CN110004377A - 一种汽车双相钢及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽车双相钢及其加工方法,汽车双相钢的化学组分为C≤0.08wt%,Mn为1.25‑1.35wt%,Ti为0.01‑0.025wt%,Nb为0.02‑0.03wt%,Cr为0.15‑0.25wt%,Als为0.02‑0.05wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;加工方法包括:冶炼、铸造、加热、轧制、冷却和卷取过程。通过对粗轧入口温度、精轧轧制速度、终轧温度、层冷开水阀组数、卷取温度等参数的控制,在传统带钢热轧线的基础上,实现双相钢的分段冷却,从而得到双相钢理想的金相结构,并最终实现双相钢的稳定生产。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域,具体涉及一种汽车双相钢及其加工方法。
背景技术
随着资源的日渐短缺和人们对环境保护重视程度的日益增长,汽车工业逐渐向车体轻量化、节约能源、安全系数高、环境友好等方法发展。为满足汽车车体减重节能、耐疲劳性能和抗碰撞性能强的要求,采用厚度更薄但强度更高的钢材成为汽车生产的主流趋势。
双相钢指主要由铁素体和马氏体相组成的钢,可由低碳钢或低合金钢经临界区热处理或控制轧制后获得,通过正确控制成分和热处理工艺,可使双相钢同时具备两相组织的特点。双相钢不但具有良好的强塑性,易加工成型,还具有低的屈强比和高的伸长率,同时双相钢的烘烤硬化性和碰撞吸收性能也十分优异,是一种理想的汽车用钢材料。
虽然双相钢具备优异的工艺性能和使用性能,但热轧双相钢对轧制工艺温度的精度要求较高,控扎、控冷技术一直是制约热轧双相钢生产的难题。传统的热轧线一般包括加热区、粗轧区、中间辊道、精轧区、层流冷却装置和卷取机,其中层流冷却装置仅有常规稀疏冷却模式,无法实现双相钢加工所需的分段冷却工艺;且双相钢的轧制加工要求卷取温度较低,一般在200-400℃范围内,而传统热轧线的精轧工艺一般为升速轧制,其空冷温度、空冷时间及卷取温度均无法稳定控制。
发明内容
针对现有技术的上述不足,本发明提供一种汽车双相钢及其加工方法,通过对粗轧入口温度、精轧轧制速度、终轧温度、层冷开水阀组数、卷取温度等参数的控制,在传统带钢热轧线的基础上,实现双相钢的分段冷却,从而得到双相钢理想的金相结构,并最终实现双相钢的稳定生产。
一方面,本发明提供一种汽车双相钢,汽车双相钢的化学组分为C≤0.08wt%,Mn为1.25-1.35wt%,Ti为0.01-0.025wt%,Nb为0.02-0.03wt%,Cr为0.15-0.25wt%,Als为0.02-0.05wt%,余量为Fe及不可避免的杂质。
另一方面,本发明提供一种汽车双相钢的加工方法,加工方法包括:冶炼、铸造、加热、轧制、冷却和卷取过程。
进一步的,所述加工方法包括:
1)对含有汽车双相钢化学组分的铁水进行预处理和冶炼;
2)将冶炼后的液体金属进行铸造,得到铸坯;
3)将铸坯置于加热炉中加热;
4)采用两段式轧制,控制粗轧出口温度1020-1060℃,控制精轧恒速轧制;
5)采用层流冷却分段冷却方式,通过有限元模拟软件测算出温降与集管的对应关系,根据终轧温度、空冷温度、卷取温度计算第一、二段的开水集管根数,通过控制第一段层冷终止位置与第二段的起始位置控制层冷不开水的长度,控制空冷时间。
进一步的,加热炉的均热温度是1220-1260℃。
进一步的,通过一级控制限定轧机设备的加速度,取消二级模型温度闭环控制,限定精轧温度加速度为0m/s2。
