CN103667906A - 抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板及其生产方法。该钢的化学成分按照重量百分比计为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：0.01～0.04，余量为Fe及不可避免的杂质。其制备方法依次包括以下步骤：铁水脱硫、转炉冶炼并合金化处理；进行钢包炉处理，处理时喂入硅钙线；进行连铸连轧；铸坯出炉进行高压水除磷；进行七道次轧制；进行层流冷却；进行卷取；酸洗；平整；精整。本发明的钢性能稳定、尺寸精度高、具有良好延伸率，可用于乘用车底盘、各类加强板等汽车结构件和安全件，降低汽车生产成本，而且其生产方法生产成本低、工业生产适应性良好。
Description
技术领域
本发明属于汽车用钢技术领域，具体指一种抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板及生产方法。
背景技术
随着汽车轻量化技术的发展，汽车结构及安全用高强钢的减薄是汽车轻量化的最直接途径。目前，汽车生产中常用的薄规格钢板主要用于汽车底盘系统、车身结构系统、座椅安全系统等零件的生产。
与传统热轧产线相比，采用薄板坯连铸连轧（CSP）方法生产的热轧钢板具有流程短、强度高、成本低、尤其是厚度规格薄的特点，是汽车轻量化的有效手段。利用CSP生产薄板优势，各国钢铁生产机构已经根据该产线特点开发出了薄规格高强度钢板，实现材料的轻量化。在国外，德国西马克公司开发的在连铸机和轧机上配置附加设备的积木式设计的灵活柔性配置技术，可在原来CSP生产线上生产汽车、管线、电工等行业市场需要的所有钢种，包括低碳IF钢、软钢、中碳和高碳钢、高强度低合金钢、管线钢、不锈钢、耐酸和耐热等合金钢及电工钢等。意大利Arvedi钢铁公司采用电炉-CSP紧凑式生产线生产的汽车结构、建筑领域、家电、石油管线等用的低碳钢、中碳钢和高碳钢以及硼钢、耐候钢、合金钢、双相钢等热轧钢板以及韩国现代汽车公司提供的采用连铸-热连轧-快速冷却-卷取生产工艺生产组织结构为铁素体、马氏体及贝氏体复合相的汽车车体用超高强度钢板及生产方法。日本住友金属采用连铸连轧的生产工艺及控轧控冷技术生产具有优异成型性和表面质量的汽车车体用高拉伸强度钢板及生产方法，具有优异韧性，拉伸强度达到100～1400kg/mm2的汽车门框冲击梁用超高强度热轧、冷轧钢板等文献与专利。在国内，包钢以低C-Mn钢为原料、在CSP薄板坯连铸连轧生产线上采用层流冷却和超快速冷却工艺，开发出厚度为4～11mm、组织为铁索体＋马氏体、抗拉强度为590～620MPa、屈服强度为385～455MPa、用于卡车结构件的590MPa级及590MPa级热轧双相钢板。马钢提供的采用冶炼、薄板坯连铸连轧CSP、冷轧、罩式退火高效、低成本的生产应用于汽车等行业进行冲压成形的一种基于CSP工艺的深冲级低碳铝镇静钢板生产方法、DQ级冲压汽车用钢的一种基于CSP工艺流程的冲压级冷轧钢板生产方法，采用铁水深脱硫→转炉顶底复合吹炼→炉外精炼→连铸(机清)→热装热送进保温坑→板坯再加热→控制轧制→控制冷却等工艺生产屈服强度达到700MPa、具有优良的力学性能和良好的焊接、冷弯等加工性能，生产过程中合金元素加入少，不需要进行回火或调质等热处理工艺、包括特种汽车结构件等用的一种高强度冷成型热连轧钢板及其生产方法。但是，以上国内外先进钢厂采用CSP方法生产的高强钢均取得了一定的技术效果，但它们为了追求钢产品的综合性能，钢中都添加了较多的合金元素，因而造成钢的成本增加，而且它们生产的钢厚度均在3.0mm以上的较高厚度，产品的厚度还有待于进一步改进。
发明内容
本发明的目的是要提供一种抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板及其生产方法。该钢性能稳定、尺寸精度高、具有良好延伸率，可用于乘用车底盘、各类加强板等汽车结构件和安全件，降低汽车生产成本，而且其生产方法生产成本低、工业生产适应性良好。
为实现上述目的，本发明的抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板，其采用以碳和锰固溶强化元素为主、辅以钛元素微合金化，其化学成分按照重量百分比计为：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：0.01～0.04，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地，该钢的化学成分按照重量百分比计为：C:0.070～0.075、Si：0.15～0.20、Mn：1.40～1.50、P≤0.020、S≤0.012、Ti：0.025～0.030、Nb:0.02～0.03、Als：0.02～0.035，余量为Fe及不可避免的杂质。
所述抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板的生产方法，依次包括以下步骤：
1）铁水脱硫、转炉冶炼并合金化处理；
2）进行钢包炉处理，处理时喂入硅钙线；
