CN113846272B - 一种1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢的热轧制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种1700MPa级高Cr‑Si薄规格热成形钢的热轧制备方法。针对现有技术中存在的热成形用钢板需要加入冷轧才能制备，需要镀层才能进行热成形的问题，本发明提供一种低成本的1700MPa级高Cr‑Si合金化免镀层热成形钢，且提出了具有该成分的薄规格免镀层热成形钢的热轧制备方法。本发明的热成形钢制备工艺简单、成本低，制成的热成形钢组织均匀、力学性能和抗高温氧化性能优异。

Description

一种1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢的热轧制备方法

技术领域

本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢的热轧制备方法。

背景技术

安全、环保、节能是当前汽车制造业发展的主题，采用高强度钢板制造的车身不仅可以有效减轻车身重量、降低油耗，还可以提高汽车的安全性和舒适性，是同时实现车体轻量化和提高碰撞安全性的最佳途径。随着汽车用先进高强钢强度的提高，塑性变形范围变窄，冲压力增大，零件成形回弹严重，尺寸和形状稳定性变差，对材料的成形性和焊接性造成不利影响，导致常规冷冲压成形非常困难，提高了汽车制造企业的加工难度和制造成本。而热成形技术通过将超高强钢室温下恶化的冷成形性转化为高温状态良好的热加工性能，可解决高强度钢冷成形回弹等问题。据乘用车市场信息联席会报告数据，2018年国内全年销售乘用车数量为2352.9万辆，每辆白车身用钢量约为700kg，热成形零件重量占比约15%，热成形钢用量总计达240余万吨。

现商业化稳定生产和技术最成熟的热成形钢为1500MPa（22MnB5）级和1800MPa（30MnB5）级Mn－B系列钢板。热成形钢在欧美车形上应用的比例较高，一般可达10％～20％。2015款沃尔沃XC90GenⅠ和XC90GenⅡ两款汽车车身采用多个热成形零件，分别占白车身总质量的7％和38％。研究表明，使用1500MPa（抗拉强度）级别的热成形钢取代800MPa级别的钢，可实现汽车车身20％以上的减重；若抗拉强度达到2000MPa，可进一步减重约13％。

热成形技术解决了复杂零件的冲压开裂、回弹严重及尺寸精度差等问题，其冲压成形的零件具有强度高、尺寸精度高、成形质量好、焊接性良好、可避免高强度钢冷成形的回弹问题等优点，因此在汽车轻量化用材中，热成形零件越来越受到重视。且热成形技术在汽车领域的使用，可有效保证在实现轻量化的同时，保持着良好的碰撞性能。根据钢板镀层分类，目前商业用热成形钢主要分为Al-Si镀层钢和无镀层钢，其中Al-Si镀层的主要作用是阻止奥氏体化过程中钢板表面脱碳和氧化，而且该镀层能够隔离钢板基体与外界环境，因此具有一定的防腐蚀作用，但Al-Si镀层的存在也阻碍了氢的扩散而常造成镀层开裂，并引发氢脆，且在热成形过程中会发生沾辊，导致辊道寿命降低，提高生产成本。而裸板在热冲压过程中表面易形成黑色氧化层，严重影响后续焊装质量及焊接强度，需进行抛丸处理，但抛丸易变形，且耐腐蚀性差。为保证门环精度，后续需持续优化抛丸工艺，确保门环量产精度及一致性。

由于中国汽车产量的持续攀升，轻量化节能减排的要求以及严格的汽车安全法规，为热冲压成形产品提供了广阔的市场，并由此为热成形钢和热冲压成形设备等提供了巨大的商机。但热冲压成形零部件存在着韧性不足以及潜在的氢致延迟断裂问题也不可忽视。

现有薄规格热成形用钢板均为热轧后附加冷轧工序生产，而这类1500MPa级或1500MPa以上级别的热成形钢由于合金含量高、淬透性强，因此冷轧过程中轧制力大，甚至超出冷轧机组上限，而采用中间退火加二次冷轧的复杂工序，常引起钢板边裂，板形不良等问题，大幅提高生产成本，降低生产效率与产品合格率。如果能够开发具有自主知识产权的直接热轧薄规格热成形用钢而免去冷轧工序，不但具有低成本和高效率的优势，而且大幅提高产品的质量与合格率。“以热代冷”方法制备热成形钢的合金成分设计与控轧控冷工艺对于热成形后的终态组织性能至关重要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种低成本的1700MPa级高Cr-Si合金化免镀层热成形钢，且提出了具有该成分的薄规格免镀层热成形钢的热轧制备方法。

