CN104060167A - 一种热轧钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热轧钢板及其生产方法。以该热轧钢板的总重量为基准，该热轧钢板的元素组成包括：0.05-0.1重量％的碳、0.3重量％以下的硅、1.6-1.8重量％的锰、0.02重量％以下的磷、0.01重量％以下的硫、0.01-0.03重量％的铌、0.08-0.1重量％的钛和97.64-98.26重量％的铁；该热轧钢板的显微组织为铁素体组织和珠光体组织，具有适应性强的特点。本发明的热轧钢板的屈服强度≥650MPa，可以用于屈服强度650MPa级汽车车厢。另外，本发明的生产方法中采用铌、钛和锰合金化方式，避免了加入Mo、Ni等贵重元素，因此降低了热轧钢板的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种热轧钢板及其生产方法。
背景技术
在现阶段的制造工艺和技术水平下，车身轻量化是解决重载汽车超载荷和节能减排的重要手段。使用高强度钢材，通过减薄钢板厚度和减轻车身的重量，可以在降低自重的前提下提高产品使用寿命。目前，国内载重汽车用车厢板的主要钢材为16Mn和Q345B，高强度车厢板用量较少，与国外同类产品相比车厢板重量高出15-20％。
为了降低生产成本和提高构件安全性，高强度汽车车厢用热轧钢板开发以逐渐提上日程，各大钢厂也陆续开展这方面的研究工作。例如，北京科技大学的赵征志等发明了一种汽车厢体用热轧酸洗高强钢的制备方法(CN102787272A)；江苏省沙钢钢铁研究院有限公司的许振刚等发明的高强度低合金热轧铁素体贝氏体耐候钢及其生产方法(CN101660099A)；广州珠江钢铁有限责任公司的毛新平等发明的一种应用薄板坯连铸连轧流程生产Ti微合金化高强耐候钢板的工艺(CN1785543A)，等。
然而，上述方法中普遍添加了Mo、Cr、Ni等昂贵的合金元素，因此热轧钢板的成本依然较高。且部分产品采用薄板坯连铸连轧工艺，低的终轧温度(如800℃)、低的卷取温度(如320℃)和常规冷却工艺使最终成品组织中引进贝氏体或马氏体强化，而这些成品在加工过程中的显微组织会发生变化，致使产品的使用性能并不理想。
因此，有必要开发一种新的且低成本的热轧钢板及其生产方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中汽车车厢用热轧钢板成本高、轧制工艺控制复杂和适应性差的缺陷，从而提供一种热轧钢板及其生产方法。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种热轧钢板，其中，以所述热轧钢板的总重量为基准，所述热轧钢板的元素组成包括：0.05-0.1重量％的碳、0.3重量％以下的硅、1.6-1.8重量％的锰、0.02重量％以下的磷、0.01重量％以下的硫、0.01-0.03重量％的铌、0.08-0.1重量％的钛和97.64-98.26重量％的铁；所述热轧钢板的显微组织为铁素体组织和珠光体组织。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了上述热轧钢板的生产方法，该方法包括：将钢水连铸成板坯，将所述板坯依次进行加热、粗轧、精轧、层流冷却和卷取，其中，以所述钢水的总重量为基准，所述钢水的元素组成包括：0.05-0.1重量％的碳、0.3重量％以下的硅、1.6-1.8重量％的锰、0.02重量％以下的磷、0.01重量％以下的硫、0.01-0.03重量％的铌、0.08-0.1重量％的钛和97.64-98.26重量％的铁；所述加热的温度为1240-1280℃，所述精轧的入口温度为950-1050℃，所述精轧的终轧温度为860-920℃，所述卷取的温度为580-640℃。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了由上述方法生产的热轧钢板。
根据本发明的第四个方面，本发明提供了上述热轧钢板在汽车车厢上的应用。
本发明的热轧钢板的屈服强度≥650MPa，且显微组织为铁素体和珠光体组织，这可以避免钢板在加工(如焊接)过程中显微组织的变化而导致的钢板强度的降低的缺陷，本发明的热轧钢板可以用于屈服强度650MPa级汽车车厢。另外，本发明的生产方法中采用铌、钛和锰合金化方式，避免了加入Mo、Ni等贵重元素，因此降低了热轧钢板的成本。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的实施例1生产的热轧钢板的透射电镜(TEM)图。
图2是图1对应的能谱(EDX)图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种热轧钢板，其中，以所述热轧钢板的总重量为基准，所述热轧钢板的元素组成包括：0.05-0.1重量％的碳、0.3重量％以下的硅、1.6-1.8重量％的锰、0.02重量％以下的磷、0.01重量％以下的硫、0.01-0.03重量％的铌、0.08-0.1重量％的钛和97.64-98.26重量％的铁；所述热轧钢板的显微组织为铁素体组织和珠光体组织。
