CN107695099B - 基于csp流程生产薄规格热轧dp600钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法，包括如下步骤：1)调整铁水组分；2)薄板坯连铸，控制铸坯厚度为52～55mm，拉坯速度为3.8～4.2m/min；3)常规均热，控制出炉温度为1190～1210℃，均热时间为25～35min；4)进行高压水除鳞；5)进行七道次精轧，终轧温度为790～820℃，末机架轧制速度为6.6～10.2m/s；6)两段式冷却及卷取，第一段水冷至670～690℃，然后空冷4.0～6.6s，第二段水冷至100～150℃；7)进行平整。本发明产品性能稳定，具有低成本、高强度、薄规格以及低屈强比的特点，能够达到冷轧产品的质量要求，对推动汽车工业的“以热代冷”进程具有重大意义。

Description

基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法
技术领域
本发明涉及一种热轧DP600钢，特别是指一种基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法。
背景技术
随着能源的日益枯竭及生态环境的恶化，汽车的轻量化越来越受到关注。使用高性能汽车用钢是实现汽车减重节能、提高安全性的有效手段。双相钢简称DP钢，是由铁素体和马氏体两相组织构成的先进高强钢，因其低屈强比、高初始加工硬化率、良好的强塑性匹配及烘烤硬化性能等，可满足汽车多种结构件、加强件和防撞件的应用需求，成为目前应用量最大、种类最多的汽车结构用钢。
DP钢按生产方式主要分为热轧DP钢和冷轧DP钢两类，与冷轧DP钢相比，热轧DP钢具有成本低、生产流程简便以及综合性能良好等优点。目前，汽车市场对DP钢需求旺盛，“以热代冷”的薄规格热轧DP钢更具市场竞争力，应用前景广阔，将是今后低成本汽车高强钢发展的重要方向。
传统热连轧流程，因受带钢升速轧制及工艺控制精度的限制，其冷却温度及时间难以实现精确控制，使得双相组织中两相比例的可控性较差，容易造成性能不稳定。为此，传统热连轧产线通常需采用热卷箱或保温罩以确保工艺过程的稳定性。同时，部分产线冷却能力较低，只能生产中温卷取型热轧DP600钢(这种钢通常需添加Mo等昂贵的合金元素)，即难以经济地获得铁素体和马氏体的双相组织，并且产品厚度规格均在2.0mm以上。
薄板坯连铸连轧流程将传统流程的连铸、加热、轧制等工序进行有机结合，流程简约高效，节能环保。利用其轧制速度恒定、冷却能力较强的特点，可以生产性能稳定的低温卷取型热轧DP600钢。
中国专利申请“一种基于CSP工艺的表面质量良好的经济型热轧双相钢的制造方法”(公布号CN101906571A)公开了一种采用C-Mn-Cr成分体系，表面质量良好的低温卷取型热轧双相钢的制造方法，所述的热轧双相钢强度级别在590MPa以上，卷取温度在210℃以下，组织性能控制稳定，偏差可控制在5％以内，厚度规格为4.0～6.0mm。中国专利申请“一种基于CSP工艺的厚规格热轧双相钢制造方法”(公布号CN104593665A)公开了一种采用C-Mn成分体系，工业化批量生产590MPa级双相钢的制造方法，所述的热轧双相钢卷取温度为150～250℃，性能优异稳定，厚度规格为11.0mm。上述两文献及已有的CSP工艺生产的均是厚规格的热轧双相钢，不能满足汽车行业对“以热代冷”薄规格热轧双相钢的需求。
在薄板坯连铸连轧生产薄规格尤其是厚度规格在1.5mm以下的热轧DP600钢的过程中，受层流冷却区长度短和末机架轧制速度快的影响，水冷时间及空冷时间短使得铁素体转变不充分，马氏体含量过高甚至出现贝氏体及珠光体，产品屈强比偏高。同时，由于采用低温卷取，薄规格热轧DP600钢的板形较差，必须进行平整，而平整后钢板发生加工硬化，导致屈服强度及屈强比进一步升高，致使热轧DP600钢的成形性能较差，增加了零件冲压过程中对模具的磨损和回弹量。因此，在现有的薄板坯连铸连轧流程条件下，针对薄规格(厚度≤2.0mm)热轧DP600钢，难以实现化学成分、工艺窗口、组织性能、板形质量的稳定匹配，制约了该类型钢的工业化生产以及汽车工业的“以热代冷”进程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法，能够生产高强度、低屈强比、可用于替代同等厚度规格冷轧DP600钢的薄规格热轧DP600钢。
为实现上述目的，本发明所提供的基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法，包括如下步骤：
1)通过冶炼精炼等方式调整铁水组分，以保证热轧DP600钢成品满足组分要求为准；
2)进行薄板坯连铸，控制铸坯厚度为52～55mm，拉坯速度为3.8～4.2m/min；
