CN110512146A - 一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢及其生产方法 - Google Patents

一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢及其生产方法，其原料化学成分质量百分比(％)为：C 0.04～0.07％；Si≤0.03％；Mn 0.9～1.3％；P≤0.015％；S≤0.003％；Cr 0.1～0.5％；Nb 0.01～0.05％；Mo 0.1～0.5％；Ti 0.03～0.09％；Al 0.1～1.0％；其余是Fe及不可避免杂质。所述具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢的生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、平整和酸洗。本发明生产出来的带钢微观金相组织为铁素体+贝氏体，其中贝氏体组织所占体积比5～15％，该带钢抗拉强度≥780MPa，扩孔率λ≥60％，延伸率A80≥14％，具备优异的带钢表面质量。

Description

一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢及其生产 方法
技术领域
本发明涉及一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢及其生产方法，属于热轧酸洗带钢生产工艺技术领域。
背景技术
近些年来，随着汽车行业的发展，乘用车对轻量化、安全性和燃油的经济性要求越来越高，采用高强度钢和先进高强度钢是适应汽车工业发展的必然趋势。800MPa级别高扩孔钢作为先进高强钢中的一个钢种，以其高强度、高扩孔性能，已被广泛地用于制造乘用车轮辐、副车架上下板、三角臂等核心零部件。以三角臂为例，由于零件形状较为复杂，除了要求较高的延伸率外，在零件关键位置有较大的扩孔及翻边，对扩孔成形性要求较高，采用普通高强钢易于出现扩孔开裂现象，而高扩孔钢可解决该问题。
现有800MPa热轧酸洗高扩孔钢生产技术中，为了获得超高的强度，常常添加较高含量的C、Si元素，存在带钢的扩孔性能不佳、表面质量等级不高、扩孔率及延伸率降低的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢及其生产方法。
本发明第一方面提供了一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢，原料的化学成分包括：以质量百分比计，C 0.04～0.07％；Si≤0.03％；Mn 0.9～1.6％；P≤0.015％；S≤0.003％；Nb 0.01～0.05％；Mo 0.1～0.5％；Ti 0.03～0.09％；Al 0.1～1.0％；其余是Fe及不可避免的杂质。
本发明第二方面提供了上述具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢的生产方法，步骤包括：
(1)将铁水预处理后，经过转炉冶炼、精炼获得上述成分的钢水后连铸获得板坯；
(2)将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板；
(3)将所述热轧板进行分阶段冷却，冷却后卷取成热轧卷；
(4)将所述热轧卷经平整、酸洗后获得成品。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：由于较高的C元素引起碳化物增多不利于带钢的扩孔性能，添加较高含量的Si元素后可减弱碳化物的不利因素，但生成的铁橄榄石(2FeO-SiO2)氧化铁皮而难以去除，难于获得较高等级表面质量的热轧酸洗带钢，且较高的C、Mn元素易于引起带状组织，降低扩孔率及延伸率。本发明对热轧酸洗扩孔钢成分进行设计，在保证较高强度的基础上，提高产品延伸率、成形性能及扩孔性能，得到的钢带表面质量优秀。
本发明根据成分体系设计了匹配的热轧、冷却、平整、酸洗工艺，所得热轧酸洗带钢抗拉强度≥780MPa，扩孔率λ≥60％，延伸率A80≥14％，表面质量可达FB级，在作为汽车构件应用时具备更高的性能，具有良好的实际应用前景。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。例如，本发明所述室温是指10～35℃的温度。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明第一方面提供了一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢，原料的化学成分包括：以质量百分比计，C 0.04～0.07％；Si≤0.03％；Mn 0.9～1.6％；P≤0.015％；S≤0.003％；Nb 0.01～0.05％；Mo 0.1～0.5％；Ti 0.03～0.09％；Al 0.1～1.0％；其余是Fe及不可避免的杂质。
以下是本发明所涉及的主要组分的作用及其限定说明：
碳：碳是奥氏体元素，碳含量的高低很大程度地决定了钢板的抗拉强度级别，是影响碳当量很重要的指标。本发明中将C元素的含量控制在0.04～0.07％，较低的C元素含量保证钢种较高延伸率及塑性。
锰：锰提高钢的淬透性，推迟珠光体转变且降低贝氏体转变温度，使钢的组织亚结构细化。因此，本发明采用0.9～1.3％的Mn含量，在保障产品抗拉强度的前提下，具有良好的成形性。
铌：本发明利用微合金元素铌促进铁素体晶粒的细晶强化，有助于缩小贝氏体/铁素体基体之间的强度差，从而改善钢材的延伸凸缘性。本发明中将Nb元素的含量控制在0.01～0.05％。