本发明的1700MPa级高Cr-Si免镀层热成形钢抗高温氧化性能好，高温成形时表面无氧化皮或只形成极薄的氧化皮，因此一方面不需要镀层即可进行热成形，免去了镀层材料费，还能避免Al-Si镀层钢板的焊接难题及氢脆和镀层开裂问题，另一方面热成形后也不需要像其他裸板热成形钢那样进行喷丸处理，可以有效地在热成形后保证零件的尺寸精度。另外，本发明的免镀层热成形钢韧性良好，还能免去现有的热成形钢制备必有的冷轧工序，工艺简单，大大降低了成本。

本方法的技术方案为：

一种高Cr-Si合金化1700MPa级热轧免镀层热成形钢，与传统Al-Si镀层的22MnB5热成形钢合金成分体系不同，所使用高Cr-Si合金化热成形钢的化学成分（质量%）为：C：0.15~0.35%，Mn：0.8~3.2%，Si：0.8~2.8%，S：＜0.01%，P：＜0.015%，Al：0.01~0.05%，Cr：1.5~3.9%，Nb：0.01~0.05%，V：0.01~0.05%，Ti：0.01~0.03%，Cu：0.05~0.15%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

这种化学成分采用的是高Cr-Si合金化钢并复合添加少量微合金化元素。C是奥氏体稳定化元素，C与微合金化元素结合能够起到析出强化的作用，但是过高含量的C恶化焊接性能，因此采用碳的质量百分比为0.15~0.35%。Mn可显著增加淬透性，但高锰含量提高碳当量，恶化焊接性能，而且降低热成形过程的抗高温氧化性能，因此采用锰的质量百分比为0.8~3.2%。Cr能够显著提高淬透性，细化淬火马氏体板条，而且Cr能够大幅提高热成形过程的抗高温氧化性能，从1700MPa级热成形钢性能与合金成本考虑，采用铬的质量百分比为1.5~3.59%。Si能够起到固溶强化的作用，而且Si可有效抑制粗大碳化物形成，Si也具有增强抗高温氧化作用，过多含量的Si引发脆性，因此采用硅的质量百分比为0.8~2.8%。Nb在控制轧制过程中抑制奥氏体再结晶，可显著细化高温奥氏体晶粒，实现热轧代替冷轧工艺的作用，Nb含量过高恶化连铸坯表面质量，因此采用铌的质量百分比为0.01~0.05%。V可以细化淬火马氏体板条，而且V与Nb共同析出相起到沉淀强化作用，而且析出相可提高抗氢脆性能，因此钒的质量百分比为0.01~0.05%。Ti的作用为细化原奥氏体晶粒，微量的Ti固定N原子形成析出相，抑制焊接粗晶热影响区奥氏体晶粒的异常长大，因此采用钛的质量百分比为0.01~0.03%。Cu能够提高耐腐蚀性能，过高的Cu引发脆性，因此采用铜的质量百分比为0.05~0.15%。Al主要用来脱氧和细化晶粒, 一定程度上提高钢的组织性能均匀性，因此采用铝的质量百分比为0.01~0.05%；S、P为试验钢中杂质元素，应控制在一定范围内。

本发明还提出一种1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢的热轧制备方法，将上述成分的钢连铸坯仅通过热轧，制备成热轧钢板，进而制备成热成形钢，包括以下步骤：

步骤1：将钢连铸坯在加热炉内加热至1150~1300℃并保温1~2.5h，经过一次除鳞，除去炉生氧化铁皮，进行粗轧和精轧：粗轧开轧温度为1100~1300℃，经约6个道次粗轧，总压下率为80~90%，获得的粗轧中间坯厚度为30~45mm；在精轧前除去次生氧化铁皮，进行约7个道次的精轧，精轧获得1.5~4.5mm厚的钢带，精轧开轧温度和终轧温度分别为1000~1090℃和880~950℃；

步骤2：精轧结束后以5~30℃/s的冷却速率水冷至550~750℃，该温度范围（550~750℃）也为卷取的初始温度，在卷取初始温度对钢带进行卷取，随后空冷至室温，获得热轧钢板。热轧并卷取后的热轧钢板为1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形用热轧供货态板（下文简称为“热轧供货态板”或“热轧钢板”），其显微组织为铁素体、珠光体、贝氏体以及少量碳化物。

