CN109136754B - 一种冷轧低合金高强度钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷轧低合金高强度钢及其生产方法，所述高强度钢的化学成分以及质量百分比为：C：0.06～0.08；Si：0.06～0.12；Mn：0.50～0.80；P≤0.015；S≤0.005；Al≤0.040；Nb：0.020～0.035；Ti：0.015～0.0.025；N≤50ppm；其余为Fe及不可避免夹杂。生产方法，该生产方法依次通过高炉铁水，转炉炼钢，LF精炼，板坯连铸，热轧，酸冷轧，本发明的一种冷轧低合金高强度钢及其生产方法，具有易于加工和冲压的优势，同时具有较高的抗拉强度，符合减轻车辆整体重量的发展趋势，进而降低汽车燃料消耗。

Description

一种冷轧低合金高强度钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及冶金材料领域，尤其涉及一种冷轧低合金高强度钢及其生产方法。

背景技术

冷冷轧低合金高强度钢在汽车结构件和加强板中占有60～80％左右的比例，提高冷冷轧低合金高强度钢强度和塑性指标，对汽车轻量化发展起到决定性作用，冷冷轧低合金高强度钢基于C-Mn或C-Si-Mn加入微合金元素Nb和Ti，同时与C、N结合形成碳化物和氮化物起到强化作用，最终得到相应强度。

中国发明专利(申请号：CN201410372216.0，申请日：2014.7.31)，公开一种340MPa级冷轧低合金高强钢，该钢种化学成份重量百分比为[C]:0.030～0.060Wt％；[Si]:≤0.20Wt％；[Mn]:0.075～0.095Wt％；[P]:≤0.015Wt％；[S]:≤0.015Wt％；[Als]:0.015～0.045Wt％；[Ti、Nb]:≤0.10Wt％；余量为Fe和不可避免的微量元素。工艺流程为：高炉铁水冶炼→铁水脱硫预处理→转炉钢水冶炼→LF钢水精炼处理→CSP薄板坯连铸连轧→酸洗冷连轧→罩式炉退火→平整→检验包装入库。该产品化学成分和机械性能稳定，具有高强度，良好的塑韧性和成型性。但是其加工和冲压性能差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种冷轧低合金高强度钢及其生产方法，具有易于加工和冲压的优势，同时具有较高的抗拉强度，符合减轻车辆整体重量的发展趋势，进而降低汽车燃料消耗。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种冷轧低合金高强度钢，所述高强度钢的化学成分以及质量百分比为：C：0.06～0.08；Si：0.06～0.12；Mn：0.50～0.80；P≤0.015；S≤0.005；Al≤0.040；Nb：0.020～0.035；Ti：0.015～0.0.025；N≤50ppm；其余为Fe及不可避免夹杂。

进一步的，所述高强度钢的化学成分以及质量百分比为：C：0.06～0.07；Si：0.08～0.10；Mn：0.67～0.69；P：0.010～0.016；S：0.002～0.004；Al：0.033～0.038；Nb：0.027～0.030；Ti：0.020～0.022；Ca:0.008～0.015；N≤50ppm；其余为Fe及不可避免夹杂。

一种冷轧低合金高强度钢的生产方法，该生产方法依次通过高炉铁水，转炉炼钢，LF精炼，板坯连铸，热轧，酸冷轧，

所述转炉炼钢过程中，转炉出钢的出钢温度为1600～1630℃，转炉出钢的钢水中：[P]≤0.010％(质量百分比)，[S]≤0.010％(质量百分比)；

所述LF精炼过程中，采用全程吹氩工艺；

所述板坯连铸过程中，钢水进中包温度控制在1545～1580℃，连铸过热度ΔT≤20～40℃，拉速控制在0.90～1.10m/min。

进一步的，所述热轧的过程包括：板坯加热、高压水除鳞、定宽压力机、E1R1粗轧机轧制、E2R2粗轧机轧制、飞剪、高压水除鳞、F1～F7精轧机轧制、加密型层流冷却、卷取、托盘运输***、取样、检验，

所述板坯加热过程中，采用步进式加热炉加热板坯，板坯加热温度为1180～1260℃；加热时间≥130min；均热温度为1210～1260℃；均热时间为30～60min，出炉温度为1200～1260℃；

所述E2R2粗轧机轧制过程中，粗轧终轧温度为1000～1050℃

所述F1～F7精轧机轧制过程中，精轧开轧温度980～1020℃；精轧终轧温度860～900℃；

所述卷取过程中，卷取的温度为550～600℃。

进一步的，所述酸冷轧的过程包括：酸轧开卷、焊接、拉矫、酸洗、漂洗、烘干、切边、连轧机冷轧、分切、卷取、离线检查、称重、标识、打捆、包装、入库、连退开卷、焊接、清洗、入***套、退火炉、出***套、平整、检查活套、切边、表面检查、涂油、卷取、称重、取样、检验，