铝：铝不溶于渗碳体，且强烈阻止奥氏体中及贝氏体相变过程中渗碳体的析出，对于提升扩孔率及表面质量有显著作用。本发明将Al含量限定在0.1～1.0％。
硅：硅有一定的强化作用但恶化酸洗后表面质量，本发明将Si含量限定在≤0.03％。
磷：钢中磷一般固溶在铁素体中，有很强的固溶强化作用，用来提高钢的强度，降低钢的韧性，但过高含量的P对焊接性能不利，是有害元素，故应尽量减少磷含量，本发明中P的含量≤0.015％。
硫：硫含量和硫化物的形态是影响成形性的主要因素，硫化物的数量越多，尺寸越大，对扩孔性能性能越不利，因此本发明中产品S含量实际控制水平未进行严格限制，本发明中S含量≤0.003％。
优选的，所述热轧酸洗带钢的内部显微组织为铁素体+贝氏体。
更加优选的，所述热轧酸洗带钢的内部显微组织由体积分数为85～95％铁素体和5-15％贝氏体组成。
优选的，上述比例的组织类型可保证所述热轧酸洗带钢抗拉强度≥780MPa，扩孔率λ≥60％，延伸率A80≥14％，带钢表面质量可达FB级。
本发明第二方面提供了上述具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢的生产方法，步骤包括：
(1)将铁水预处理后，经过转炉冶炼、精炼获得上述成分的钢水后连铸获得板坯；
(2)将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板；
(3)将所述热轧板进行分阶段冷却，冷却后卷取成热轧卷；
(4)将所述热轧卷经平整、酸洗后获得成品。
根据本发明所述热轧酸洗带钢的生产方法，在步骤(2)中，在所述精轧时采用恒速轧制，所述热轧板厚度规格变化范围控制在1.8～5.5mm，轧制速度因厚度变化，控制在5～11m/s。轧制速度的变化主要是保证在目标温度点下，保证带钢顺利通过轧机，由精轧入口温度与终轧温度的差别来定的。
根据本发明所述热轧酸洗带钢的生产方法，在步骤(2)中，所述粗轧终止温度控制为1020～1080℃，所述精轧终止温度控制为850～910℃。温度过高易于形成针状铁素体，塑性差；而温度过低则容易形成拉长的铁素体晶粒或者进入γ+α两相区。将粗轧终止温度控制在1020～1080℃，所述精轧终止温度控制为850～910℃。，该温度区间即可保证钢板具有良好的强度、扩孔率及延伸率匹配。
根据本发明所述热轧酸洗带钢的生产方法，在步骤(3)中，所述分阶段冷却包括将所述热轧板先快速冷却至640～700℃，然后再进行3～8s的空冷，最后再进行水冷至400～480℃。640～700℃为铁素体(α)相的快速形核区，快速冷却至该温度点利于铁素体相的形核，而3～8s的空冷时间保证铁素体相具有足够的长大时间，400～480℃冷却温度是为了形成贝氏体组织，温度过高易于形成珠光体，过低易于形成马氏体等组织。
根据本发明所述热轧酸洗带钢的生产方法，在步骤(4)中，先将所述热轧卷冷却至室温然后再进行平整，平整延伸率控制在1～3％。
根据本发明所述热轧酸洗带钢的生产方法，在步骤(4)中，经过平整后的所述热轧卷进行酸洗时的运行速度控制在60～100m/min。酸洗速度过低易于造成过酸洗，速度过快易于造成欠酸洗，不能满足带钢表面FB级表面质量要求。
本发明提供的具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢及其生产方法，通过对化学成分的控制及轧制、酸洗工艺参数的控制，使得生产出来的带钢微观金相组织为铁素体+贝氏体，其中贝氏体组织所占体积比5-15％，该带钢抗拉强度≥780MPa，扩孔率λ≥60％，延伸率A80≥14％，具备优异的带钢表面质量。
下面将结合具体实施例对本申请提供的一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢及其生产方法进行详细说明。
实施例1
本发明实施例提供了一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢，其化学成分按照重量百分数计为：C 0.05％、Si 0.03％、Mn 1.2％、P 0.011％、S 0.003％、Nb0.02％、Mo 0.2％、Ti 0.05％、Al 0.5％，其余是Fe及不可避免杂质。
其生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、平整和酸洗。其中，粗轧终止温度控制为1050℃，精轧终止温度控制为860℃；精轧轧制速度控制在10m/s；轧后采用分阶段冷却工艺，精轧后的热轧板快速冷却至660℃，然后再进行5s的空冷，最后再进行水冷至420℃。将冷却至室温的带钢进行平整，控制带钢延伸率1.5％。酸洗时采用浅槽紊流式酸洗，带钢运行速度100m/min。酸洗后带钢表面颜色为灰白色，再经过烘干、双面静电喷涂防锈油后卷取、包装后成为成品，生产出具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢。
本实施例最终生产出来的带钢微观金相组织为铁素体+贝氏体，其中贝氏体组织所占体积比为10％，该带钢抗拉强度为805MPa，扩孔率λ为68％，延伸率A80为17％，表面质量为FB级。
实施例2
本发明实施例提供了一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢，其化学成分按照重量百分数计为：C 0.04％、Si 0.02％、Mn 1.1％、P 0.012％、S 0.002％、Nb0.04％、Mo 0.4％、Ti 0.03％、Al 0.6％，其余是Fe及不可避免杂质。