实现了精轧恒速轧制,带钢头尾速度偏差由之前的0.5~2.0m/s降为0m/s。速度稳定为后续层冷工艺提供了非常有利的基础。
进一步的,温降与集管的对应关系为粗调段每根集管温降在15-30℃,精调段每根集管温降在10-20℃。
根据温降和集管的对应关系调节层冷开水长度,实现双相钢所需的分段冷却,且空冷温度、空冷时间、卷取温度稳定可控。
进一步的,使用热卷箱减小中间坯头尾的温度偏差,精轧机架间设有冷却水,根据实时终轧温度曲线手动开启30%-60%的机架间冷却水。
精轧速度恒定,而中间坯头尾温差无法消除,必然会引起终轧温度的波动,使用热卷箱并手动模式开启机架间冷却水,使实际终轧温度由-30-40℃的目标偏差降为±15℃,减小了因终轧温度波动而引起的空冷温度和卷取温度波动。
进一步的,精轧速度为2-5m/s。
本发明的有益效果在于,
本发明提供的一种汽车双相钢及其加工方法,通过限定一级设备、二级模型实现精轧恒速轧制,为后工序空冷温度、空冷时间、卷取温度等关键工艺参数提供有利基础;给定目标速度,稳定粗轧出口温度,通过控制精轧机架冷却水的开启与水量,控制终轧温度;层流冷却根据每根集管的冷却温度,手动控制集管开启的位置与根数,实现分段冷却,且空冷时间、空冷温度稳定可控;保证了工艺温度稳定性,成功轧制出性能、组织均合格的双相钢,并实现了批量生产。
通过本加工方法加工的双相钢的屈服强度≥300MPa,抗拉强度≥540MPa,延伸率≥28%。
附图说明
图1为现有技术的精轧速度图;
图2为本发明实施例1精轧速度图;
图3为现有技术的终轧温度图;
图4为本发明实施例1的终轧温度图;
图5为本发明实施例1的汽车双相钢的SEM组织图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-图5所示,汽车双相钢的化学组分为C:0.06wt%,Mn为1.28wt%,Ti为0.015wt%,Nb为0.023wt%,Cr为0.18wt%,Als为0.03wt%,余量为Fe及不可避免的杂质,双相钢的厚度为6mm,双相钢的制备方法包括:
1)对含有汽车双相钢化学组分的铁水进行预处理和冶炼;
2)将冶炼后的液体金属进行铸造,得到铸坯;
3)将铸坯置于加热炉中加热,加热炉的均热温度是1235℃;
4)采用两段式轧制,控制粗轧出口温度1025℃,通过一级控制限定轧机设备的加速度,限定精轧温度加速度为0m/s2,取消二级模型温度闭环控制,使用热卷箱减小中间坯头尾的温度偏差,精轧机架间设有1组冷却水,根据实时终轧温度曲线手动开启30%-60%的机架间冷却水,实现精轧恒速进行,精轧速度为3.92m/s,终轧温度为820±15℃;
5)采用层流冷却分段冷却方式,通过有限元模拟软件测算出温降与集管的对应关系,粗调段每根集管温降为25℃,精调段每根集管温降在15℃,根据终轧温度、空冷温度、卷取温度计算第一、二段的开水集管根数,通过控制第一段层冷终止位置与第二段的起始位置控制层冷不开水的长度,控制空冷时间,具体冷却参数如下表1所示。
表1
通过上述内容可以看出,本实施例提供的汽车双相钢及其加工方法,通过控制精轧温度、速度及冷却速度,使双相钢组织比例更加合理,性能更加稳定。
图1和图2分别是现有技术和本实施例的精轧速度图,可以看出本实施例通过一级控制限定轧机设备的加速度,限定精轧温度加速度为0m/s2实现了精轧的恒速进行。
图3和图4分别为现有技术和本实施例的精轧温度图,可以看出本实施例通过取消二级模型温度闭环控制,使用热卷箱减小中间坯头尾的温度偏差,精轧机架间设有1组冷却水,根据实时终轧温度曲线手动开启30%-60%的机架间冷却水,保证了工艺温度稳定性。