3)对铸坯进行常规均热，并控制出炉温度为1190～1210℃，均热时间为25～35min；
4)进行高压水除鳞，并控制除鳞水入口压力不低于180bar，出口压力不低于220bar，除鳞水需要提前开启，确保带钢头部进入除鳞前完成建压；
5)进行七道次精轧，控制终轧温度为790～820℃，控制末机架轧制速度为6.6～10.2m/s，并进行恒速轧制；调整F1～F4机架辊缝冷却水时序，确保在带钢头部到达各机架之前开启该机架的辊缝冷却水；
6)进行冷却并卷取，所述冷却采用两段式冷却方式，第一段水冷将带钢温度降至670～690℃，然后空冷4.0～6.6s，使热轧DP600钢中的铁素体含量达到所需的体积分数；第二段水冷将带钢温度降至100～150℃，使热轧DP600钢中的马氏体含量达到所需的体积分数；两段式冷却之后进行卷取；
7)进行平整，待钢卷温度降至50℃以下后进行平整，平整工作辊采用20μm凸辊，使用正弯辊控制模式，并控制平整轧制力在160t以内，保证成品带钢板形质量的同时，减小材料屈服强度及屈强比的升高幅度，以获得低屈强比的热轧DP600钢；
按上述步骤制得的热轧DP600钢，其所包含的元素组分及重量百分比含量(即步骤1)所说的组分要求)如下：C：0.040～0.065％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.10～1.40％，Cr：0.40～0.70％，Als：0.02～0.07％，P：≤0.020％，S：≤0.006％，其余为Fe及不可避免的杂质。
优选地，所述热轧DP600钢的组分及重量百分比含量如下：C：0.050～0.065％，Si：0.25～0.35％，Mn：1.15～1.35％，Cr：0.40～0.60％，Als：0.02～0.06％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质。
优选地，步骤1)中，调整铁水组分包括如下步骤：1.1)铁水脱硫，并控制S≤0.001％，扒渣后铁水裸露面≥96％；1.2)进行转炉冶炼，并进行LF炉精炼。
优选地，步骤5)中，F1～F4机架辊缝冷却水时序设定为：F1＝12m，F2＝17m，F3＝21.5m，F4＝26m。机架辊缝冷却水开启时序以均热炉出口为基准。例如，F1机架辊缝冷却水时序设定为12m，表示板坯头部出均热炉12米后开启F1机架辊缝冷却水；F2机架辊缝冷却水时序设定为17m，表示板坯头部出均热炉17米后开启F2机架辊缝冷却水。
优选地，步骤5)中，将F7机架AGC(厚度自动控制)限幅值设定为0.6～1.0mm，F6机架AGC限幅值设定为0.8～1.2mm，在确保薄材轧制稳定性的同时，提高带钢厚度精度。
优选地，步骤6)中，调整热轧DP600钢中铁素体的体积分数为78～85％；马氏体的体积分数为15～22％。
优选地，步骤6)中，在第一阶段冷却完成后、第二阶段冷却开始前以及冷却完成后均启动侧喷，并且均启动风机进行吹扫，以去除带钢表面残留水，实现温度精确控制，并提高检测设备温度测量的准确性。
优选地，所生产的热轧DP600钢，其厚度规格为1.0～2.0mm，材料的屈服强度为330～420MPa，抗拉强度≥600MPa，延伸率A50≥23％，屈强比≤0.60，可用于替代同等厚度规格的冷轧DP600钢。
本发明各步骤主要工艺参数的选用或优选理由如下：
1)步骤4)中提前开启除鳞水，并在带钢头部进入除鳞前完成建压使除鳞水压力达到目标值，以及步骤5)中提前开启F1～F4机架辊缝冷却水，均是为了降低带钢头部温度，使带钢全长温度均匀，以保证轧制过程速度恒定，提高双相组织中两相比例的可控性，达到产品性能稳定的目的。
2)步骤5)中，优选将F7机架AGC(厚度自动控制)限幅值设定为0.6～1.0mm，F6机架AGC限幅值设定为0.8～1.2mm，是为了提高带钢厚度精度的同时，确保薄规格热轧DP600钢轧制的稳定性。AGC限幅值设定过小会限制厚度自动控制的能力，AGC限幅值设定过大，会导致薄材轧制过程折叠、甩尾等事故频发，甚至发生废钢、断浇事故，影响生产稳定顺行。
3)步骤5)中控制末机架轧制速度为6.6～10.2m/s，步骤6)中采用两段式冷却工艺，第一段冷却将带钢温度降至670～690℃，然后空冷4.0～6.6s，是为了使热轧DP600钢中的铁素体含量达到所需的体积分数；第二段冷却将带钢温度降至100～150℃，是为了使热轧DP600钢中的马氏体含量达到所需的体积分数，所述热轧DP600钢中铁素体所需的体积分数为78～85％，马氏体所需的体积分数为15～22％，是本发明的关键技术。
4)步骤6)中，优选在第一阶段冷却完成后、第二阶段冷却开始前以及冷却完成后均启动侧喷(位于工作侧的喷水设备)进行喷水和风机(位于侧喷同一侧)进行吹扫，是为了去除带钢表面残留水，实现温度精确控制，并提高检测设备温度测量的准确性。