3）进行连铸连轧，轧制时铸坯厚度控制在54mm以下，连铸后铸坯直接进行加热，加热炉温为1050～1100℃，在炉内保温时间为30～90min；
4）铸坯出炉进行高压水除磷；
5）进行七道次轧制，所述轧制时FT1～FT7道次压下分配比依次为:(50～60%):(20～30%):0%:(5～10%):(3～7%):(2～5%):(2～5%)，终轧温度控制为780～830℃；
6）进行层流冷却，所述层流冷却采用后段快速冷却方式，终轧后空冷6～9s，然后以40～50℃/s进行冷却；
7）进行卷取，所述卷取温度为450～580℃。
8）酸洗；
9）平整；
10)进行精整，所述精整时采用静电涂油，涂油量≥1.5g/mm2。
优选地，所述步骤2）中按0.4～0.6kg/t钢比例喂入硅钙线。
进一步地，所述步骤4）中，除磷水的压力≥250bar。
再进一步地，所述步骤9）中，控制平整延伸率≤2%。
本发明的高强薄钢板中各组分的选择及其生产工艺参数限定的原理分析如下：
碳：碳是廉价的固溶强化元素。CSP工艺对于C含量在包晶区附近的钢种生产存在风险，如果C含量超过0.20%，则冲压成形性和焊接性能会降低；本发明将其含量限定在0.06～0.09%的范围，优选为0.070～0.075%范围，并采用低于包晶区的C成分体系，配合生产工艺，达到强度目标。
硅：硅是廉价而有效的钢液脱氧元素。是为了维持母材强度、进行预脱氧而添加的，如果其含量小于0.10%，则不能发挥其效果，如果含量超过0.30%，则会严重影响轧制除鳞及酸洗后表面质量，所以，将其含量限定在0.30%以下，优选为控制在0.20%以下。
锰：锰是提高强度和韧性最有效的元素，可改善钢的强度和延伸平衡性，为保证目标强度和延伸性能，将其重量比含量限定在1.00～1.70%，优选为1.40～1.50%范围。
磷：磷是钢中的有害元素，易引起铸坯中心偏析，为了避免冷弯成形性能、韧性发生恶化，设定其重量含量上限为0.020%。
硫：硫是非常有害的元素。钢中的硫常以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂对钢的冲击韧性是十分不利的，并造成性能的各向异性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越好。基于对钢板冷弯成形工艺和生产成本的考虑，拟将钢中硫的含量控制在0.012%以下。
钛：可细化晶粒和提高钢的强度与韧性，对钢进行微钛处理，可以改变硫化物的形貌，显著提升钢板冷弯性能。当其含量不足0.020%时，不能充分发挥其效果；另一方面，加入的钛大于0.040%时，则会由于生成过剩的碳化钛而导致韧性恶化，延伸性能下降，影响材料成形性能。所以规定其上限为0.040%。所以，将其含量限定在0.015～0.035%，优选为0.025～0.030%范围。
铌：轧制变形诱导析出的微细Nb(C,N)除了抑制奥氏体再结晶外，既可以实现未再结晶控轧，又可以避免低碳钢容易出现的混晶现象。钢中总的铌含量则对其没有直接影响，所以，本发明将其含量限定在0.01～0.04%，优选为0.02～0.03%范围。另外，加铌后的控制轧制关键是避免轧制前析出粗大的Nb(C,N)，减少无效铌而造成浪费。
铝：铝是为了脱氧而添加的，当Als的重量百分含量不足0.01%时，不能发挥其效果；另一方面，由于添加多量的铝容易形成氧化铝团块，因此，Als含量限定在0.01～0.04%，优选为0.02～0.035%范围。
本发明的生产方法采用CSP产线生产，在连铸后铸坯直接进行加热，炉温控制在1050～1100℃超低范围并在炉内保温时间30～90min；精整时严格控制FT1～FT7道次压下分配比，并控制极低的终轧温度为780～830℃范围，这样，经七道次轧制使奥氏体晶粒不断得到细化，层流冷却采用后段快速冷却方式，终轧后空冷使轧后铁素体析出并长大，同时控制铁素体含量，然后以40～50℃/s进行冷却，使贝氏体快速析出，层流冷却除了影响相变温度和铁素体晶粒大小外，还影响相变前的奥氏体晶粒尺寸，进而影响最终组织中铁素体晶粒尺寸和比例，同时也能控制沉淀强化的程度并产生轻度的位错强化；因为卷取温度直接影响钢的性能，卷取温度太高会使组织中析出珠光体，降低材料的延伸凸缘性能；卷曲温度过低会导致组织中出现马氏体，使强度明显增加，塑性加工性能降低，本发明控制所述卷取温度为450～580℃范围。
因此，本发明抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板针对汽车用钢的轻量化需求，采用以碳和锰固溶强化元素为主、辅以微量钛元素微合金化的特殊组分，运用钛微合金化析出物抑制奥氏体再结晶的特性，并利用CSP产线生产热轧薄板的优势进行生产，生产过程中严格控制低温加热、低温终轧、合适的冷却速度以及高精度轧制等控制技术，实现了产品的低成本生产和超薄规格的应用升级，生产的钢产品厚度在3.0mm以下、抗拉强度≥590MPa、具有强度高、厚度薄、高延伸凸缘性能和表面质量好的特点，可替代冷轧板用于汽车结构件的生产，降低汽车生产成本。
附图说明
附图1为本发明抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板的金相组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板及其生产方法作进一步详细说明。