在本发明中，无论是上述热轧钢板还是用于制备该钢板的钢水中，除了上述元素之外，还包括除硅、磷和硫之外的不可避免的杂质，由于其含量非常小，因此可以忽略不计。
本发明的热轧钢板的厚度可以根据热轧钢板的应用条件进行选择。从板形容易控制和车辆轻量化的角度出发，所述热轧钢板的厚度优选为1.8-7mm，进一步优选为2-6mm。
本发明通过铌、钛和锰作为热轧钢板的合金化元素，在钢中起到晶粒细化和析出强化的效果。所述热轧钢板可以通过将钢水连铸成板坯，将所述板坯依次进行加热、粗轧、精轧、层流冷却和卷取制成。优选情况下，在所述热轧钢板生产过程中，板坯加热的温度为1240-1280℃，精轧的入口温度为950-1050℃，精轧的终轧温度为860-920℃，卷取的温度为580-640℃，这样不仅使形成的热轧钢板的显微组织为铁素体和珠光体组织，还可以使析出相TiC弥散分布于铁素体基体中，从而进一步提高所述热轧钢板的力学性能。
本发明的所述热轧钢板的显微组织为铁素体组织和珠光体组织，并通过析出相TiC达到强化钢板的作用。这样可以避免热轧钢板由于引入贝氏体或马氏体强化而在加工(如焊接)过程中导致组织变化而使钢板的性能下降。
本发明的所述热轧钢板为一种屈服强度650MPa级的热轧钢板。优选地，所述热轧钢板的屈服强度(ReL)≥650MPa，抗拉强度(Rm)≥700MPa，延伸率(A％)≥22.0％。在本发明中，所述热轧钢板的屈服强度(ReL)、抗拉强度(Rm)和延伸率(A％)均按照GB/T228.1-2010规定的方法检测。
而且，本发明的所述热轧钢板的冷弯性能根据GB/T232-2010方法(B＝35，α＝180°，d＝a；d表示弯心直径、a表示试样厚度、α表示弯曲的角度、B表示试样的宽度)测定为合格。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了上述热轧钢板的生产方法，该方法包括：将钢水连铸成板坯，将所述板坯依次进行加热、粗轧、精轧、层流冷却和卷取，其中，以所述钢水的总重量为基准，所述钢水的元素组成包括：0.05-0.1重量％的碳、0.3重量％以下的硅、1.6-1.8重量％的锰、0.02重量％以下的磷、0.01重量％以下的硫、0.01-0.03重量％的铌、0.08-0.1重量％的钛和97.64-98.26重量％的铁；所述加热的温度为1240-1280℃，所述精轧的入口温度为950-1050℃，所述精轧的终轧温度为860-920℃，所述卷取的温度为580-640℃。
通过Axiovert MAT200金相显微镜测试仪得出，由本发明的方法制得的热轧钢板的显微组织为铁素体组织和珠光体组织。
图1是本发明的实施例1制备的热轧钢板的TEM图，图2是TEM图对应的能谱(EDX)图。结合图1和图2可以看出，本发明方法生产的热轧钢板的析出相TiC弥散于铁素体基体中。
在本发明中，所述钢水可以采用本领域的常规方法制得，例如可以通过高炉炼铁、铁水预处理、转炉冶炼、钢包内脱氧、合金化炉后精炼和LF电加热等方法制得。为了使制得的钢水的组成满足上述组成要求，在转炉冶炼过程中引入适量的Mn和Si，LF电加热过程中先加Nb，再进行脱氧后引入适量的Ti，并对钢水成分进行微调。
在本发明中，所述板坯的连铸为本领域的常规连铸方法，即，所述钢水精炼后，经连铸机的中间包浇注至结晶器，分别经过拉坯、二次冷却和切割等工艺形成连铸板坯。
根据本发明的实施方式，所述钢水经过连铸处理后，形成的板坯厚度为200-230mm。
在本发明中，为了进一步使所述热扎钢板满足轻量化的需求，优选情况下，所述粗轧的道次为3-7，每道次的压下量控制在20-35％范围内，所述粗轧可以采用本领域技术人员常规使用的粗轧机如带AWC(自动宽度控制)功能的立辊粗轧机进行操作，所述板坯经过粗轧后(中间坯)的厚度优选为30-60mm，更优选为40-60mm。
根据本发明的所述方法，所述板坯经粗轧后由4-7机架进行精轧，所述精轧的入口温度为950-1050℃，优选为970-1035℃；所述精轧的终轧温度为860-920℃，优选为870-910℃。
根据本发明的一种优选实施方式，所述精轧的条件使得形成的钢板的厚度为1.8-7mm，更优选为2-6mm。
根据本发明的所述方法，在层流冷却的过程中，为了避免所述热轧钢板中铁素体和珠光体的含量或体积分数发生较大的变化从而影响到热轧钢板的使用性能，优选情况下，所述层流冷却的冷却速度为10-50℃/s。
在本发明中，所述层流冷却后，板坯的温度可以为580-640℃，优选为580-625℃。