本发明采用上述“以热代冷”方式制备薄规格（本发明的薄规格具体指1.5~4.5mm厚）热成形用热轧供货态钢板，主要是依靠控轧控冷过程形成的初始组织细化对热成形过程的组织遗传性作用，采用控制轧制与Nb微合金化相结合，实现轧态原奥氏体晶粒的调控，随后控制水冷速率，一方面避免空冷过程初始氧化铁皮的形成，另一方面抑制粗大高温铁素体的产生，同时可以为随后卷取过程组织相变提供大量的形核点。选择适当的卷取温度，避免低温卷取大量马氏体形成而产生高残余应力，影响开卷裁剪后的板形问题。可调控卷取初始温度范围获得不同比例的铁素体、珠光体、贝氏体组织及一定含量的碳化物组合。因此，通过调控中间坯厚度、控轧控冷工艺参数、卷取制度等工艺参数，实现了本发明中1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形用热轧钢板的“以热带冷”方式的制备，免去了其他种类的热成形用钢板在制备时所必需的冷轧过程。

步骤3：之后对所述1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形用热轧态供货板进行热冲压成形，即可获得1700MPa级高Cr-Si薄规格免镀层热成形钢。

本发明还提出了一种步骤3中热冲压成形的具体工艺，主要包括以下步骤：

步骤3.1：将所述热轧供货态板开卷和拉矫后，放入880~980℃的加热炉中，炉内气氛为空气、氮气或氮气加甲烷，随后在炉中保温2~15min；

步骤3.2：转移过程：将钢板在空气中转移至热冲压成形压力机，转移过程为5~18s，转移后温度为720~860℃；

步骤3.3：热冲压成形处理：钢板在内部带有冷却***的模具内热冲压成形，并处于保压状态，压强为3~25MPa，随后以15～200℃/s的模具冷却速度淬火冷却至200℃（马氏体完成温度）以下，获得要制备的1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢产品。模淬后热成形钢的显微组织为马氏体和1~8%的残余奥氏体，屈服强度为1080~1410MPa，抗拉强度为1565~1790MPa，延伸率为8.3~13.1%，弯曲角可达到40-67°，表面氧化铁皮厚度0.2~0.9 μm。

还可以在步骤3.3之后加入下述烘烤步骤：

步骤3.4：烘烤过程：

将钢板放入170℃的热处理炉中保温20min，提高屈服强度，略微降低抗拉强度，同时也会提高弯曲角和延伸率。

本发明中的热轧钢板在通过上述方法进行热成形之后制成的热成形钢氧化皮较薄，为0.2~0.9μm。不需要在进行热成形之前对热轧钢板进行镀层处理，可以直接对裸板进行热冲压成形，热成形之后的裸板也不需要喷丸去氧化皮的步骤。

另外，在进行步骤3.1之前，可以加入如下的热轧钢板的罩式退火（罩退）过程：

将热轧钢板进行罩式退火，罩式退火过程采用氢气气氛，使温度从室温加热至245～400℃温度区间，加热速度平均为120~200℃/h；而后再加热至保温目标温度650～770℃，加热速度平均为42~48℃/h；在保温目标温度保温8～12h；从保温目标温度随炉冷却到300～500℃；随后快速冷却到出炉温度100℃，冷却速度平均为25~42℃/h；冷却到100℃时出炉。

罩式退火具有以下好处：

1、钢板利用率高，总成材率高。由于卷取后热轧钢板（亦可称为钢卷或带钢）的通宽、头尾性能波动大，造成开卷瓢曲，罩退大幅提高整卷热轧钢板的均匀性，降低了边部、头尾材料损耗，提高了热轧钢板落料利用率以及热成形后钢板的总成材率。

2、制备工艺流程简单，容易实现工业化。一般冷轧高强钢生产线已具备罩式退火炉，无需进行生产线改造升级，工艺流程控制操作简单，容易实现工业化生产；

3、罩式退火的高温氢气还原作用产生一定厚度的脱碳层而提高热成形钢的弯曲角。因此通过引入罩退过程，并调控罩退工艺参数，可以增强所述热轧钢板和最后制成的热成形钢的综合力学性能与工艺稳定性。

