CN101880827A - 一种△r≤0.3的IF钢及其生产方法 - Google Patents
一种△r≤0.3的IF钢及其生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种Δr≤0.3的汽车用IF钢及生产方法。其化学组分及重量百分比：C：0.0009～≤0.0049，Si：≤0.015、Mn：0.07～0.21、P：≤0.025、Nb：0.015～0.049、Ti：0.01～0.06、Als：0.015～0.07、S：＜0.015、N：＜0.005，其余为Fe及不可避免的杂质；步骤：冶炼并连铸成坯；将连铸坯加热；粗轧；精轧；卷取；冷轧；连续退火；冷却；进行光整并待用。本发明可替代传统的超低碳Ti-IF钢，具有良好得深冲性能及较低的Δr值，焊接性能优异。所得汽车零件质量优异、外表美观，减少了“凸耳”或冲裂等缺陷的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车用钢及生产方法，具体地为主要用于制造轿车的内、外覆盖件以及其他超深冲零件的一种Δr≤0.3，即具有良好各向同性的无间隙原子钢(IF钢)及生产方法。
背景技术
超深冲IF钢(Interstitial-Free Steel)也即“无间隙原子钢”，自80年代以来，其已成为国际上汽车板领域研究与生产的热点。其是继沸腾钢、低碳铝镇静钢后的第3代冷轧冲压用钢，以优良的深冲性能和非时效性被广泛地应用于汽车中的复杂冲压件、外覆盖板及高成形镀锌钢板的制造。
普通IF钢都是通过合适的化学成分配比与生产工艺控制来达到所需要的性能，具体表现在以下几个方面：极低的屈服强度；高的延伸率；高的塑性应变比(r值)和高的应***化指数(n值)；无时效性和适合连续退火线生产。
目前，在含钛IF钢的研制生产技术方面已经成熟，产品已经批量应用于各大汽车生产厂家。但是，含钛IF钢的Δr值普遍偏高，而部分汽车厂家则需要IF钢除具有良好深冲性能和其他力学性能的同时，还具有较低的Δr值，即各向同性要好。
国内外对IF钢的研究、应用和生产都十分重视。大量的研究表明，IF钢中的化学成分与生产过程中热轧、冷轧、连续退火等工艺的控制对IF钢最终力学性能有着至关重要的影响。在国外，美国的学者M.Hua研究了含钛和铌超低碳钢中的析出行为；德国Preussag钢公司研制出含0.01～0.03％Ti、在铁素体区进行热轧，具有较好的各向同性、
的成形性的新型IF高强度钢板；POSCO钢铁公司通过控制微合金元素的成分百分比和合适的生产控制工艺，研制出拉伸强度340N/mm2、r值高于2.3、具有优异变形性能的超低碳、超深冲Nb-Ti IF钢板；MAGNITOGORSKIJ METALL公司也通过控制C、Ti、Nb等元素含量，采用合适的生产工艺，获得了具有良好平整表面的冷轧IF钢板。
在国内，台湾中钢公司、一些科研院所及鞍钢、本钢等相关钢铁公司也进行了IF钢方面的研究与生产工作。
经上述检索发现，在Δr值IF钢的研究与生产方面，德国Preussag钢公司、台湾中钢公司与首钢总公司做过类似该方面的工作。德国Preussag钢公司生产的具有较好各向同性的钢板，其属于相对较低的高强IF钢，其强度较普通IF钢高，而深冲性能不及普通IF软钢，其多用于变形复杂的结构件的制造；文献报道的台湾中钢公司研制出的高r值、低Δr值的超低碳含Ti IF钢，其添加的用于固定C、N的微合金元素主要为Ti，而Ti-IF钢的晶粒在高温下容易长大，对板材后续的焊接性有影响；专利号为200810119821的中国专利，其所公开的IF钢也是高强度的，其化学成分重量百分比为：C：0.005～0.007，Si：0.02～0.03、Mn：1.2～2.1、P：＜0.08、S：＜0.006、N：≤0.003、Nb：0.05～0.11、B：0.0005～0.002、Cr：0.2～0.5、Ti：0.005～0.01、Al：0.01～0.04，其抗拉强度在440MPa以上，深冲性能与德国Preussag钢公司相同，即不及普通IF钢软。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种既能满足用户对钢板的抗拉强度的要求，而且具有优良冲压成形性能及焊接性能良好、提高所制造汽车零部件外观质量的低Δr值IF软钢及生产方法。
实现上述目的的技术措施：
一种Δr≤0.3的IF钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0009～≤0.0049，Si：≤0.015、Mn：0.07～0.21、P：≤0.025、Nb：0.015～0.049、Ti：0.01～0.06、Als：0.015～0.07、S：＜0.015、N：＜0.005，其余为Fe及不可避免的杂质。
其在于：C：0.001～0.0035。
其在于：Mn的重量百分比为0.10～0.155。
其在于：Ti的重量百分比为0.025～0.055。