根据本发明的所述方法，所述层流冷却后对板坯进行卷取，所述板坯的卷取温度即终止冷却的温度。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了由上述方法生产的热轧钢板。由本发明所述方法生产的热轧钢板的显微组织为铁素体和珠光体组织，析出相TiC弥散于显微组织中起到强化钢板的作用。
根据本发明的第四个方面，本发明还提供了上述热轧钢板在汽车车厢上的应用。本发明合成的热轧钢板的屈服强度在650MPa以上，能作为650MPa级汽车车厢用热轧钢板。
以下通过实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1-5
实施例1-5用于说明本发明提供的热轧钢板及其生产方法。
经常规转炉冶炼、连铸获得连铸板坯，板坯的各种成分如表1所示；将制得的连铸板坯分别依次进行板坯加热、高压水除磷、粗轧、精轧、层流冷却和卷取，从而制得热轧钢板。其中，板坯加热的温度、中间坯厚度、精轧入轧温度、精轧终轧温度、冷却速度、卷取温度和所得热轧钢板的厚度分别如表2所示。
对比例1
经常规转炉冶炼、连铸获得连铸板坯，板坯的各种成分如表1所示；将制得的连铸板坯分别依次进行板坯加热、高压水除磷、粗轧、精轧、层流冷却和卷取，从而制得热轧钢板。其中，板坯加热的温度、中间坯厚度、精轧入轧温度、精轧终轧温度、冷却速度、卷取温度和所得热轧钢板的厚度分别如表2所示。
对比例2
将与实施例1相同的板坯依次进行板坯加热、高压水除磷、粗轧、精轧、层流冷却和卷取，从而制得热轧钢板。其中，板坯加热的温度、中间坯厚度、精轧入轧温度、精轧终轧温度、冷却速度、卷取温度和所得热轧钢板的厚度分别如表2所示。
表1
表2
性能测试
在以上实施例1-5和对比例1-2制得的热轧钢板的钢卷上取样，并按照GB/T228.1-2010规定的方法检测屈服强度(ReL)、抗拉强度(Rm)和延伸率(A％)，按照GB/T232-2010规定的方法检测冷弯性能(B＝35，α＝180°，d＝a；d表示弯心直径、a表示试样厚度、α表示弯曲的角度、B表示试样的宽度)，检测结果示于表3中。
表3
从上述表3的数据可以看出，采用本发明提供的生产方法制得的热轧钢板的抗拉强度达到700MPa以上，屈服强度达到650MPa以上，延伸率达到22％以上，而且冷弯性能也合格。该热轧钢板满足屈服强度650MPa级汽车车厢用的要求。且该钢种的合金成本低，具有轧制工艺控制简单和适应性强的特点。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种热轧钢板，其中，以所述热轧钢板的总重量为基准，所述热轧钢板的元素组成包括：0.05-0.1重量％的碳、0.3重量％以下的硅、1.6-1.8重量％的锰、0.02重量％以下的磷、0.01重量％以下的硫、0.01-0.03重量％的铌、0.08-0.1重量％的钛和97.64-98.26重量％的铁；所述热轧钢板的显微组织为铁素体组织和珠光体组织。
2.根据权利要求1所述的热轧钢板，其中，所述热轧钢板的厚度为1.8-7mm。
3.根据权利要求1所述的热轧钢板，其中，在所述热轧钢板的生产过程中，板坯加热的温度为1240-1280℃，精轧的入口温度为950-1050℃，精轧的终轧温度为860-920℃，卷取的温度为580-640℃。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的热轧钢板，其中，所述热轧钢板的屈服强度≥650MPa，抗拉强度≥700MPa，延伸率≥22.0％。
5.权利要求1-4中任意一项所述的热轧钢板的生产方法，该方法包括：将钢水连铸成板坯，将所述板坯依次进行加热、粗轧、精轧、层流冷却和卷取，其中，以所述钢水的总重量为基准，所述钢水的元素组成包括：0.05-0.1重量％的碳、0.3重量％以下的硅、1.6-1.8重量％的锰、0.02重量％以下的磷、0.01重量％以下的硫、0.01-0.03重量％的铌、0.08-0.1重量％的钛和97.64-98.26重量％的铁；所述加热的温度为1240-1280℃，所述精轧的入口温度为950-1050℃，所述精轧的终轧温度为860-920℃，所述卷取的温度为580-640℃。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，将所述钢水连铸成的板坯的厚度为200-230mm；所述板坯经粗轧后的厚度为30-60mm。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述精轧的条件使得形成的热轧钢板的厚度为1.8-7mm。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述层流冷却的冷却速度为10-50℃/s。
9.由权利要求5-8中任意一项所述的方法生产的热轧钢板。
10.权利要求1-4和权利要求9中任意一项所述热轧钢板在汽车车厢上的应用。
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