加入罩退工艺后，最后制得的热成形钢具有高组织性能均匀性。罩退后钢卷的宽度方向、头尾与卷心经热成形后综合力学性能波动很小；罩退前钢卷边部的屈服强度为800～1000 MPa之间，抗拉强度为1000～1500 MPa，延伸率为7.5～15.5%；中部的屈服强度为500～600 MPa，抗拉强度为600～800 MPa，延伸率为10.5～25.5%。罩退后钢卷边部的屈服强度为450～700 MPa之间，抗拉强度为550～800 MPa，延伸率为9.5～22.5%；中部的屈服强度为420～600 MPa，抗拉强度为530～800 MPa，延伸率为10.5～27.5%。经过罩退处理后，热轧钢板边部强度得到大幅下降并与中部性能基本相当，热轧钢板通宽方向的性能变得均匀。

4、所述热成形钢弯曲性能优异。经高温氢气条件下长时间罩退钢板表面形成脱碳层，提高热成形后钢板的弯曲性能，使弯曲角提高，可达到大于60°。另外，罩退过程表面形成的预氧化层增强钢板热成形过程的抗高温氧化能力，经过罩退的热轧钢板，在热成形后表面氧化铁皮厚度仅为0.2~0.9μm左右。

5、大幅提高酸洗穿带过程的焊接性能。在热轧钢板进行热成形之前，可能还需要对氧化铁皮进行酸洗处理，而酸洗的关键环节在于穿带的焊接过程，当钢卷头尾、边部由于快冷却速率与高淬透性而强度过高而产生巨大的内应力时，激光拼焊过程难以实施，因此罩退工艺降低钢板的内应力而提高酸洗穿带过程的焊接性能。

热轧钢板表面具有氧化铁皮，因此本发明的热轧钢板在进行步骤3.1的开卷和拉矫之后，加热及后续的热成形之前，需要进行氧化铁皮的去除，优选的，在热成形之前将氧化铁皮厚度去除至不大于2μm。由于本发明在化学成分中加入了Cr、Si元素，钢板表面氧化铁皮更为致密，氧化铁皮与基体结合更为紧密，导致热轧后的热轧钢板的氧化铁皮去除难度较大，同时在本发明采用的热成形钢规避了Al-Si镀层使用的前提下，只是采用常规酸洗工艺可能难以达到后续热成形对氧化铁皮厚度的控制要求。因此本发明还提供一种化学方法和物理方法相结合的氧化铁皮去除工艺，在无Al-Si镀层的前提下,可完全满足后续热成形对氧化铁皮厚度的控制要求。该氧化铁皮去除工艺包括以下步骤：

（1）拉矫处理：由于本钢种含较高的Cr和Si含量，致使氧化铁皮较其他钢种更为致密且与基体结合更为紧密，故针对此钢种，需采用在酸洗前步骤3.1的拉矫过程，采用较大的拉矫延伸率以达到破鳞效果，为后续盐酸酸洗有效去除氧化铁皮提供条件，结合设备条件，根据热轧钢板的不同厚度，拉矫延伸率设定为0.5%～2.0%。

（2）盐酸酸洗：

盐酸酸洗分为三段，

第一段：盐酸浓度为60 g/L～150 g/L，酸液温度为60℃～95℃；

第二段：盐酸浓度为80 g/L～180 g/L，酸液温度为60℃～95℃；

第三段：盐酸浓度为100 g/L～200 g/L，酸液温度为60℃～95℃。

上述三段酸槽的铁离子浓度要求不大于150 g/L；

盐酸酸洗工艺速度15m/min～120m/min，盐酸酸洗后，进行漂洗和烘干；经过一次酸洗后，热轧钢板部分位置的表面氧化铁皮得到有效去除，但也有部分位置的氧化铁皮厚度为0.2μm～6μm之间，即经过一次酸洗后，热轧钢板表面氧化铁皮厚度未全部达到后续热成形对氧化铁皮厚度不大于2μm的要求。

（3）EPS（Eco Pickled Surface 生态清洗表面）处理：由于盐酸酸洗过程中，带钢会再次卷取，因此在EPS处理前，首先再次对带钢进行拉矫，以达到进一步改善板形和破鳞的作用，拉矫延伸率为0.2～2.0%，EPS处理工艺速度为10～60m/min。

为进一步有效去除热轧钢板表面的氧化铁皮，本钢种的氧化铁皮去除工艺在常规盐酸酸洗工艺的基础上增加一道EPS清洗工序，EPS工作原理为在EPS单元内，将特殊介质（钢砂+水+水基防锈剂）喷洒到待处理的钢板表面，达到有效去除钢板表面氧化铁皮的目的。水基防锈剂一方面对钢砂通过管路起到润滑作用，同时也能够去除处理过程中产生的浮沫，另外也能附着在已处理好的钢板表面，形成防锈保护膜，以防止钢板产生锈蚀。