生产一种Δr≤0.3的IF钢的方法，其步骤：
1)冶炼并连铸成坯；
2)将连铸坯加热到1220～1280℃；
3)粗轧：在1050～1100℃条件下进行粗轧；
4)精轧：控制终轧温度为900～960℃；
5)卷取：在685～730℃条件下进行卷取；
6)冷轧：控制总压下率在67～80％条件下进行冷轧；
7)连续退火：控制其连续退火温度在810～850℃；
8)冷却：采用氩气或氢气进行，控制其在快速冷却段的冷却速度在40～60℃/秒；
9)进行光整并待用。
本发明的成分设计理念及各金属元素的作用：
本发明在传统含钛IF钢设计思路基础上，通过采用超低C、微合金和极低的S和N含量，其中微合金采用减钛增铌的成分配比，及采用洁净钢生产工艺冶炼、热轧应用控轧控冷工艺、冷轧采用大压下量和高温退火，使其钢种具有低的强度和极高的深冲性能，同时具备低的Δr值(良好的各向同性)；由于添加了铌元素，使晶粒得到进一步细化，增强了其焊接性能。
1)C和N元素：C：0.0009～≤0.0049，N：＜0.005
碳和氮原子在钢种形成的固溶体都是以间隙固溶体形式存在。超低碳可使钢板冲压成形性能、塑性和韧性大幅提高，稳定C元素所需的微合金元素也会减少。在超低氮条件下，N对于超低碳钢的性能影响不大。IF钢的原理就是要让钢中的碳和氮形成碳氮化合物，以第二相粒子的形式析出，使钢成为无间隙原子状态。
2)Mn、Si和P元素：Mn：0.07～0.21，Si：≤0.015，P：≤0.025
Mn、Si和P元素属于常用的固溶强化元素，为了保证钢板的涂镀性能，Si含量不能太高；
而P元素虽然强化作用好，但由于本钢种不需要太高的强度级别，而且P含量过高，会导致二次冷加工脆性，因此P含量也不能太高；Mn元素含量越高，强度越大，但是塑性和r值会降低。
3)Nb和Ti元素：Nb：0.015～0.049、Ti：0.01～0.06
在IF钢中，钛、铌与碳、氮结合成碳氮化合物，以第二相粒子的形式析出，使钢成为无间隙原子状态。Ti元素对IF钢的r值和延伸率非常有利，但若单纯只添加Ti，钢种组织晶粒比较粗大，焊接性能不好；Nb元素可以细化晶粒，而且对各向同性有利，但Nb元素加入会提高IF钢的再结晶温度，而且Nb元素价格昂贵，加入量太多会使成本增加。
4)S元素：S：＜0.015
S易偏析，而且对钢板质量危害比较大，因此S应尽可能控制在较低水平。
5)Als：Als：0.015～0.07
加入Al有两个作用，一方面可以作为脱氧剂使氧降低至较低水平，另一方面可消除N、O原子对性能的不利影响。但Al含量较高将使钢的高温强度和韧性降低，且不利于钢的冶炼和浇注。
本发明与现有技术相比，可替代传统的超低碳Ti IF钢，用于冲制汽车内外覆盖件零件等深冲件。利用该发明生产出来的IF钢，由于通过合适的化学成分与生产工艺控制，所得产品具有良好得深冲性能，同时具备较低的Δr值，即具有良好的各向同性，焊接性能也非常优异。因此在利用该产品生产轿车内外覆盖件或其他冲压零件时，所得零件质量优异、外表美观，减少了“凸耳”或冲裂等缺陷的发生，这样就无疑对节省成本，提高生产效率起到了重要作用，具有显著的社会效益和经济效益。
具体实施方式
下面作进一步描述：
以下为试验钢生产汽车后门后内蒙皮件用件：
实施例1
一种Δr≤0.3的IF钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0013、Si：0.015、Mn：0.15、P：0.012、Nb：0.025、Ti：0.01、Als：0.028、S：0.011、N：0.003，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产一种Δr≤0.3的IF钢的方法，其步骤：
1)冶炼并连铸成坯；
2)将连铸坯加热到1220～1225℃；
3)粗轧：在1050～1055℃条件下进行粗轧；
4)精轧：控制终轧温度为930～935℃；
5)卷取：在700～706℃条件下进行卷取；
6)冷轧：控制总压下率80％条件下进行冷轧；
7)连续退火：控制其连续退火温度在840～845℃；
8)冷却：采用氩气或氢气进行，控制其在快速冷却段的冷却速度在59℃/秒；
9)进行光整并待用。
实施例2
一种Δr≤0.3的IF钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0009、Si：0.013、Mn：0.13、P：0.011、Nb：0.015、Ti：0.03、Als：0.025、S：0.012、N：0.003，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产一种Δr≤0.3的IF钢的方法，其步骤：
1)冶炼并连铸成坯；
2)将连铸坯加热到1220～1226℃；
3)粗轧：在1065～1070℃条件下进行粗轧；
4)精轧：控制终轧温度为900～905℃；
5)卷取：在705～710℃条件下进行卷取；