所述退火炉退火过程中采用立式连续退火炉，加热和均热段出口温度780～820℃；缓冷段出口温度620～670℃；快冷段出口温度380～450℃；过时效段温度200～350℃；终冷段出口温度≤150℃；工艺段段速为130～160m/min；

所述平整过程中，平整机的延伸率为1.0～1.6％。

进一步的，所述高强度钢的厚度为0.8～1.5mm，屈服强度为360～398Mpa，抗拉强度为460～483Mpa，伸长率为28～31％,屈强比为0.79～0.85。

本发明的一种冷轧低合金高强度钢及其生产方法，具有易于加工和冲压的优势，同时具有较高的抗拉强度，符合减轻车辆整体重量的发展趋势，进而降低汽车燃料消耗。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。

一种冷轧低合金高强度钢，它包括其质量百分比的化学成分：C：0.06～0.08％；Si：0.06～0.12；Mn：0.50～0.80；P≤0.015；S≤0.005；Al≤0.040；Nb：0.020～0.035；Ti：0.015～0.0.025；N≤50ppm。其余为Fe及不可避免夹杂，质量分数共计为100％。该材料成分的主要利用Si通过固溶强化提高材料强度保证较高的断后伸长率，Nb和Ti分别通过细晶强化和析出强化提高材料的强度和改善韧性。

炼钢工艺：铁水→转炉炼钢→LF精炼→板坯连铸。转炉冶炼采用KR预脱硫铁水，硅铁、锰铁、铌铁和钛铁合金脱氧合金化，钢水全过程吹氩搅拌，连铸过热度ΔT≤20～40℃。

热轧工艺：板坯加热→高压水除鳞→定宽压力机→E1R1粗轧机轧制→E2R2粗轧机轧制→飞剪→高压水除鳞→F1～F7精轧机轧制→加密型层流冷却→卷取→托盘运输***→取样、检验。其板坯加热温度为1200±20℃；加热时间≥130min；粗轧模式采用3+3；精轧开轧温度980～1020℃；精轧终轧温度860～900℃，卷取温度为550～600℃。

冷轧工艺：酸轧开卷→焊接→拉矫→酸洗→漂洗→烘干→切边→连轧机冷轧→分切→卷取→离线检查→称重→标识→打捆→包装→入库→连退开卷→焊接→清洗→入***套→退火炉→出***套→平整→检查活套→切边→表面检查→涂油→卷取→称重→取样、检验。退火工艺参数：加热和均热段出口温度780～820℃，缓冷段出口温度620～670℃，快冷段出口温度380～450℃，过时效段温度200～350℃，终冷段出口温度≤150℃，平整机延伸率1.0～1.6％。

下面对其中一些冶炼工艺作进一步阐述。

1.冶炼工艺

1.1转炉冶炼：铁水经预处理脱硫进行转炉冶炼，吹氧脱碳升温，冶炼后期加入硅铁、锰铁脱氧合金化，控制P、S成分，防止钢液过氧化，出钢温度1600～1630℃，转炉出钢[P]≤0.010％，[S]≤0.010％。

1.2精炼：采用LF全程吹氩工艺，精炼过程保持良好的还原气氛，采用Al丝脱氧，LF后期添加锰铁、铌铁进行合金化，LF结束后进行钙处理。

1.3连铸：钢水进中包温度控制在1545～1580℃，过热度25～40℃，拉速控制在0.90～1.10m/min。

2热轧工艺

采用步进式加热炉加热铸坯(加热工艺见表1)，粗轧采用双机架R1和R2往返式轧制，采用的粗轧模式为3+3，精轧采用F1～F7连轧工艺，具体热轧工艺见表2。

表1铸坯加热制度

表2轧制工艺

3酸轧工艺

酸轧采用F1～F5机架连轧工艺，不同成品厚度轧制规程见表3。

表3酸轧轧制规程

成品厚度(mm)	原料厚度(mm)
		≥0.5～0.75	2.3
≥0.75～0.9	2.5
		≥0.9～1.05	3.0
≥1.05～1.30	3.5
		≥1.3～1.5	4.5