EPS清洗的工艺速度根据经盐酸酸洗后热轧钢板表面氧化铁皮残留的具体情况确定，经EPS处理后的热轧钢板表面色泽均匀，氧化铁皮厚度达到后续热成形对氧化铁皮厚度不大于2μm的要求。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、成本低。一方面钢成分设计中没有添加Ni、Mo等昂贵合金元素，从源头上降低成本，另一方面工艺流程简单化，无冷轧、镀层工序，节约中间环节能源，从过程中降低成本。

2、制备工艺流程简单，容易实现工业化。生产工艺流程包含简单热轧、卷取、罩退、酸洗、热成形，与原先生产工艺对比免去了复杂的冷轧退火处理以及镀层工序，工艺流程控制操作简单，容易实现工业化生产，与现有的Al-Si镀层热成形钢相比传热快，生产效率高，无需考虑Al-Si镀层沾辊后零件表面破损和辊道清理的问题，通过调控加热炉气氛与热冲压压强即可获得高属性与提高表面质量的效果，容易实现工业化生产也防止热成形设备辊道的污染，降低了氢脆敏感性。

3、所述热成形钢成分组织均匀。采用热轧方法进行轧制，无冷轧常出现的带状组织，复合微合金化析出相能够细化原奥氏体晶粒并起到沉淀强化作用，而且Cr显著提高热成形后钢板的淬透性，获得均匀细小的马氏体组织。

4、所述热成形钢综合性能优越。热成形钢塑性优异，原奥氏体晶粒尺寸细小，在经过热成形的模淬后获得均匀的板条马氏体和一定含量的残余奥氏体，由于组织均匀性与残余奥氏体的TRIP效应，显著提高塑性；热成形后屈服强度为1080~1410MPa，抗拉强度为1565~1790MPa，延伸率为8.3~13.1%，弯曲角能达到60°以上。

5、所述热成形用热轧钢板裸板抗高温氧化能力优异。裸板经热成形后表面氧化铁皮厚度为0.2~0.9μm。

附图说明

图1为实施例1热轧卷取后的热轧钢板的SEM组织。

图2为实施例2热轧钢板经热成形后的SEM组织。

图3为实施例2热轧钢板经热成形后的SEM截面氧化铁皮形貌。

图4为实施例3中热轧钢板经盐酸酸洗+EPS清洗后的截面氧化铁皮形貌。

具体实施方式

本发明实施例中采用的控轧控冷设备为本钢热轧带钢生产线；

热成形设备为热冲压成形压力机；

本发明实施例中观测微观组织与截面氧化铁皮形貌采用的是Zeiss公司的Ultra55场发射扫描电子显微镜。

实施例1

制备厚度为1.5mm的1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形用热轧钢板，工艺步骤如下：

(1) 控轧控冷处理

合金坯料按重量百分比的化学组成为：C：0.30%，Mn：0.8%，Si：1.8%，S：0.005%，P：0.008%，Al：0.01%，Cr：3.0%，Nb：0.03%，V：0.01%，Ti：0.03%，Cu：0.05%，余量为Fe和其他不可避免的杂质；将上述组分的连铸坯随炉加热至1300℃并保温2.5 h；经过一次除鳞，除去炉生氧化铁皮，粗轧开轧温度为1170℃，经过6道次粗轧，所述粗轧的总压下率为87%，中间坯厚度为30.55mm；在精轧前除去次生氧化铁皮后，经7道次精轧成1.5mm厚的钢带，精轧每道次压下率分别为52.58%、45.80%、38.87%、33.62%、28.39%、19.98%、14.81%，精轧开轧温度和终轧温度分别为1085℃和880℃，热轧结束后以30℃/s的冷却速率水冷至卷取温度。

(2) 卷取处理

钢带卷取初始温度为680℃，随后缓慢空冷至室温，卷取后制成的热轧钢板显微组织为铁素体、珠光体、贝氏体以及少量碳化物。如图1所示。

实施例2

将实施例1中获得的热轧钢板进行开卷拉矫后，采用机械方法去除氧化铁皮，加热至930℃，保温350s，然后10s内快速转移至热冲压模具内热冲压成形，并处于保压状态，压强为20MPa，随后以150℃/s的冷却速度淬火至200℃以下，获得热成形钢，组织为马氏体与少量残余奥氏体组织，如图2所示。