5)步骤7)中，平整工作辊采用20μm凸辊，使用正弯辊控制模式，并控制平整两侧压力在160吨以内，是为了保证成品带钢板形质量良好的同时，减小材料屈服强度及屈强比的升高幅度，以获得低屈强比的热轧DP600钢，提高材料的成形性能，减少零件冲压过程中对模具的磨损和回弹量，是本发明的关键技术。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)采用CSP工艺生产薄规格热轧DP600钢，用于替代同等厚度规格的冷轧DP600钢，不需要后续冷轧及退火，能够大幅度地降低成本，缩短生产流程，并且节能环保；同时还能够避免现有薄板坯连铸连轧技术生产薄规格热轧DP600钢屈强比偏高、板形不良的问题。
2)所生产的薄规格热轧DP600钢能有效地获得铁素体+马氏体双相组织，厚度规格为1.0～2.0mm，材料的屈服强度达330～420MPa，抗拉强度≥600MPa，延伸率A50≥23％，屈强比≤0.60，具备低成本、高强度、薄规格以及低屈强比的特点。
3)本发明流程短，产品性能稳定，板形质量好，厚度精度高，能够达到冷轧产品的质量要求，可用于替代同等厚度规格的冷轧DP600钢，能顺利完成复杂变形，且变形后回弹小，对推动汽车工业的“以热代冷”进程具有重大意义。
附图说明
图1为本发明实施例3所生产的薄规格热轧DP600钢的金相组织图。
具体实施方式
本发明所提供的基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法，其步骤如下：
1)铁水脱硫，并控制S≤0.001％，扒渣后铁水裸露面≥96％；
2)进行转炉冶炼，并进行LF炉精炼；
3)薄板坯连铸，控制铸坯厚度为52～55mm，拉坯速度为3.8～4.2m/min；
4)对铸坯进行常规均热，并控制出炉温度为1190～1210℃，均热时间为25～35min；
5)进行高压水除鳞，并控制除鳞水入口压力不低于180bar，出口压力不低于220bar，并提前开启除鳞水，确保带钢头部进入除鳞前完成建压；
6)进行七道次精轧，控制终轧温度为790～820℃，控制末机架轧制速度为6.6～10.2m/s，并进行恒速轧制；
调整F1-F4机架辊缝冷却水时序，F1设定值为12m，F2设定值为17m，F3设定值为21.5m，F4设定值为26m，以确保在带钢头部到达该机架之前开启；
将F7机架AGC限幅值设定为0.6～1.0mm，F6机架AGC限幅值设定为0.8～1.2mm，在确保薄材轧制稳定性的同时，提高带钢厚度精度；
7)进行冷却并卷取，所述冷却采用两段式冷却方式，第一段采用水冷将带钢温度降至670～690℃，然后空冷4.0～6.6s，使热轧DP600钢中的铁素体含量达到所需的体积分数；第二段采用水冷将带钢温度降至100～150℃，使热轧DP600钢中的马氏体含量达到所需的体积分数，之后进行卷取；所述热轧DP600钢中铁素体所需的体积分数为78～85％，马氏体所需的体积分数为15～22％；
在第一阶段冷却完成后、第二阶段冷却开始前以及冷却完成后均启动侧喷，并且均启动风机进行吹扫，以去除带钢表面残留水，实现温度精确控制，并提高检测设备温度测量的准确性。
8)进行平整，待钢卷温度降至50℃以下后进行平整；
平整工作辊采用20μm凸辊，使用正弯辊控制模式，并控制平整轧制力在160t以内，保证成品带钢板形质量的同时，减小材料屈服强度及屈强比的升高幅度，以获得低屈强比的热轧DP600钢。
9)进行后工序。
按上述步骤制得的热轧DP600钢，其所包含的元素组分及重量百分比含量如下：C：0.040～0.065％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.10～1.40％，Cr：0.40～0.70％，Als：0.02～0.07％，P：≤0.020％，S：≤0.006％，其余为Fe及不可避免的杂质。
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1～6
按上述步骤，实施例1～6中，薄规格热轧DP600钢的化学成分及其重量百分数见表1。
按上述步骤，实施例1～6中，薄规格热轧DP600钢生产过程涉及的主要工艺参数取值见表2。
按上述步骤，实施例1～6中，薄规格热轧DP600钢的组织性能检测及质量情况见表3。
表1实施例1～6化学成分取值列表(wt％)
实施例 C Si Mn P S Cr Als
1 0.059 0.20 1.20 0.012 0.005 0.52 0.036
2 0.040 0.35 1.27 0.011 0.004 0.70 0.070
3 0.052 0.40 1.40 0.013 0.003 0.55 0.045
4 0.058 0.28 1.25 0.012 0.004 0.52 0.020
