CN102226250B

CN102226250B - 屈服强度700MPa的热轧钢板及其制备方法

Info

Publication number: CN102226250B
Application number: CN 201110156740
Authority: CN
Inventors: 张建; 胡学文; 王炜; 杨兴亮; 刘永刚; 张宜; 潘红波; 谷海容; 徐祥合; 舒宏富; 闻成才
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2031-06-13
Also published as: CN102226250A

Abstract

本发明公开了一种屈服强度700MPa的热轧钢板，其化学成分重量百分比为：C0.04％-0.08％、Si 0.15％-0.3％、Mn 1.20％-1.90％、Al 0.020％-0.060％、P≤0.015％、S≤0.0009％、Nb 0.06％-0.08％、Ti 0.09％-0.12％，B 0.0008％-0.005％，O≤0.002％，N≤0.004％。其制备方法为：加热温度1240℃～1260℃，粗轧温度1230℃～1100℃，精轧入口温度1080℃～1040℃，终轧温度820℃～860℃，精轧总压下率≥85％；精轧后层流冷却，冷却速度≥60℃/s；卷取温度在控制在550～600℃。

Description

屈服强度700MPa的热轧钢板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种冷成形高强度热轧汽车结构件金属材料，尤其涉及一种屈服强度700MPa以上的屈服强度700MPa的热轧钢板及其制备方法。

背景技术

开发和应用高强度汽车钢板材料是实现汽车轻量化的主要措施之一，一般的低合金高强钢主要采用单一或复合添加Nb、V、Ti等微合金元素的铁素体+珠光体组织材料，随着强度的提高，材料的成形性能降低，特别是当抗拉强度达到700MPa时，材料冲压件开裂比例很高，难以满足汽车厂批量生产的成形要求。中国专利200610030713.8公开了以Cu、Cr、Ni、Nb、Ti、Mo复合微合金化成分生产700MPa耐候高强钢，合金元素含量高，生产成本大。中国专利200810036415.9公开了一种高强度热轧汽车大梁钢板的化学成分包含：C：0.05～0.10wt％、Si≤0.10wt％、Mn：1.10～1.85wt％、P≤0.025wt％、S≤0.0030wt％、Al：0.015～0.060wt％、N≤0.0060wt％、Nb：0.015～0.050wt％、Ti：0.015～0.150wt％、Ca≤0.0050wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。虽然合金元素含量减少了，但其屈服强度只能达到550-700MPa。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种冷成形性能、低温冲击性能优良，无需热处理板形良好的屈服强度700MPa以上的屈服强度700MPa的热轧钢板及其制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种屈服强度700MPa的热轧钢板，其特征在于，其化学成分重量百分比为：C 0.04％-0.08％、Si 0.15％-0.3％、Mn 1.20％-1.90％、Al 0.020％-0.060％、P≤0.015％、S≤0.0009％、Nb 0.06％-0.08％、Ti 0.09％-0.12％，B 0.0008％-0.005％，并且O≤0.002％，N≤0.004％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

本发明还提供了屈服强度700MPa的热轧钢板的制备方法，包括连铸工序、热连轧工序、冷却工序、卷取工序，其特征在于：所述热连轧工序为：加热温度1240℃～1260℃，粗轧温度1230℃～1100℃，精轧入口温度1080℃～1040℃，终轧温度820℃～860℃，精轧总压下率大于等于85％；所述冷却工序为：精轧后层流冷却，冷却速度≥60℃/s；所述卷取工序为：卷取温度在控制在550～600℃。

下面具体说明本发明技术方案的内容：

本发明采用上述的化学成分，生产制造工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF→连铸→热连轧→层流冷却→卷取。

本发明采用以上化学成分和工艺流程生产屈服强度700MPa冷成形高强度钢板，具体按以下步骤进行：

(1)通过铁水预处理、转炉冶炼和LF精炼低P和低S冶炼工艺和Ca处理工艺，在实现上述C、Si、Mn、Nb、Ti的化学成分控制的基础上控制P和S元素低含量，使得钢夹杂物含量低并有好的球化变性处理，S含量过高，会使TiS增加，降低Ti后续TiC的析出强化效果。

