抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板及其生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板及其生產方法。該鋼的化學成分按照重量百分比計為C：0.06～0.09、Si：0.10～0.30、Mn：1.0～1.70、P≤0.020、S≤0.012、Ti：0.015～0.035、Nb:0.01～0.04、Als：0.01～0.05，余量為Fe及不可避免的雜質。其制備方法依次包括以下步驟：鐵水脫硫、轉爐冶煉并合金化處理；進行鋼包爐處理，處理時喂入硅鈣線；進行連鑄連軋；鑄坯出爐進行高壓水除磷；進行七道次軋制；進行層流冷卻；進行卷取；酸洗；平整；精整。本發明的鋼性能穩定、尺寸精度高、具有良好延伸率，可用于乘用車底盤、各類加強板等汽車結構件和安全件，降低汽車生產成本，而且其生產方法生產成本低、工業生產適應性良好。
【專利說明】抗拉強度61 OMPa級熱軋高強薄鋼板及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于汽車用鋼【技術領域】，具體指一種抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板及生產方法。
【背景技術】
[0002]隨著汽車輕量化技術的發展，汽車結構及安全用高強鋼的減薄是汽車輕量化的最直接途徑。目前，汽車生產中常用的薄規格鋼板主要用于汽車底盤系統、車身結構系統、座椅安全系統等零件的生產。
[0003]與傳統熱軋產線相比，采用薄板坯連鑄連軋(CSP)方法生產的熱軋鋼板具有流程短、強度高、成本低、尤其是厚度規格薄的特點，是汽車輕量化的有效手段。利用CSP生產薄板優勢，各國鋼鐵生產機構已經根據該產線特點開發出了薄規格高強度鋼板，實現材料的輕量化。在國外，德國西馬克公司開發的在連鑄機和軋機上配置附加設備的積木式設計的靈活柔性配置技術，可在原來CSP生產線上生產汽車、管線、電工等行業市場需要的所有鋼種，包括低碳IF鋼、軟鋼、中碳和高碳鋼、高強度低合金鋼、管線鋼、不銹鋼、耐酸和耐熱等合金鋼及電工鋼等。意大利Arvedi鋼鐵公司采用電爐-CSP緊湊式生產線生產的汽車結構、建筑領域、家電、石油管線等用的低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼以及硼鋼、耐候鋼、合金鋼、雙相鋼等熱軋鋼板以及韓國現代汽車公司提供的采用連鑄-熱連軋-快速冷卻-卷取生產工藝生產組織結構為鐵素體、馬氏體及貝氏體復合相的汽車車體用超高強度鋼板及生產方法。日本住友金屬采用連鑄連軋的生產工藝及控軋控冷技術生產具有優異成型性和表面質量的汽車車體用高拉伸強度鋼板及生產方法，具有優異韌性，拉伸強度達到100~1400kg/mm2的汽車門框沖擊梁用超高強度熱軋、冷軋鋼板等文獻與專利。在國內，包鋼以低C-Mn鋼為原料、在CSP薄板坯連鑄連軋生產線上采用層流冷卻和超快速冷卻工藝，開發出厚度為4~11mm、組織為鐵索體+馬氏體、抗拉強度為610~620MPa、屈服強度為385~455MPa、用于卡車結構件的610MPa級及610MPa級熱軋雙相鋼板。馬鋼提供的采用冶煉、薄板坯連鑄連軋CSP、冷軋、罩式退火高效、低成本的生產應用于汽車等行業進行沖壓成形的一種基于CSP工藝的深沖級低碳鋁鎮靜鋼板生產方法、DQ級沖壓汽車用鋼的一種基于CSP工藝流程的沖壓級冷軋鋼板生產方法，采用鐵水深脫硫一轉爐頂底復合吹煉一爐外精煉一連鑄(機清)一熱裝熱送進保溫坑一板坯再加熱一控制軋制一控制冷卻等工藝生產屈服強度達到700MPa、具有優良的力學性能和良好的焊接、冷彎等加工性能，生產過程中合金元素加入少，不需要進行回火或調質等熱處理工藝、包括特種汽車結構件等用的一種高強度冷成型熱連軋鋼板及其生產方法。但是，以上國內外先進鋼廠采用CSP方法生產的高強鋼均取得了一定的技術效果，但它們為了追求鋼產品的綜合性能，鋼中都添加了較多的合金元素，因而造成鋼的成本增加，而且它們生產的鋼厚度均在3.5mm以上的較高厚度，產品的厚度還有待于進一步改進。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是要提供一種抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板及其生產方法。該鋼性能穩定、尺寸精度高、具有良好延伸率，可用于乘用車底盤、各類加強板等汽車結構件和安全件，降低汽車生產成本，而且其生產方法生產成本低、工業生產適應性良好。