6)冷轧：控制总压下率80％条件下进行冷轧；
7)连续退火：控制其连续退火温度在845～850℃；
8)冷却：采用氩气或氢气进行，控制其在快速冷却段的冷却速度在53℃/秒；
9)进行光整并待用。
以下为试验钢为汽车顶盖外板用钢；
实施例3
一种Δr≤0.3的IF钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0018、Si：0.009、Mn：0.10、P：0.009、Nb：0.02、Ti：0.023、Als：0.02、S：0.007、N：0.004，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产一种Δr≤0.3的IF钢的方法，其步骤：
1)冶炼并连铸成坯；
2)将连铸坯加热到1230～1235℃；
3)粗轧：在1080～1085℃条件下进行粗轧；
4)精轧：控制终轧温度为915～920℃；
5)卷取：在685～690℃条件下进行卷取；
6)冷轧：控制总压下率78％条件下进行冷轧；
7)连续退火：控制其连续退火温度在825～830℃；
8)冷却：采用氩气或氢气进行，控制其在快速冷却段的冷却速度在48℃/秒；
9)进行光整并待用。
实施例4
一种Δr≤0.3的IF钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.003、Si：0.009、Mn：0.07、P：0.009、Nb：0.025、Ti：0.042、Als：0.015、S：0.007、N：0.0035，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产一种Δr≤0.3的IF钢的方法，其步骤：
1)冶炼并连铸成坯；
2)将连铸坯加热到1275～1280℃；
3)粗轧：在1095～1100℃条件下进行粗轧；
4)精轧：控制终轧温度为920～926℃；
5)卷取：在725～730℃条件下进行卷取；
6)冷轧：控制总压下率79％条件下进行冷轧；
7)连续退火：控制其连续退火温度在820～825℃；
8)冷却：采用氩气或氢气进行，控制其在快速冷却段的冷却速度在45℃/秒；
9)进行光整并待用。
以下为本试验钢制造汽车油箱前安装支架用钢：
实施例5
一种Δr≤0.3的IF钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0015、Si：0.008、Mn：0.14、P：0.013、Nb：0.03、Ti：0.039、Als：0.022、S：0.008、N：0.003，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产一种Δr≤0.3的IF钢的方法，其步骤：
1)冶炼并连铸成坯；
2)将连铸坯加热到1240～1245℃；
3)粗轧：在1075～1080℃条件下进行粗轧；
4)精轧：其终轧温度控制在930～936℃；
5)卷取：在700～705℃条件下进行卷取；
6)冷轧：控制总压下率在68％条件下进行冷轧；
7)连续退火：在810～815℃条件下进行连续退火；
8)冷却：采用氩气或氢气进行，控制冷却速度在41℃/秒；
9)进行光整，待用。
实施例6
一种Δr≤0.3的IF钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0015、Si：0.007、Mn：0.17、P：0.015、Nb：0.029、Ti：0.039、Als：0.032、S：0.013、N：0.003，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产一种Δr≤0.3的IF钢的方法，其步骤：
1)冶炼并连铸成坯；
2)将连铸坯加热到1255～1260℃；
3)粗轧：在1085～1090℃条件下进行粗轧；
4)精轧：其终轧温度控制在955～960℃；
5)卷取：在710～715℃条件下进行卷取；
6)冷轧：控制总压下率在70％条件下进行冷轧；
7)连续退火：在820～825℃条件下进行连续退火；
8)冷却：采用氩气或氢气进行，控制冷却速度在50℃/秒；
9)进行光整，待用。
以下为试验钢制造汽车前围板用钢：
实施例7
一种Δr≤0.3的IF钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0016、Si：0.013、Mn：0.135、P：0.007、Nb：0.032、Ti：0.028、Als：0.028、S：0.0066、N：0.0032，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产一种Δr≤0.3的IF钢的方法，其步骤：
1)冶炼并连铸成坯；
2)将连铸坯加热到1265～1268℃；
3)粗轧：在1070～1075℃条件下进行粗轧；
4)精轧：其终轧温度控制在940～945℃；