(2)采用全程保护浇注，不仅避免Ti在浇注过程的损失，同时避免过程增O和增N，控制钢中O在20ppm以内、N在40ppm以内，降低钢中氧化物夹杂。低N含量可以减少钢中大尺寸的TiN析出粒子的产生，有利于后续轧后冷却过程和卷取缓冷过程更多的30nm以下TiC的析出。

采用小于20℃的低过热度浇注和结晶器钢液面波动控制±3mm以内的稳定速度浇注方法和均匀冷却工艺，以获得好的铸坯内部质量。铸坯厚度230mm。

铸坯在加热炉中加热3～4小时，出炉温度控制在1240℃～1260℃。较高的加热温度使Nb和Ti微合金元素有效固溶。

采用2250mm热连轧机上进行粗轧和精轧，采用高温轧制工艺、粗轧温度范围1230℃～1100℃，精轧入口温度1080℃～1040℃。

粗轧和精轧之间采用保温罩减少中间坯头尾温度差在40℃以内，采用边部感应加热对中间坯边部温降进行补偿，宽度温差控制在15℃以内。通过中间坯温度均匀性控制来保证精轧过程中间坯温度差对板形的影响，减少因板形引起的内部残余应力。

根据最终产品厚度规格来确定精轧入口中间坯厚度，控制精轧总压下率大于等于85％。

终轧温度控制在820℃～860℃。精轧采用PCFC模型控制，实现轧制尺寸精度、板形控制，板凸度控制40um。终轧温度通由轧制温度模型，并通过机架间冷却和轧制速度实现反馈稳定控制。精轧后采用层流冷却方式以前端冷却模式进行快速冷却，冷却速度≥60℃。高的冷却速度增加轧制变形奥氏体的相变过冷度，增加相变形核率，细化相变后组织；高的冷却速度不仅细化相变铁素体，而且可以避免珠光体生成；高的冷却速度促进部分富C的过冷奥氏体转变成马氏体；冷却过程进行层流冷却水均匀检查，保证热轧板面冷却均匀，避免或降低因冷却不均匀引起的组织不均匀产生的组织应力。

冷却后进行卷取，卷取温度在控制在550～600℃。卷取温度区域贝氏体转变区，促进部分贝氏体转变。卷取温度主要影响组织强化和析出强化的综合强化效果。卷取温度过低，Nb(NC)、TiC析出受抑制、不能充分发挥析出强化作用；卷取温度过高，部分贝氏体及马氏体组织强化效果降低。因此卷取温度有一个最佳范围。

本发明采用高锰、微硼的成分设计与大压下率和快速冷却的生产工艺结合生产的冷成形高强钢板组织为细小的铁素体+贝氏体+弥散分布在晶界的岛状马氏体，该组织具有高强度和高韧性的良好匹配。厚度为5.0mm-10.0mm，屈服强度为710MPa-760MPa，抗拉强度为780MPa-830MPa，延伸率A₈₀为19.0％～22％，屈强比为0.88-0.92。

采用本发明生产的屈服强度700MPa的热轧钢板半尺寸试样(5×10×55mm)-60℃冲击功Akv大于79J。

采用本发明生产的屈服强度700MPa热轧钢板板形良好，残余应力低，不需要进行残余应力退火处理，热轧卷矫直开平剪切后可直接用于冲压成形，或热轧卷纵切成分切卷直接滚压成形，成形件形状尺寸精度高。

采用本发明生产的屈服强度700MPa热轧钢板冷成形制造重型卡车纵梁可以实现汽车底盘轻量化设计和制造。还可以用于工程机械等高强度结构件。

具体实施方式

下面以6个实施例来详细说明本发明。采用表1所示的化学成分钢为原料，连铸板坯尺寸为230mm。将铸坯经过加热炉加热、然后经2250mm热连轧机组进行轧制、冷却和卷取。控制出炉温度、精轧入口温度、精轧总压下率、终轧温度，层流冷却速度和卷取温度。轧制厚度为5.0mm-10mm。轧制和冷却工艺见表2，力学性能见表3。系列温度纵向冲击功见表4。

