CN108546872B

CN108546872B - 用CSP产线生产抗拉强度≥600MPa热轧双相薄钢板及方法

Info

Publication number: CN108546872B
Application number: CN201810328893.0A
Authority: CN
Inventors: 刘昌明; 刘斌; 魏兵; 刘永前; 王成; 张超; 汪水泽; 毛新平
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2020-08-04
Anticipated expiration: 2038-04-13
Also published as: CN108546872A

Abstract

用CSP产线生产抗拉强度≥600MPa热轧双相薄钢板，其化学成分及wt%为：C：0.025～0.065%，Si≤0.2%，Mn：1.11～1.39%，P：0.020～0.039%，S≤0.010%，Cr：0.31～0.49%，Als：0.015～0.060%。生产方法：转炉冶炼后进入LF炉或RH炉精炼处理；出钢并浇铸成坯；对铸坯加热；轧制至产品厚度；控制出第七精轧机的钢带恒速运行并冷却后卷取；平整处理。本发明板厚度在1.2~2.0mm，屈服强度在340~440 MPa、抗拉强度≥600MPa，延伸率A_50mm≥20%，硬化值n≥0.16，对汽车实现高性能化、轻量化，节能降排，绿色环保具有更加实际的意义。

Description

用CSP产线生产抗拉强度≥600MPa热轧双相薄钢板及方法

技术领域

本发明设计一种汽车用钢及生产方法，具体属于用CSP产线生产抗拉强度≥600MPa热轧双相薄钢板及方法。

背景技术

近年来，我国汽车工业持续高速发展，给社会能源供给和环境保护带来巨大影响。为应对环保压力，国家陆续颁布一系列纲领性文件，明确指出我国制造业应加快绿色制造、生态发展的转型步伐。现有研究表明，轻量化是实现汽车节能减排的最有效措施，钢铁材料的高强化是实现汽车轻量化的重要技术路径。绿色化、高性能化已成为汽车用钢铁材料的发展趋势。

传统汽车用的高强钢、特别是厚度2.0mm以下高强钢，其采用热轧+冷轧的制造工艺而生产。该种方式存在流程长、工序复杂、能耗高的不足，其面临来自汽车行业绿色制造和原料成本的巨大挑战。因此，对于钢铁企业如何适应市场要求，开发出既绿色化、低成本，又为薄规格（厚度不超过2mm）的汽车用高强钢提出了一项新课题。

连铸连轧短流程生产线依靠其装备条件，可以实现≤2.0mm薄规格热轧材料的批量生产。对于热轧双相钢，国内外都在进行积极研发，并取得了一些成果，如：

中国专利申请号为CN 201510053339.2的文献，其公开了一种基于CSP工艺的厚规格热轧双相钢制造方法，其组分及含量为：0.055～0.070％C、0.40～0.50％Si、1.2～1.5％Mn、≤0.015％P、≤0.002％S，余量为Fe和不可避免的杂质,其生产方法为：连铸坯在炉时间10～25min，出炉温度≥1130℃；开轧温度≥1010℃，F1轧机机架压下率≥40%，F2轧机机架压下率≥33.3%，控制终轧温度840～860℃，末机架轧速控制在1.3～2.8m/s范围，终轧厚度10.0～14.0mm；层流冷却前段集管集中开启、后段集管关闭进行空冷，空冷后温度控制在600～690℃范围，超快冷却至150～250℃卷取。其实施例表明实际制造厚度范围为10～14mm的600MPa级热轧双相钢。而随着厚度的减少，钢卷轧制速度大幅提升。因此，利用CSP短流程产线制造薄规格热轧双相钢与制造厚规格相比存在着根本性区别，而且制造难度相对有着巨大提升。另外，CSP短流程制造厚规格热轧双相钢只能与常规热轧材相比，而CSP短流程制造薄规格热轧双相钢是和冷轧同类产品对比，在节能减排能力上也有着巨大差别。还有如中国专利申请号为CN 201210201162.2、CN 201010212597.8、CN 200610098392.5、CN201611226470.5等专利文献，虽然均采用连铸连轧生产线制造600MPa级热轧双相钢的方法，但是基本上也都是同于上述文献，存在生产厚度＞2mm规格，节能减排能力不够；并且化学成分设计上多以高Si或高合金元素，或者添加Nb、V、Ti等微合金化元素，成分系列相对复杂，合金成本相对较高，而且高Si成分设计容易导致钢板表面红锈斑，无法满足汽车行业需求。同时合金元素过高，会提高钢的形变抗力，使得生产厚度≤2mm薄材难度大幅度提升。如中国专利申请号为CN 201210201162.2的文献，其化学成分及含量为：0.05～0.07％C、0.10～0.40％Si、1.1～1.5％Mn、0.5～0.7％Cr，余量为Fe；还有中国专利申请号为CN200610098392.5的文献，其钢水重量百分成分为：0～0.075％C、0.60～1.0％Si、1.5～2.0％Mn、0.4～0.6％Cr、0.02～0.14％V、0.010～0.080%Als，余量为Fe和不可避免的杂质。