[0005]為實現上述目的，本發明的抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板，其采用以碳和錳固溶強化元素為主、輔以鈦元素微合金化，其化學成分按照重量百分比計為:c:0.06~0.09、Si:0.10 ~0.30、Mn:1.00 ~1.70、P ≤0.020、S ≤0.012、Ti:0.015 ~0.035、Nb:0.01~0.04、Als:0.01~0.05，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0006]優選地，該鋼的化學成分按照重量百分比計為::C:0.070~0.075、S1:0.10~0.20,Mn:1.40 ~1.50,P ( 0.020, S ( 0.012, T1:0.025 ~0.030,Nb:0.02 ~0.03、Als:0.03~0.040，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0007]所述抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板的生產方法，依次包括以下步驟:
[0008]I)鐵水脫硫、轉爐冶煉并合金化處理；
[0009]2)進行鋼包爐處理，處理時喂入硅鈣線；
[0010]3)進行連鑄連軋，軋制時鑄坯厚度控制在54mm以下，連鑄后鑄坯直接進行加熱，加熱爐溫為1050~1100°C，在爐內保溫時間為30~90min ；
[0011]4)鑄坯出爐進行高壓水除磷；
[0012]5)進行七道次軋制，所述軋制時FTl~FT7道次壓下分配比依次為:(50~60%): (20 ~30%):0%: (5 ~10%): (3 ~7%): (2 ~5%): (2 ~5%)，終軋溫度控制為 780 ~830 0C ；
[0013]6)進行層流冷卻，所述層流冷卻采用后段快速冷卻方式，終軋后空冷6~9s，然后以45~55 °C /s進行冷卻；
[0014]7)進行卷取，所述卷取溫度為450~570°C。
[0015]8)酸洗；
[0016]9)平整；
[0017]10)進行精整，所述精整時采用靜電涂油，涂油量≥1.5g/mm2。
[0018]優選地,所述步驟2)中按0.4~0.6kg/1鋼比例喂入娃鈣線。
[0019]進一步地,所述步驟4)中，除磷水的壓力≥250bar。
[0020]再進一步地，所述步驟9)中，控制平整延伸率< 2%。
[0021]本發明的高強薄鋼板中各組分的選擇及其生產工藝參數限定的原理分析如下:
[0022]碳:碳是廉價的固溶強化元素。CSP工藝對于C含量在包晶區附近的鋼種生產存在風險，如果C含量超過0.20%,則沖壓成形性和焊接性能會降低；本發明將其含量限定在
0.06~0.09%的范圍，優選為0.070~0.075%范圍，并采用低于包晶區的C成分體系，配合生產工藝，達到強度目標。
[0023]硅:硅是廉價而有效的鋼液脫氧元素。是為了維持母材強度、進行預脫氧而添加的，如果其含量小于0.10%，則不能發揮其效果，如果含量超過0.30%，則會嚴重影響軋制除鱗及酸洗后表面質量，所以，將其含量限定在0.30%以下，優選為控制在0.20%以下。
[0024]錳:錳是提高強度和韌性最有效的元素，可改善鋼的強度和延伸平衡性，為保證目標強度和延伸性能，將其重量比含量限定在1.0~1.70%，優選為1.40~1.50%范圍。
[0025]磷:磷是鋼中的有害元素，易引起鑄坯中心偏析，為了避免冷彎成形性能、韌性發生惡化，設定其重量含量上限為0.020%。
[0026]硫:硫是非常有害的元素。鋼中的硫常以錳的硫化物形態存在，這種硫化物夾雜對鋼的沖擊韌性是十分不利的，并造成性能的各向異性，因此，需將鋼中硫含量控制得越低越好。基于對鋼板冷彎成形工藝和生產成本的考慮，擬將鋼中硫的含量控制在0.012%以下。
[0027]鈦:可細化晶粒和提高鋼的強度與韌性，對鋼進行微鈦處理，可以改變硫化物的形貌，顯著提升鋼板冷彎性能。當其含量不足0.020%時，不能充分發揮其效果；另一方面，加入的鈦大于0.040%時，則會由于生成過剩的碳化鈦而導致韌性惡化，延伸性能下降，影響材料成形性能。所以規定其上限為0.040%。所以，將其含量限定在0.015~0.035%，優選為0.025~0.030%范圍。
[0028]鈮:軋制變形誘導析出的微細Nb(C，N)除了抑制奧氏體再結晶外，既可以實現未再結晶控軋，又可以避免低碳鋼容易出現的混晶現象。鋼中總的鈮含量則對其沒有直接影響，所以，本發明將其含量限定在0.01~0.04%，優選為:0.02~0.03%范圍。另外，加鈮后的控制軋制關鍵是避免軋制前析出粗大的Nb (C，N)，減少無效鈮而造成浪費。
[0029]鋁:鋁是為了脫氧而添加的，當Als的重量百分含量不足0.01%時，不能發揮其效果；另一方面，由于添加多量的鋁容易形成氧化鋁團塊，因此，Als含量限定在0.01~
0.05%,優選為0.03~0.040%范圍。
[0030]本發明的生產方法采用CSP產線生產， 在連鑄后鑄坯直接進行加熱，爐溫控制在1050~1100°C超低范圍并在爐內保溫時間30~90min ;精整時嚴格控制FTl~FT7道次壓下分配比，并控制極低的終軋溫度為780~830°C范圍，這樣，經七道次軋制使奧氏體晶粒不斷得到細化，層流冷卻采用后段快速冷卻方式，終軋后空冷使軋后鐵素體析出并長大，同時控制鐵素體含量，然后以45~55°C /s進行冷卻，使貝氏體快速析出，層流冷卻除了影響相變溫度和鐵素體晶粒大小外，還影響相變前的奧氏體晶粒尺寸，進而影響最終組織中鐵素體晶粒尺寸和比例，同時也能控制沉淀強化的程度并產生輕度的位錯強化；因為卷取溫度直接影響鋼的性能，卷取溫度太高會使組織中析出珠光體，降低材料的延伸凸緣性能；卷曲溫度過低會導致組織中出現馬氏體，使強度明顯增加，塑性加工性能降低，本發明控制所述卷取溫度為450~570°C范圍。