其生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、平整和酸洗。其中，粗轧终止温度控制为1060℃，精轧终止温度控制为880℃；精轧轧制速度控制在8m/s；轧后采用分阶段冷却工艺，精轧后的热轧板快速冷却至680℃，然后再进行8s的空冷，最后再进行水冷至450℃。将冷却至室温的带钢进行平整，控制带钢延伸率1.0％。酸洗时采用浅槽紊流式酸洗，带钢运行速度80m/min。酸洗后带钢表面颜色为灰白色，再经过烘干、双面静电喷涂防锈油后卷取、包装后成为成品，生产出具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢。
本实施例最终生产出来的带钢微观金相组织为铁素体+贝氏体，其中贝氏体组织所占体积比为12％，该带钢抗拉强度为820MPa，扩孔率λ为65％，延伸率A80为16％，表面质量为FB级。
实施例3
本发明实施例提供了一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢，其化学成分按照重量百分数计为：C 0.05％、Si 0.02％、Mn 1.3％、P 0.010％、S 0.001％、Nb0.05％、Mo 0.3％、Ti 0.06％、Al 0.7％，其余是Fe及不可避免杂质。
其生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、平整和酸洗。其中，粗轧终止温度控制为1070℃，精轧终止温度控制为870℃；精轧轧制速度控制在9m/s；轧后采用分阶段冷却工艺，精轧后的热轧板快速冷却至660℃，然后再进行6s的空冷，最后再进行水冷至480℃。将冷却至室温的带钢进行平整，控制带钢延伸率2.0％。酸洗时采用浅槽紊流式酸洗，带钢运行速度90m/min。酸洗后带钢表面颜色为灰白色，再经过烘干、双面静电喷涂防锈油后卷取、包装后成为成品，生产出具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢。
本实施例最终生产出来的带钢微观金相组织为铁素体+贝氏体，其中贝氏体组织所占体积比为8％，该带钢抗拉强度为805MPa，扩孔率λ为62％，延伸率A80为15％，表面质量为FB级。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢，其特征在于：原料的化学成分包括：以质量百分比计，C 0.04～0.07％；Si≤0.03％；Mn 0.9～1.3％；P≤0.015％；S≤0.003％；Nb 0.01～0.05％；Mo 0.1～0.5％；Ti 0.03～0.09％；Al0.1～1.0％；其余是Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢，其特征在于：所述热轧酸洗带钢的内部显微组织为铁素体和贝氏体。
3.如权利要求2所述的具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢，其特征在于：所述热轧酸洗带钢的内部显微组织由体积分数为85-95％铁素体和5-15％贝氏体组成。
4.如权利要求1所述的具有优异综合性能的超高强度热轧酸洗扩孔钢，其特征在于：所述热轧酸洗扩孔钢的抗拉强度≥780MPa，扩孔率λ≥60％，延伸率A80≥14％，表面质量为FB级。
5.权利要求1所述具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢的生产方法，步骤包括：
(1)将铁水预处理后，经过转炉冶炼、精炼获得权利要求1所述成分的钢水后连铸获得板坯；
(2)将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板；
(3)将所述热轧板进行分阶段冷却，冷却后卷取成热轧卷；
(4)将所述热轧卷经平整、酸洗后获得成品。
6.如权利要求5所述的具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢的生产方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述精轧采用恒速轧制，所述热轧板厚度规格变化范围控制在1.8～5.5mm，轧制速度控制在5～11m/s。
7.如权利要求5所述的具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢的生产方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述粗轧终止温度控制为1020～1080℃，所述精轧终止温度控制为850～910℃。
8.如权利要求5所述的具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢的生产方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述分阶段冷却包括将所述热轧板先冷却至640～700℃，然后再进行3～8s的空冷，最后再进行水冷至400～480℃。
9.如权利要求5所述的具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢的生产方法，其特征在于：在步骤(4)中，先将所述热轧卷冷却至室温然后再进行平整，平整延伸率控制在1～3％。
10.如权利要求5所述的具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢的生产方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述热轧卷进行酸洗时的运行速度控制在60～100m/min。
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