对热成形钢进行力学性能实验，最终得到该热成形钢屈服强度1390MPa，抗拉强度1750MPa，延伸率8.5%，弯曲角65°。热轧钢板的裸板经热成形后表面氧化铁皮厚度为0.9μm左右，如图3所示，无需通过喷丸处理。

实施例3

将实施例1中获得的热轧钢板进行开卷拉矫，拉矫延伸率设定范围为1.0%；

第一段酸槽内的盐酸浓度：120 g/L±20 g/L，酸液温度为80±10℃，

第二段酸槽内的盐酸浓度：150 g/L±20 g/L，酸液温度为80±10℃，

第三段酸槽内的盐酸浓度：190 g/L±20 g/L，酸液温度为80±10℃；

铁离子浓度要求不大于100 g/L；

工艺速度60m/min。

经过盐酸酸洗后，热轧钢板边部和中部表面大部分位置的氧化铁皮已去除，个别边部位置的氧化铁皮厚度为0.7μm～1μm，个别中部位置的氧化铁皮厚度在0.7μm～4μm之间。

(2) EPS清洗

EPS单元投入2个；

拉矫延伸率：1.0%

工艺速度：50m/min；

经过EPS清洗后，如图4所示，热轧钢板表面氧化铁皮厚度为0μm～1μm，达到后续热成形对氧化铁皮厚度不大于2μm的要求，且表面色泽均匀。

按照与实施例2相同的方法对经酸洗+EPS清洗后去除了氧化皮的热轧钢板进行加热、保温、热冲压成形和退火。

与实施例2相比，本实施例除氧化皮的方式操作流程更加简单、省时。本钢种由于加入较多Cr、Si元素，热轧后的带钢表面氧化皮更为致密，氧化皮与基体结合更为紧密，导致热轧后的氧化皮去除难度较大，只采用盐酸酸洗或EPS清洗的单一工序，不能达到后续热成形对氧化皮厚度不大于2μm的要求。而经过盐酸酸洗+EPS清洗处理后，可以达到后续热成形对氧化皮厚度不大于2μm的要求。并且经过EPS处理，在保证氧化铁皮有效去除的前提下，可以根据客户要求生产出不同表面粗糙度（不同Ra值和更低Rz值）的EPS板卷材，且经EPS处理后钢板抗腐蚀性能获得提高。

实施例4

与实施例2基本相同，区别在于，热轧钢板（或者说钢卷）在开卷和热成形之前，进行了罩式退火处理。

罩式退火过程采用氢气气氛，使温度从室温加热至245℃，加热速度为123℃/小时；从245℃加热至保温温度680℃，加热速度为42.9℃/小时；在680℃保温9小时；从680℃随炉冷却到300℃；随后冷却到出炉温度100℃，冷却速度为26.7℃/小时；冷却到100℃时出炉。

罩退前后性能对比：

罩退前钢卷边部的屈服强度在852MPa之间，抗拉强度在1149MPa，延伸率为14.9%；中部的屈服强度在523MPa之间，抗拉强度在645MPa，延伸率为23.7%；

罩退后钢卷边部的屈服强度在677MPa之间，抗拉强度在729MPa，延伸率为19.5%；中部的屈服强度在506MPa之间，抗拉强度在603MPa，延伸率为24.5%。

所以经过680℃罩退处理后，热轧钢板边部强度得到大幅下降并与中部性能差距缩小，热轧钢板通宽方向的性能均匀性得到改善。

实施例5

制备厚度为2.5mm的高Cr-Si合金化1700MPa级热轧薄规格免镀层热成形钢工艺步骤如下：

(1) 控轧控冷处理

合金坯料按重量百分比的化学组成为：C：0.15%，Mn：3.0%，Si：0.8%，S：0.006%，P：0.009%，Al：0.05%，Cr：1.5%，Nb：0.01%，V：0.03%，Ti：0.02%，Cu：0.10%，余量为Fe和其他不可避免的杂质将上述组分的连铸坯随炉加热至1285℃并保温2h；经过一次除鳞，除去炉生氧化铁皮，粗轧开轧温度为1108℃，经过6道次粗轧，所述粗轧的总压下率为86%，中间坯厚度为32.5mm；在精轧前除去次生氧化铁皮后，经7道次精轧成2.5mm厚的钢带，精轧每道次压下率分别为42.5%、44%、36.2%、30.3%、26.4%、21.4%、11.6%，精轧开轧温度和终轧温度分别为1068℃和925℃，热轧结束后以30℃/s的冷却速率水冷至卷取温度。