本发明的各实施例抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板的化学成分重量百分数（余量为Fe和不可避免的杂质）如表1所示：
表1本发明各实施案例的化学成分（wt%）
上述各实施例钢的生产方法按照以下步骤依次进行：
1）铁水脱硫、转炉冶炼并合金化处理；
2）进行钢包炉处理，并按照0.4～0.6kg/t钢喂入硅钙线；
3）进行连铸连轧，轧制时铸坯厚度不超过54mm，连铸后红热铸坯直接进入加热炉进行加热，超低温控制炉温在1050～1100℃，在炉内保温时间为30～90min；
4）铸坯出炉进行高压水除磷，为保证酸洗后表面质量，除磷压力为250～300bar；
5）进行控制轧制，轧制时精整FT1～FT7道次压下分配比为:(50～60%):(20～30%):0%:(5～10%):(3～7%):(2～5%):(2～5%)，超低温终轧温度780～830℃；
6）进行层流冷却采用后段快速冷却方式，终轧后空冷6～9s，然后以40～50℃/s进行冷却，使贝氏体快速析出；
7）进行卷取，控制卷取温度在450～580℃；
8）采用紊流方式进行酸洗；
9）进行平整，控制平整延伸率不超过2%；
10)进行精整，采用静电涂油，涂油量不少于1.5g/mm2。
各实施例钢在生产过程中具体工艺参数如表2所示。
表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数
然后对上述各实施例钢产品的综合性能进行检测，检测结果如表3所示。
表3本发明各实施案例的力学性能检测结果
上述实施例1钢产品金相组织图如图1所示。从图1可以看出：材料的组织由铁素体+珠光体组成，铁素体的晶粒度细小均匀，相应的平均晶粒尺寸在4微米以下，比常规的晶粒尺寸细小，这种细小的晶精尺寸可起到强化作用，或弥补合金元素含量减小后的强度损失。
从表3的检测结果可以看出，本发明钢主要特征为薄规格、高强度，延伸率较高，实际抗拉强度达到590MPa以上，具有良好的强度安全及塑性成形综合性能，可代替厚度较大的高强钢板，用于的汽车底盘、车身加强件等结构和安全的零件的生产。
Claims (7)
1.一种抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板，其特征在于，该钢的化学成分按照重量百分比计为：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：0.01～0.04，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板，其特征在于，该钢的化学成分按照重量百分比计为：C:0.070～0.075、Si：0.15～0.20、Mn：1.40～1.50、P≤0.020、S≤0.012、Ti：0.025～0.030、Nb:0.02～0.03、Als：0.02～0.035，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.一种权利要求1所述抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板的生产方法，依次包括以下步骤：
1）铁水脱硫、转炉冶炼并合金化处理；
2）进行钢包炉处理，处理时喂入硅钙线；
3）进行连铸连轧，轧制时铸坯厚度控制在54mm以下，连铸后铸坯直接进行加热，加热炉温为1050～1100℃，在炉内保温30～90min；
4）铸坯出炉进行高压水除磷；
5）进行七道次轧制，所述轧制时FT1～FT7道次压下分配比依次为:(50～60%):(20～30%):0%:(5～10%):(3～7%):(2～5%):(2～5%)，终轧温度控制为780～830℃；
6）进行层流冷却，所述层流冷却采用后段快速冷却方式，终轧后空冷6～9s，然后以40～50℃/s进行冷却；
7）进行卷取，所述卷取温度为450～580℃；
8）酸洗；
9）平整；
10)进行精整，所述精整时采用静电涂油，涂油量≥1.5g/mm2。
4.根据权利要求3所述抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板的生产方法，其特征在于：所述步骤2）中，按0.4～0.6kg/t钢比例喂入硅钙线。
5.根据权利要求3或4所述抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板的生产方法，其特征在于：所述步骤4）中，除磷水的压力≥250bar。
6.根据权利要求3或4所述抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板的生产方法，其特征在于：所述步骤9）中，控制平整延伸率≤2%。
7.根据权利要求5所述抗拉强度590MPa级热轧高强薄钢板的生产方法，其特征在于：所述步骤9）中，控制平整延伸率≤2%。
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