卷取温度控制在630～680℃范围内，卷取后空冷至室温。
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