5)卷取：在720～725℃条件下进行卷取；
6)冷轧：控制总压下率在78％条件下进行冷轧；
7)连续退火：在835～840℃条件下进行连续退火；
8)冷却：采用氩气或氢气进行，控制冷却速度在52℃/秒；
9)进行光整，待用。
实施例8
一种Δr≤0.3的IF钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0016、Si：0.012、Mn：0.135、P：0.025、Nb：0.03、Ti：0.038、Als：0.041、S：0.0068、N：0.0035，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产一种Δr≤0.3的IF钢的方法，其步骤：
1)冶炼并连铸成坯；
2)将连铸坯加热到1230～1238℃；
3)粗轧：在1060～1065℃条件下进行粗轧；
4)精轧：其终轧温度控制在925～930℃；
5)卷取：在695～700℃条件下进行卷取；
6)冷轧：控制总压下率在76％条件下进行冷轧；
7)连续退火：在835～840℃条件下进行连续退火；
8)冷却：采用氩气或氢气进行，控制冷却速度在46℃/秒；
9)进行光整，待用。
以下为试验钢制造汽车置物板用钢；
实施例9
一种Δr≤0.3的IF钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0049、Si：0.006、Mn：0.126、P：0.012、Nb：0.049、Ti：0.046、Als：0.029、S：0.0062、N：0.0017，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产一种Δr≤0.3的IF钢的方法，其步骤：
1)冶炼并连铸成坯；
2)将连铸坯加热到1255～1258℃；
3)粗轧：在1075～1080℃条件下进行粗轧；
4)精轧：其终轧温度控制在933～938℃；
5)卷取：在710～716℃条件下进行卷取；
6)冷轧：控制总压下率在80％条件下进行冷轧；
7)连续退火：在840～845℃条件下进行连续退火；
8)冷却：采用氩气或氢气进行，控制冷却速度在55℃/秒；
9)进行光整，待用。
实施例10
一种Δr≤0.3的IF钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.004、Si：0.008、Mn：0.21、P：0.014、Nb：0.026、Ti：0.06、Als：0.07、S：0.0065、N：0.0019，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产一种Δr≤0.3的IF钢的方法，其步骤：
1)冶炼并连铸成坯；
2)将连铸坯加热到1230～1236℃；
3)粗轧：在1080～1085℃条件下进行粗轧；
4)精轧：其终轧温度控制在940～946℃；
5)卷取：在705～710℃条件下进行卷取；
6)冷轧：控制总压下率在80％条件下进行冷轧；
7)连续退火：在840～846℃条件下进行连续退火；
8)冷却：采用氩气或氢气进行，控制冷却速度在53℃/秒；
9)进行光整，待用。
上述实施例经试验后的力学性能见表1
表1经试验后的产品实际力学性能
通过表1可以看出，本发明完全能满足用户要求，其外观质量好，未产生裂纹等现象。
Claims (5)
1.一种Δr≤0.3的IF钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0009～≤0.0049，Si：≤0.015、Mn：0.07～0.21、P：≤0.025、Nb：0.015～0.049、Ti：0.01～0.06、Als：0.015～0.07、S：＜0.015、N：＜0.005，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种Δr≤0.3的IF钢，其特征在于：C：0.001～0.0035。
3.如权利要求1所述的一种Δr≤0.3的IF钢，其特征在于：Mn的重量百分比为0.10～0.155。
4.如权利要求1所述的一种Δr≤0.3的IF钢，其特征在于：Ti的重量百分比为0.025～0.055。
5.生产权利要求1所述的一种Δr≤0.3的IF钢的方法，其步骤：
1)冶炼并连铸成坯；
2)将连铸坯加热到1220～1280℃；
3)粗轧：在1050～1100℃条件下进行粗轧；
4)精轧：控制终轧温度为900～960℃；
5)卷取：在685～730℃条件下进行卷取；
6)冷轧：控制总压下率在67～80％条件下进行冷轧；
7)连续退火：控制其连续退火温度在810～850℃；
8)冷却：采用氩气或氢气进行，控制其在快速冷却段的冷却速度在40～60℃/秒；
9)进行光整并待用。
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