CN110042320A - 一种500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢，包括如下质量百分比的含量：C：0.06～0.08％，Si：0.05～0.10％，Mn：1.30～1.40％，P：≤0.010％，S：≤0.005％，Alt：0.020～0.060％，Cr：0.020～0.030％，其余为Fe及不可避免的杂质。还公布了其制备方法。本发明的冷轧双相钢具有低屈强比、高的初始加工硬化速率、良好的强度和延性匹配等特点，满足汽车轻量化选材的需要，力学性能和工艺性能满足GB/T 20564.2—2006的要求。

Description

一种500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及冶金板材生产技术领域，尤其涉及一种500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢及其制备方法。
背景技术
2018年我国汽车销量突破2323.7万辆，连续10年居全球第一，预计2025年汽车产量达到3500万辆。随着汽车产量的爆发性增长，环境和能源危机日益加剧，节能减排已成为汽车制造业面临的重大问题。运用现代技术和方法减轻零部件或者整车的重量，在保障安全等性能的前提下，通过减重来实现节能减排降耗目标已成为共识，汽车轻量化技术已成为当前汽车行业的发展潮流。
冷轧双相钢由铁素体和马氏体两相组成，以相变强化为基础，具有低屈强比、高的初始加工硬化速率、良好的强度和延性配合等特点，已发展成为一种汽车用高强度新型冲压用钢。500MPa级冷轧双相钢在汽车结构件和覆盖件应用方面：相比低合金高强钢、碳素结构钢以及烘烤硬化钢，在相同强度级别的前提下，钢板更薄，为汽车轻量化减重效果更明显，且成形后具有较高的屈服强度，使零件具有较好的抗凹性能；生产方面：不需添加Nb、Ti、Mo等贵金属，可降低生产成本。因此500MPa级冷轧双相钢是汽车覆盖件和普通结构件实现轻量化的较佳选材。
目前，500MPa级冷轧双相钢研究较少。河北钢铁股份有限公司邯郸分公司生产的470MPa级冷轧双相钢(470MPa级冷轧带钢及其生产方法，申请号201410530367.4)成分设计中含Nb元素和Ti元素，Nb和Ti合金昂贵，且Nb含量较高(0.050％)，增加吨钢成本，本发明成分设计不加昂贵金属Nb和Ti，可降低生产成本；河北钢铁股份有限公司邯郸分公司生产的500MPa冷轧双相钢(500MPa级冷轧双相钢及其生产方法，申请号201410536158.0)化学成分设计含Si(0.35％)和Mn(1.45％)较高，增加吨钢成本，且Si含量高易造成钢带表面氧化铁皮难以去除，增加酸洗难度，钢带表面质量较难控制，Mn含量高影响钢带焊接性能。本发明化学成分采用低Si设计，且Mn含量较低，不仅可以降低生产成本，而且钢带表面质量较易控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢及其制备方法，本发明的冷轧双相钢具有低屈强比、高的初始加工硬化速率、良好的强度和延性匹配等特点，满足汽车轻量化选材的需要，力学性能和工艺性能满足GB/T20564.2—2006的要求。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢，包括如下质量百分比的含量：C：0.06～0.08％，Si：0.05～0.10％，Mn：1.30～1.40％，P：≤0.010％，S：≤0.005％，Alt：0.020～0.060％，Cr：0.020～0.030％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分比的含量：C：0.080％，Si：0.05％，Mn：1.40％，P：0.009％，S：0.002％，Alt：0.040％，Cr：0.024％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分比的含量：C：0.071％，Si：0.10％，Mn：1.36％，P：0.007％，S：0.005％，Alt：0.035％，Cr：0.025％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分比的含量：C：0.0681％，Si：0.07％，Mn：1.316％，P：0.005％，S：0.002％，Alt：0.050％，Cr：0.022％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢的制备方法，包括：
S1、冶炼—连铸生产工艺流程：铁水预处理—转炉—LF精炼—铸机，供铸机钢水成分为C：0.06～0.08％，Si：0.05～0.10％，Mn：1.30～1.40％，P：≤0.010％，S：≤0.005％，Alt：0.020～0.060％，Cr：0.020～0.030％；
S2、热轧生产工艺流程：铸坯加热—粗轧—精轧—卷取；所述铸坯出炉温度1210±20℃，所述粗轧采用3+3模式2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧，中间坯厚度40～45mm；所述精轧的开轧温度1010±30℃，所述精轧的终轧温度为860±20℃，热轧钢带厚度4.0mm；冷却采用层流冷却设备，前部冷却模式，冷却速度为20±5℃/s，卷取温度为650±20℃；
S3、酸洗冷轧工艺流程：将热轧带钢经i-BOX技术盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，经过5机架冷轧机冷轧，冷轧压下率为65％，轧至目标厚度；
S4、连续退火工艺流程：将冷硬卷钢带开卷后加热至810±20℃，保温80～120S，以3～5℃/s的速度冷至680±20℃,然后以大于45℃/s的冷却速度冷却至280±20℃，过时效处理400～500S后终冷至150℃，空冷至室温。
进一步的，所述S3中目标厚度为1.4mm。
进一步的，所述S4中过时效处理时间为440S。
进一步的，所述S2中精轧开轧温度1030℃，精轧终轧温度为879℃。
进一步的，所述S2中精轧开轧温度1030℃，精轧终轧温度为875℃。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明的冷轧双相钢的显微组织为铁素体+马氏体，马氏体体积分数为12％～15％，晶粒度约11.5级，具有低屈强比、高的初始加工硬化速率、良好的强度和延性匹配等特点，满足汽车轻量化选材的需要，力学性能和工艺性能满足GB/T 20564.2—2006的要求。同时，本发明合金成本低，制备方法简单，适合工业化生产。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例1的显微组织图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作更详细的描述。实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。
实施例1
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1630℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1560℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为20℃，之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1225℃，加热时间为220min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1020℃，精轧终轧温度为860℃，成品厚度4.0mm。层流冷却采用前部冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到650℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为65％，轧至目标厚度1.4mm。冷硬卷连续退火在具有HGJC功能的连续立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为120m/min，均热温度805℃，均热时间120S，快冷开始温度675℃，快冷冷速45℃/S，过时效温度280℃，过时效时间440S，终冷温度150℃，平整延伸率0.8％。最后进行产品性能检测。