表1 实施例化学成分(重量百分数％)

序号	C	Si	Mn	P	S	Al	Nb	Ti	B
										1	0.04	0.30	1.90	0.010	0.0007	0.020	0.060	0.090	0.0008
2	0.052	0.28	1.83	0.013	0.0009	0.031	0.061	0.093	0.0012
										3	0.06	0.25	1.65	0.011	0.0008	0.033	0.065	0.095	0.0023
4	0.065	0.22	1.45	0.014	0.0005	0.042	0.072	0.10	0.0031
										5	0.071	0.17	1.31	0.012	0.0006	0.051	0.076	0.12	0.0045
6	0.08	0.15	1.20	0.009	0.0008	0.060	0.080	0.11	0.005

表2 实施例轧制和冷却工艺参数

表3 实施例力学性能

序号	Rp_0.2(MPa)	Rm(Mpa)	Rp_0.2/Rm	A₈₀(％)
					1	715	812	0.88	22.0
2	717	805	0.89	21.0
					3	720	800	0.90	20.5
4	724	795	0.91	20.0
					5	730	793	0.92	19.5
6	754	820	0.92	19.0

其中：Rp_0.2-屈服强度；Rm-抗拉强度；Rp_0.2/Rm-屈强比；

A₈₀-标距为80mm的断后延伸率。

表4 实施例纵向冲击功

Claims

1.一种屈服强度700MPa的热轧钢板的制备方法，其特征在于，所述钢板的化学成分重量百分比为：C 0.04%-0.08%、Si 0.15%-0.3%、Mn1.20%-1.90%、Al 0.020%-0.060%、P≤0.015%、S≤ 0.0009%、Nb0.06%-0.08%、Ti 0.09%-0.12%，B 0.0008%-0.005%,并且O≤0.002%，N≤0.004%，余量为Fe和不可避免的杂质元素；其制备方法包括连铸工序、热连轧工序、冷却工序、卷取工序；所述热连轧工序为：加热温度1240℃～1260℃，粗轧温度1230℃～1100℃，精轧入口温度1080℃～1040℃，终轧温度820℃～860℃，精轧总压下率≥85％；所述冷却工序为：精轧后层流冷却，冷却速度≥60℃/s；所述卷取工序为：卷取温度在控制在550～600℃；所述钢板的金属组织为铁素体＋贝氏体＋少量岛状马氏体，所述岛状马氏体在晶界弥散分布。

2.如权利要求1所述的屈服强度700MPa的热轧钢板的制备方法，其特征在于，所述钢板化学成分重量百分比为：C 0.04%-0.065%、Si 0.22%-0.3%、Mn 1.45%-1.90%、Al 0.020%-0.042%、P≤0.015%、S≤ 0.0009%、Nb 0.06%-0.72%、Ti 0.09%-0.10%，B 0.0008%-0.0031%。

3.如权利要求1或2所述的屈服强度700MPa的热轧钢板的制备方法，其特征在于，所述钢板化学成分重量百分比为：C 0.06%、Si 0.25%、Mn 1.65%、Al 0.033%、P≤0.015%、S≤ 0.0009%、Nb 0.065%、Ti 0.095%，B 0.0023%。

4.如权利要求1所述屈服强度700MPa的热轧钢板的制备方法，其特征在于：所述连铸工序为：采用全程保护浇注，控制钢中O在20ppm以内、N在40ppm以内；浇注过热度小于20℃，结晶器钢液面波动控制±3mm以内。

5.如权利要求1所述屈服强度700MPa的热轧钢板的制备方法，其特征在于：所述热连轧工序中粗轧和精轧之间采用保温罩保温。

6.如权利要求1或5所述屈服强度700MPa的热轧钢板的制备方法，其特征在于：所述热连轧工序中粗轧和精轧之间采用边部感应加热对中间坯边部温降进行补偿。

7.如权利要求6所述屈服强度700MPa的热轧钢板的制备方法，其特征在于：所述热连轧工序中精轧采用PCFC模型控制。

8.如权利要求1所述屈服强度700MPa的热轧钢板的制备方法，其特征在于：所述冷却工序中层流冷却采用前端冷却模式。