4退火工艺

退火使用立式连续退火炉，炉内采用还原性气氛和氮氢混合保护气氛冷却。加热炉各段出口温度控制情况见表4，平整机延伸率不同厚度控制情况见表5。

表4退火工艺

表4退火工艺

成品厚度mm(H)	平整机延伸率％
		0.8≥H≥0.5	1.0
1.1＞H＞0.8	1.2
		1.5≥H≥1.1	1.5

5实施例分析

5.1炼钢成分

根据以上的炼钢工艺要求，实际板坯化学成分(质量百分比)如下表5所示。

表5实例化学成分

5.2热轧性能

按照以上设计化学成分和热轧工艺，热轧厚度2.3～4.5mm室温拉伸性能见表6，试验方法参照GB/T 228.1和GB/T 229。

表6热轧拉伸性能

5.3成品性能

基于热轧力学性能，按照以上设计的酸轧工艺和退火工艺生产，成品的室温拉伸力学性能见表7，金相组织为等轴铁素体+少量的珠光体，晶粒度10～11级。

表7成品拉伸性能

本发明化学成分设计在S-Si-Mn基础上加入Nb和Ti元素，通过Ti元素加入降低Nb含量从而降低合金成本。生产工艺经过冶炼、2250mm轧机、酸连轧和连续退火工艺，重点设计热轧和退火核心工艺，成品性能在同行业位于前列，用户经过多个零部件使用后反馈较好。

本发明介绍一种高断后伸长率冷冷轧低合金高强度钢HC340LA的制备工艺和方法，采用微合金和Si综合作用设计思路，通过控制热轧控冷工艺、酸轧压下量和退火工艺。实现断后伸长率≥28％，通过用户批量使用反馈较好，目前冷轧已经实现批量化生产，具有较好的推广价值。

本发明的一种冷轧低合金高强度钢及其生产方法，具有易于加工和冲压的优势，同时具有较高的抗拉强度，符合减轻车辆整体重量的发展趋势，进而降低汽车燃料消耗。

显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (1)

1.一种冷轧低合金高强度钢，其特征在于：所述高强度钢的化学成分以及质量百分比为：C：0.06～0.07；Si：0.08～0.10；Mn：0.67～0.69；P：0.010～0.016；S：0.002～0.004；Al：0.033～0.038；Nb：0.027～0.030；Ti：0.020～0.022；Ca:0.008～0.015；N≤50ppm；其余为Fe及不可避免夹杂；

所述冷轧低合金高强度钢的金相组织为等轴铁素体+少量的珠光体，晶粒度10～11级；

所述冷轧低合金高强度钢的生产方法依次通过高炉铁水，转炉炼钢，LF精炼，板坯连铸，热轧，酸冷轧：

所述转炉炼钢过程中，转炉出钢的出钢温度为1600～1630℃，转炉出钢的钢水中：[P]≤0.010％，[S]≤0.010％；

所述LF精炼过程中，采用全程吹氩工艺，精炼过程保持良好的还原气氛，采用Al丝脱氧，LF后期添加锰铁、铌铁进行合金化，LF结束后进行钙处理；

所述板坯连铸过程中，钢水进中包温度控制在1545～1580℃，连铸过热度ΔT≤20～40℃，拉速控制在0.90～1.10m/min；

所述热轧的过程包括：板坯加热、高压水除鳞、定宽压力机、E1R1粗轧机轧制、E2R2粗轧机轧制、飞剪、高压水除鳞、F1～F7精轧机轧制、加密型层流冷却、卷取、托盘运输***、取样、检验：

所述板坯加热过程中，采用步进式加热炉加热板坯，板坯加热温度为1180～1260℃；加热时间≥130min；均热温度为1210～1260℃；均热时间为30～60min，出炉温度为1200～1260℃；

所述E2R2粗轧机轧制过程中，粗轧终轧温度为1000～1050℃；

所述F1～F7精轧机轧制过程中，精轧开轧温度980～1020℃；精轧终轧温度860～900℃；

所述卷取过程中，卷取的温度为550～600℃；

所述酸冷轧的过程包括：酸轧开卷、焊接、拉矫、酸洗、漂洗、烘干、切边、连轧机冷轧、分切、卷取、离线检查、称重、标识、打捆、包装、入库、连退开卷、焊接、清洗、入***套、退火炉、出***套、平整、检查活套、切边、表面检查、涂油、卷取、称重、取样、检验：

所述退火炉退火过程中采用立式连续退火炉，加热和均热段出口温度780～820℃；缓冷段出口温度620～670℃；快冷段出口温度380～450℃；过时效段温度200～350℃；终冷段出口温度≤150℃；工艺段段速为130～160m/min；

所述平整过程中，平整机的延伸率为1.0～1.6％；

所述高强度钢的厚度为0.8～1.5mm，屈服强度为360～398MPa ，抗拉强度为460～483MPa ，伸长率为28～31％,屈强比为0.79～0.85。