5 0.065 0.29 1.10 0.014 0.005 0.40 0.039
6 0.055 0.26 1.26 0.020 0.006 0.56 0.041
表2实施例1～6主要工艺参数取值列表
表3实施例1～6组织性能检测及实物质量情况列表
从表1～3可以看出，本发明基于CSP流程生产的薄规格热轧DP600钢，厚度规格为1.0～2.0mm，材料的屈服强度达330～420MPa，抗拉强度≥600MPa，延伸率A50≥23％，屈强比≤0.60，具备低成本、高强度、薄规格以及低屈强比的特点。在汽车用钢中可用于汽车A、B柱内板等。
图1给出了实施例3所生产的薄规格热轧DP600钢的金相组织图，从图中可以看出DP600成品组织为多边形的铁素体+弥散分布的岛状马氏体，晶粒度级别为12.5～13.0级。

Claims (8)

1.一种基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)调整铁水组分，以保证热轧DP600钢成品满足组分要求为准；
2)进行薄板坯连铸，控制铸坯厚度为52～55mm，拉坯速度为3.8～4.2m/min；
3)对铸坯进行常规均热，并控制出炉温度为1190～1210℃，均热时间为25～35min；
4)进行高压水除鳞，并控制除鳞水入口压力不低于180bar，出口压力不低于220bar，除鳞水需要提前开启，确保带钢头部进入除鳞前完成建压；
5)进行七道次精轧，控制终轧温度为790～820℃，控制末机架轧制速度为6.6～10.2m/s，并进行恒速轧制；调整F1～F4机架辊缝冷却水时序，确保在带钢头部到达各机架之前开启该机架的辊缝冷却水；
6)进行冷却并卷取，所述冷却采用两段式冷却方式，第一段水冷将带钢温度降至670～690℃，然后空冷4.0～6.6s，使热轧DP600钢中的铁素体含量达到所需的体积分数；第二段水冷将带钢温度降至100～150℃，使热轧DP600钢中的马氏体含量达到所需的体积分数；两段式冷却之后进行卷取；
7)待钢卷温度降至50℃以下后进行平整，平整工作辊采用20μm凸辊，使用正弯辊控制模式，并控制平整轧制力在160t以内；
按上述步骤制得的热轧DP600钢，其所包含的元素组分及重量百分比含量如下：C：0.040～0.065％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.10～1.40％，Cr：0.40～0.70％，Als：0.02～0.07％，P：≤0.020％，S：≤0.006％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法，其特征在于：所述热轧DP600钢的组分及重量百分比含量如下：C：0.050～0.065％，Si：0.25～0.35％，Mn：1.15～1.35％，Cr：0.40～0.60％，Als：0.02～0.06％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法，其特征在于：步骤1)中，调整铁水组分包括如下步骤：1.1)铁水脱硫，并控制S≤0.001％，扒渣后铁水裸露面≥96％；1.2)进行转炉冶炼，并进行LF炉精炼。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法，其特征在于：步骤5)中，F1～F4机架辊缝冷却水时序设定为：F1＝12m，F2＝17m，F3＝21.5m，F4＝26m。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法，其特征在于：步骤5)中，将F7机架AGC限幅值设定为0.6～1.0mm，F6机架AGC限幅值设定为0.8～1.2mm。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法，其特征在于：步骤6)中，调整热轧DP600钢中铁素体的体积分数为78～85％，马氏体的体积分数为15～22％。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法，其特征在于：步骤6)中，在第一阶段冷却完成后、第二阶段冷却开始前以及冷却完成后均启动侧喷进行喷水，并且均启动风机进行吹扫，以去除带钢表面残留水。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的基于CSP流程生产薄规格热轧DP600钢的方法，其特征在于：所生产的热轧DP600钢，其厚度规格为1.0～2.0mm，材料的屈服强度为330～420MPa，抗拉强度≥600MPa，延伸率A50≥23％，屈强比≤0.60。
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