(2) 卷取处理

钢带的卷取初始温度为725℃，随后缓慢空冷至室温，卷取后制成的热轧钢板显微组织为铁素体、珠光体、贝氏体以及少量碳化物。

实施例6

将实施例5获得的热轧钢板进行开卷和拉矫，拉矫延伸率设定范围为1.5%；

第一段酸槽内的盐酸浓度：120 g/L±10 g/L，酸液温度为80±10℃，

第二段酸槽内的盐酸浓度：150 g/L±10 g/L，酸液温度为80±10℃，

第三段酸槽内的盐酸浓度：190 g/L±10 g/L，酸液温度为80±10℃；

铁离子浓度要求不大于100 g/L；

工艺速度30m/min。

经过盐酸酸洗后并通过SEM分析，热轧钢板边部和中部表面部分位置的氧化铁皮已完全去除，个别边部位置的氧化铁皮厚度为0.7μm～1μm，个别中部位置的氧化铁皮厚度在0.7μm～4μm之间。

(2) EPS清洗

EPS单元投入2个；拉矫延伸率：0.5%；工艺速度：25m/min；

经过EPS清洗后，热轧钢板表面氧化铁皮基本去除，完全达到后续热成形对氧化铁皮厚度不大于2μm的要求，且表面色泽均匀。

将经过酸洗+EPS清洗去除了氧化皮厚的热轧钢板加热至950℃，保温6min，然后15s内快速转移至热冲压模具，并处于5MPa保压状态，以40-120℃/s的冷却速度淬火至200℃以下，获得马氏体与少量残余奥氏体组织。

对热成形钢进行力学性能实验，最终得到该热成形钢屈服强度1250MPa，抗拉强度1630MPa，延伸率9.8%，弯曲角55°。裸板经热成形后表面氧化铁皮厚度为0.6μm。

实施例7

制备厚度为3.5mm的高Cr-Si合金化1700MPa级热轧薄规格免镀层热成形钢工艺步骤如下：

(1) 控轧控冷处理

合金坯料按重量百分比的化学组成为：C：0.21%，Mn：2.2%，Si：2.6%，S：0.008%，P：0.007%，Al：0.05%，Cr：1.5%，Nb：0.01%，V：0.04，Ti：0.02，Cu：0.09，余量为Fe和其他不可避免的杂质将上述组分的连铸坯随炉加热至1285℃并保温2h；经过一次除鳞，除去炉生氧化铁皮，粗轧开轧温度为1108℃，经过6道次粗轧，所述粗轧的总压下率为86%，中间坯厚度为32.5mm；在精轧前除去次生氧化铁皮后，经7道次精轧成3.5mm厚的钢带，精轧每道次压下率分别为42.5%、44%、36.2%、30.3%、26.4%、21.4%、11.6%，精轧开轧温度和终轧温度分别为1068℃和925℃，热轧结束后以30.3℃/s的冷却速率水冷至卷取温度。

(2) 卷取处理

卷取初始温度为725℃，随后缓慢空冷至室温，卷取后制成的热轧钢板显微组织为铁素体、珠光体、贝氏体以及少量碳化物。

实施例8

对实施例7获得的热轧钢板或者说钢卷，进行罩式退火处理：

罩式退火过程采用氢气气氛，使温度从室温加热至350℃，加热速度为165℃/h；从350℃加热至保温温度650℃，加热速度为42.9℃/h；在650℃保温8h；从650℃随炉冷却到430℃；随后冷却到出炉温度100℃，冷却速度为36.7℃/h；冷却到100℃时出炉。

罩退前后性能对比：

罩退前钢卷边部的屈服强度在952MPa，抗拉强度在1279MPa，延伸率为14.1%；中部的屈服强度在563MPa之间，抗拉强度在832MPa，延伸率为18.7%；

罩退后钢卷边部的屈服强度在677MPa，抗拉强度在729MPa，延伸率为20.4%；中部的屈服强度在553MPa之间，抗拉强度在663MPa，延伸率为24.2%。