发明内容

本发明的目的在于提供克服现有技术存在的不足，提供一种板厚度在1.2~2.0mm，屈服强度在340~440 MPa、抗拉强度≥600MPa，延伸率A_50mm≥20%，硬化值n≥0.16的用CSP产线生产抗拉强度≥600MPa热轧双相薄钢板及方法。

实现上述目的技术措施

用CSP产线生产抗拉强度≥600MPa热轧双相薄钢板，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.025～0.065%，Si≤0.2%，Mn：1.11～1.39%，P：0.020～0.039%，S≤0.010%，Cr：0.31～0.49%，Als：0.015～0.060%，余量为Fe及不可避免的杂质。

优选地：所述Si的重量百分比含量≤0.15%。

优选地：所述Cr的重量百分比含量在0.31～0.38%。

优选地：所述P的重量百分比含量在0.026～0.034%。

用CSP产线生产抗拉强度≥600MPa热轧双相薄钢板的方法，其步骤：

1）经过转炉冶炼后进入LF炉或RH炉精炼处理；

2）出钢并浇铸成厚度为50~75mm的铸坯；

3）对铸坯进行加热，加热温度控制在1200~1250℃；

4）在7机架精轧机中轧制至产品厚度，其间终轧温度控制在790~860℃，产品厚度在1.2~2.0mm；

5）出第七精轧机的钢带运行速度在5.0~10.0m/s范围内选取一速度值进行恒速运行，并对进行冷却，冷却采用“水冷+空冷+水冷”方式冷却：并控制第一次水冷速度在70～120℃/s下冷却至620～690℃；其后进行空冷，空冷时间3.5~6.5s，进行第二次水冷，在冷却速度为160～200℃/s下冷却至不超过150℃，后进行卷取；

6）对钢卷进行平整处理，并控制平整力在90~120吨。

优选地：第一次水冷速度在75～110℃/s；第二次水冷速度在165～185℃/s。

本发明各元素及主要工艺的机理及作用：

C（碳）：碳：碳在双相钢中可提高马氏体硬度，并影响马氏体的体积分数。因为本专利钢种的应用范围是加工车身结构件等零件，需要进行较大程度的冲压变形加工，因此要求材料在满足强度要求的同时，具有良好的冷成形性能。如果碳含量大于0.07%，则不能满足材料的良好成形性能，同时还会使钢水在浇铸过程中发生包晶反应，增加连铸漏钢风险。所以，将碳含量限定在0.025~0.065%范围。

Si（硅）：硅在本发明中加速碳向奥氏体的偏聚，净化铁素体，避免冷却时粗大碳化物的生成，但是硅也容易形成Fe₂SiO₄并在钢坯表面与FeO形成共析产物，并凝固成锚状结构，使FeO难以去除，影响最终表面质量。所以采用低Si设计，将硅含量限定在≤0.2%%范围，优选地Si的重量百分比含量≤0.15%。

Mn（锰）：锰是提高强度和韧性最有效的元素，在双相钢中可有效的推迟珠光体转变。如果其含量小于1.10%，则不能满足材料强度要求；但是添加过量的锰，在双相钢中会抑制铁素体的析出，因此将锰含量限定在1.11～1.39%范围。

P（磷）：磷能有效改善马氏体形貌，提高冷成形性能，但是磷过高容易产生中心偏析，影响性能。在本发明中将铬含量控制在0.020~0.039%，优选地P的重量百分比含量在0.026～0.034%。

S（硫）：会影响钢材的韧性，同时会与Mn形成MnS夹杂，影响钢材加工成形性能，因此S含量要尽可能降低。

Cr（铬）：铬是碳化物形成元素，与碳的亲和力较强，可阻碍碳原子的扩散，再加上锰的综合作用，使珠光体和贝氏体转变显著滞后，对双相钢生产有利。在本发明中将铬含量控制在0.31~0.49%，优选地Cr的重量百分比含量在0.31～0.38%。

Als（铝）：铝作为冶炼过程有效的脱氧剂，同时具有一定的细化晶粒作用，提升钢材强度，但也容易形成Al₂O₃夹杂物。在本发明中将铬含量控制在0.015~0.060%