图5为本实施例获得的汽车双相钢的SEM图,由图5可以看出,该双相钢的组织为铁素体+马氏体,且具备有益的均匀性。具体性能如下表2所示。
表2
实施例2
汽车双相钢的化学组分为C:0.05wt%,Mn为1.33wt%,Ti为0.020wt%,Nb为0.028wt%,Cr为0.22wt%,Als为0.04wt%,余量为Fe及不可避免的杂质,双相钢的厚度为11mm,双相钢的制备方法包括:
1)对含有汽车双相钢化学组分的铁水进行预处理和冶炼;
2)将冶炼后的液体金属进行铸造,得到铸坯;
3)将铸坯置于加热炉中加热,加热炉的均热温度是1235℃;
4)采用两段式轧制,控制粗轧出口温度1040℃,通过一级控制限定轧机设备的加速度,限定精轧温度加速度为0m/s2,取消二级模型温度闭环控制,使用热卷箱减小中间坯头尾的温度偏差,精轧机架间设有3组冷却水,根据实时终轧温度曲线手动开启30%-60%的机架间冷却水,精轧速度为2.5m/s,终轧温度为830±15℃;
5)采用层流冷却分段冷却方式,通过有限元模拟软件测算出温降与集管的对应关系,粗调段每根集管温降为20℃,精调段每根集管温降在15℃,根据终轧温度、空冷温度、卷取温度计算第一、二段的开水集管根数,通过控制第一段层冷终止位置与第二段的起始位置控制层冷不开水的长度,控制空冷时间,具体冷却参数如下表3所示。
表3
第一段开水阀集管数 | 第二段开水阀集管数 | 不开水长度 | 空冷时间 |
上下:6/8 | 上下:18/24 | 18.2m | 7.2s |
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种汽车双相钢,其特征在于,汽车双相钢的化学成分为C≤0.08wt%,Mn为1.25-1.35wt%,Ti为0.01-0.025wt%,Nb为0.02-0.03wt%,Cr为0.15-0.25wt%,Als为0.02-0.05wt%,余量为Fe及不可避免的杂质。
2.一种如权利要求1所述的汽车双相钢的加工方法,其特征在于,加工方法包括:冶炼、铸造、加热、轧制、冷却和卷取过程。
3.根据权利要求2所述的一种汽车双相钢的加工方法,其特征在于,所述加工方法包括:
1)对含有汽车双相钢化学组分的铁水进行预处理和冶炼;
2)将冶炼后的液体金属进行铸造,得到铸坯;
3)将铸坯置于加热炉中加热;
4)采用两段式轧制,控制粗轧出口温度1020-1060℃,控制精轧恒速轧制;
5)采用层流冷却分段冷却方式,通过有限元模拟软件测算出温降与集管的对应关系,根据终轧温度、空冷温度、卷取温度计算第一、二段的开水集管根数,通过控制第一段层冷终止位置与第二段的起始位置控制层冷不开水的长度,控制空冷时间。
4.根据权利要求2所述的一种汽车双相钢的加工方法,其特征在于,加热炉的均热温度是1220-1260℃。
5.根据权利要求2所述的一种汽车双相钢的加工方法,其特征在于,通过一级控制限定轧机设备的加速度,取消二级模型温度闭环控制,限定精轧温度加速度为0m/s2。
6.根据权利要求2所述的一种汽车双相钢的加工方法,其特征在于,温降与集管的对应关系为粗调段每根集管温降在15-30℃,精调段每根集管温降在10-20℃。
7.根据权利要求2所述的一种汽车双相钢的加工方法,其特征在于,使用热卷箱减小中间坯头尾的温度偏差,精轧机架间设有冷却水,根据实时终轧温度曲线手动开启30%-60%的机架间冷却水。
8.根据权利要求2所述的一种汽车双相钢的加工方法,其特征在于,精轧速度为2-5m/s。
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