所以经过650℃罩退处理后，热轧钢板边部强度得到大幅下降并与中部性能接近，热轧钢板通宽方向的性能变得较为均匀。

将罩退后的热轧板加热至940℃，保温6min，然后12s内转移至热冲压模具中，并处于保压状态，压强为25MPa，以40 ~120℃/s的冷却速度淬火至200℃以下，获得马氏体与少量残余奥氏体组织。对热成形钢进行力学性能实验，最终得到该热成形钢屈服强度1210MPa，抗拉强度1590MPa，延伸率11.9%。裸板经热成形后表面氧化铁皮厚度为0.82μm。

Claims (7)

1.一种1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢的热轧制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将钢连铸坯在加热炉内加热至1150~1300℃并保温1~2.5h，经过一次除鳞，除去炉生氧化铁皮，进行粗轧和精轧：粗轧开轧温度为1100~1300℃，粗轧的总压下率为80~90%，粗轧中间坯厚度为30mm~45mm；在精轧前除去次生氧化铁皮，精轧成1.5~4.5mm厚的钢带，精轧开轧温度和终轧温度分别为1000~1090℃和880~950℃；

所述钢连铸坯的化学成分按照质量百分比：C：0.15~0.35%，Mn：0.8~3.2%，Si：0.8~2.8%，S：＜0.01%，P：＜0.015%，Al：0.01~0.05%，Cr：1.5~3.9%，Nb：0.01~0.05%，V：0.01~0.05%，Ti：0.01~0.03%，Cu：0.05~0.15%，余量为Fe和其他不可避免的杂质；

步骤2：精轧结束后以5~30℃/s的冷却速率水冷至卷取初始温度550~750℃，在卷取初始温度对钢带进行卷取，随后空冷至室温，获得1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形用热轧钢板；

步骤3：对热轧钢板进行热冲压成形，获得1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢；

所述热冲压成形包括以下步骤：

步骤3.1：将所述热轧钢板开卷和拉矫后，放入880~980℃的加热炉中，炉内气氛为空气、氮气或氮气加甲烷，随后在炉中保温2~15min；

步骤3.2：转移过程：将钢板在空气中转移至热冲压成形压力机，转移过程为5~18s，转移后温度为720~860℃；

步骤3.3：热冲压成形处理：钢板在内部带有冷却***的模具内热冲压成形，并处于保压状态，压强为3~25MPa，随后以15~200℃/s的冷却速度淬火到马氏体完成温度以下。

2.根据权利要求1所述的1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢的热轧制备方法，其特征在于，所述粗轧为6个道次；所述精轧为7个道次。

3.根据权利要求1所述的1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢的热轧制备方法，其特征在于，所述步骤3.3之后还包括以下步骤3.4：

烘烤过程：将钢板放入170℃的热处理炉中保温20min。

4.根据权利要求1所述的1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢的热轧制备方法，其特征在于，在所述步骤3之前还包括热轧钢板的罩式退火步骤：

罩式退火过程采用氢气气氛，使温度从室温加热至245℃~400℃温度期间，加热速度平均为120~200℃/小时；而后再加热至保温目标温度650℃~770℃，加热速度平均为42~48℃/小时；在保温目标温度保温8~12小时；从保温目标温度冷却到300℃~500℃；随后冷却到出炉温度100℃，冷却速度平均为25~42℃/小时；冷却到100℃时出炉。

5.根据权利要求1所述的1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢的热轧制备方法，其特征在于，进行所述步骤3.1的开卷和拉矫之后，还包括对所述热轧钢板进行去除氧化铁皮处理的步骤。

6.根据权利要求5所述的1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢的热轧制备方法，其特征在于，所述步骤3.1拉矫延伸率设定为0.5~2.0%，所述去除氧化铁皮的方法包括以下步骤：

盐酸酸洗：

盐酸酸洗分为三段，

第一段：盐酸浓度为60 ~150 g/L，酸液温度为60℃~95℃；

第二段：盐酸浓度为80~180 g/L，酸液温度为60℃~95℃；

第三段：盐酸浓度为100~200 g/L，酸液温度为60℃~95℃；

上述三段酸槽的铁离子浓度不大于150 g/L；

盐酸酸洗的工艺速度15 ~120m/min，盐酸酸洗后，进行漂洗和烘干；

EPS处理：EPS处理之前先进行拉矫，拉矫延伸率为0.2~2.0%，EPS处理的工艺速度为10~60m/min。

7.一种1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢，其特征在于，按照权利要求1至6中任一项所述的1700MPa级高Cr-Si薄规格热成形钢的热轧制备方法制备。

Images