本发明之所以将出第七精轧机的钢带运行速度在5.0~10.0m/s范围内选取一速度值进行恒速运行，是为了保证通卷工艺的稳定性，保证整体性能稳定。同时为后续的分段冷却过程中，设定合适的冷却工艺提供条件。

本发明之所以采用“水冷+空冷+水冷”分段控制冷却工艺，第一段水冷在冷却速度为70～120℃/s下冷却至620～690℃，其后进行空冷，空冷时间在3.5~6.5s ，第二次水冷是在冷却速度为160～200℃/s下冷却至不超过150℃而后进行卷取，其是本发明的关键技术。这是因为第一次水冷过程按照冷却速度为70～120℃/秒进行前端快速冷却，冷却到温度为620～690℃，是为了保证在钢材晶粒还未开始长大时及时进行冷却，避免粗大晶粒的产生，使材料获得细小的奥氏体晶粒组织；空冷3.5~6.5s，以使得80~85%的过冷形变奥氏体组织转变为铁素体；第二次水冷在冷却速度为160～200℃/s下冷却至不超过150℃再进行卷取，以使得在空冷阶段未转变的奥氏体组织快速转变为马氏体组织，从而使钢材最终获得铁素体+15~25%（为体积百分比）马氏体的双相组织。

本发明之所以平整力控制在90~120吨，这是因为采用本发明获得的钢材是经过薄板坯连铸连轧流程生产得到厚度1.2~2.0mm的热轧双相钢，为改善热轧带钢的板形，需要进行平整处理，使其达到冷轧产品要求；同时由于双相钢具有较高的初始加工硬化率，需要对平整力进行限制。

本发明与现有技术相比，板厚度在1.2~2.0mm，屈服强度在340~440 MPa、抗拉强度≥600MPa，延伸率A_50mm≥20%，硬化值n≥0.16，对汽车实现高性能化、轻量化，节能降排，绿色环保具有更加实际的意义。

附图说明

图1为本发明钢厚度在1.5mm的金相组织图；

图2为本发明钢厚度在1.2mm的金相组织图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：

表1为本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值及性能列表；

表3为本发明各实施例及对比例的性能检测结果列表。

本发明各实施例均按照以下步骤生产：

1）经过转炉冶炼后进入LF炉或RH炉精炼处理；

2）出钢并浇铸成厚度为50~75mm的铸坯；

3）对铸坯进行加热，加热温度控制在1200~1250℃；

6）对钢卷进行平整处理，并控制平整力在90~120吨。

表1 本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表（wt%）

表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表

表3 本发明各实施例及对比例的性能检测结果列表

表2和表3中对比例是根据表1对比例成分轧制不同厚度规格产生。

从表3可看出，按本发明成分和工艺生产的钢可以实现1.2～2.0mm薄规格热轧双相钢的制造，其性能具备低屈强比、高延伸性能和高的硬化指数，板形和表面质量优良，能够满足汽车结构零件冲压要求。产品实物完全具备替代冷轧同规格同类产品的能力。而采用对比例1和对比例2制造的钢卷存在严重表面红锈斑，直接影响到产品外观。而且对比例1存在屈服强度偏高、延伸率和硬化指数偏低的问题，对比例2存在抗拉强度不足的问题，对比例3存在屈强比过高，板形较差等问题，均难以满足使用要求。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims

1.用CSP产线生产抗拉强度≥600MPa热轧双相薄钢板的方法，其步骤：

1）经过转炉冶炼后进入LF炉或RH炉精炼处理；

2）出钢并浇铸成厚度为60~75mm的铸坯；

3）对铸坯进行加热，加热温度控制在1211~1250℃；

4）在7机架精轧机中轧制至产品厚度，其间终轧温度控制在822~860℃，产品厚度在1.2~2.0mm；

5）出第七精轧机的钢带运行速度在5.0~10.0m/s范围内选取一速度值进行恒速运行，并进行冷却，冷却采用“水冷+空冷+水冷”方式冷却：并控制第一次水冷速度在70～120℃/s下冷却至620～664℃；其后进行空冷，空冷时间3.5~3.9s，进行第二次水冷，在冷却速度为160～200℃/s下冷却至不超过150℃，后进行卷取；

6）对钢卷进行平整处理，并控制平整力在90~120吨；

所述抗拉强度≥600MPa热轧双相薄钢板的化学成分及重量百分比含量为：C：0.025～0.035%，Si≤0.15%，Mn：1.11～1.39%，P：0.027～0.039%，S≤0.010%，Cr：0.31～0.38%，Als：0.015～0.060%，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的用CSP产线生产抗拉强度≥600MPa热轧双相薄钢板的方法，其特征在于：第一次水冷速度在75～110℃/s；第二次水冷速度在165～185℃/s。