图1为制备的产品的显微组织图，其为铁素体+马氏体，马氏体体积分数为12％～15％，晶粒度约11.5级。
实施例2
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1610℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1560℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为22℃，之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1228℃，加热的时间为231min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1030℃，精轧终轧温度为875℃，成品厚度4.0mm。层流冷却采用前部冷却，冷却速度25℃/s，钢带温度降低到650℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为65％，轧至目标厚度1.4mm。冷硬卷连续退火在具有HGJC功能的连续立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为150m/min，均热温度815℃，均热时间100S，快冷开始温度682℃，快冷冷速48℃/S，过时效温度291℃，过时效时间400S，终冷温度150℃，平整延伸率0.8％。最后进行产品性能检测。
实施例3
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1640℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1560℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为29℃，之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1220℃，加热的时间为230min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1030℃，精轧终轧温度为879℃，成品厚度4.0mm。层流冷却采用前部冷却，冷却速度23℃/s，钢带温度降低到650℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为65％，轧至目标厚度1.4mm。冷硬卷连续退火在具有HGJC功能的连续立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度140m/min，保温温度820℃，保温时间108S，快冷开始温度680℃，快冷冷速55℃/S，过时效温度278℃，过时效时间460S，终冷温度150℃，平整延伸率0.8％。最后进行产品性能检测。
表1本发明实施例1～3的化学成分(wt％)
实施例 C Si Mn P S Alt Cr
1 0.080 0.05 1.40 0.009 0.002 0.040 0.024
2 0.071 0.10 1.36 0.007 0.005 0.035 0.025
3 0.068 0.07 1.31 0.005 0.002 0.050 0.022
对本发明实施例1～3的钢卷进行力学性能检验，检验结果见表2。
表2本发明实施例1～3的钢卷的力学性能
由表2数据可知，本发明一种500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢力学性能和工艺性能符合GB/T 20564.2—2006的要求。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢，其特征在于，包括如下质量百分比的含量：C：0.06～0.08％，Si：0.05～0.10％，Mn：1.30～1.40％，P：≤0.010％，S：≤0.005％，Alt：0.020～0.060％，Cr：0.020～0.030％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢，其特征在于，包括如下质量百分比的含量：C：0.080％，Si：0.05％，Mn：1.40％，P：0.009％，S：0.002％，Alt：0.040％，Cr：0.024％，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢，其特征在于，包括如下质量百分比的含量：C：0.071％，Si：0.10％，Mn：1.36％，P：0.007％，S：0.005％，Alt：0.035％，Cr：0.025％，其余为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢，其特征在于，包括如下质量百分比的含量：C：0.0681％，Si：0.07％，Mn：1.316％，P：0.005％，S：0.002％，Alt：0.050％，Cr：0.022％，其余为Fe及不可避免的杂质。
5.一种500MPa级汽车轻量化冷轧双相钢的制备方法，其特征在于，包括：
S1、冶炼—连铸生产工艺流程：铁水预处理—转炉—LF精炼—铸机，供铸机钢水成分为C：0.06～0.08％，Si：0.05～0.10％，Mn：1.30～1.40％，P：≤0.010％，S：≤0.005％，Alt：0.020～0.060％，Cr：0.020～0.030％；
S2、热轧生产工艺流程：铸坯加热—粗轧—精轧—卷取；所述铸坯出炉温度1210±20℃，所述粗轧采用3+3模式2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧，中间坯厚度40～45mm；所述精轧的开轧温度1010±30℃，所述精轧的终轧温度为860±20℃，热轧钢带厚度4.0mm；冷却采用层流冷却设备，前部冷却模式，冷却速度为20±5℃/s，卷取温度为650±20℃；
S3、酸洗冷轧工艺流程：将热轧带钢经i-BOX技术盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，经过5机架冷轧机冷轧，冷轧压下率为65％，轧至目标厚度；
S4、连续退火工艺流程：将冷硬卷钢带开卷后加热至810±20℃，保温80～120S，以3～5℃/s的速度冷至680±20℃,然后以大于45℃/s的冷却速度冷却至280±20℃，过时效处理400～500S后终冷至150℃，空冷至室温。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S3中目标厚度为1.4mm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S4中过时效处理时间为440S。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2中精轧开轧温度1030℃，精轧终轧温度为879℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2中精轧开轧温度1030℃，精轧终轧温度为875℃。
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