[0031]因此，本發明抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板針對汽車用鋼的輕量化需求，采用以碳和錳固溶強化元素為主、輔以微量鈦元素微合金化的特殊組分，運用鈦微合金化析出物抑制奧氏體再結晶的特性，并利用CSP產線生產熱軋薄板的優勢進行生產，生產過程中嚴格控制低溫加熱、低溫終軋、合適的冷卻速度以及高精度軋制等控制技術，實現了產品的低成本生產和超薄規格的應用升級，生產的鋼產品厚度在3.5mm以下、抗拉強度^ 610MPa、具有強度高、厚度薄、高延伸凸緣性能和表面質量好的特點，可替代冷軋板用于汽車結構件的生產，降低汽車生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]附圖1為本發明抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板的金相組織圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合具體實施例和附圖對本發明抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板及其生產方法作進一步詳細說明。
[0034]本發明的各實施例抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板的化學成分重量百分數(余量為Fe和不可避免的雜質)如表1所示:
[0035]表1本發明各實施案例的化學成分(wt%)
【權利要求】
1.一種抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板，其特征在于，該鋼的化學成分按照重量百分比計為:C:0.06 ~0.09、Si:0.10 ~0.30、Mn:1.0 ~1.70、P ≤ 0.020、S ≤ 0.012、Ti:.0.015~0.035, Nb:0.01~0.04, Als:0.01~0.05，余量為Fe及不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板，其特征在于，該鋼的化學成分按照重量百分比計為:C:0.070~0.075、S1:0.10~0.20、Mn:1.40~1.50、P ≤ 0.020、S ≤ 0.012、Ti:0.025 ~0.030、Nb:0.02 ~0.03、Als:0.03 ~0.040，余量為Fe及不可避免的雜質。
3.—種權利要求1所述抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板的生產方法，依次包括以下步驟: 1)鐵水脫硫、轉爐冶煉并合金化處理； 2)進行鋼包爐處理，處理時喂入硅鈣線； 3)進行連鑄連軋，軋制時鑄坯厚度控制在54mm以下，連鑄后鑄坯直接進行加熱，加熱爐溫為1050~1100°C，在爐內保溫30~90min ； 4)鑄坯出爐進行高壓水除磷； 5)進行七道次軋制，所述軋制時FTl~FT7道次壓下分配比依次為:(50~60%): (20~30%):0%: (5 ~10%): (3 ~7%): (2 ~5%): (2 ~5%)，終軋溫度控制為 780 ~830°C ； 6)進行層流冷卻，所述層流冷卻采用后段快速冷卻方式，終軋后空冷6~9s，然后以45~55°C /s進行冷卻； 7)進行卷取，所述卷取溫度為450~570°C； 8)酸洗; 9)平整； 10)進行精整，所述精整時采用靜電涂油，涂油量≤1.5g/mm2。
4.根據權利要求3所述抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板的生產方法，其特征在于:所述步驟2)中，按0.4~0.6kg/t鋼比例喂入硅鈣線。
5.根據權利要求3或4所述抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板的生產方法，其特征在于:所述步驟4)中，除磷水的壓力≤250bar。
6.根據權利要求3或4所述抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板的生產方法，其特征在于:所述步驟9)中，控制平整延伸率< 2%。
7.根據權利要求5所述抗拉強度610MPa級熱軋高強薄鋼板的生產方法，其特征在于:所述步驟9)中，控制平整延伸率< 2%。
【文檔編號】C21D8/02GK103695771SQ201310641282
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】陳宇, 趙如意, 古兵平, 熊立波, 黃雙, 劉祥東, 王立輝, 劉永前 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司