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CN118703884A - 一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板及其制造方法 - Google Patents

一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板及其制造方法 Download PDF

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CN118703884A
CN118703884A CN202410844526.1A CN202410844526A CN118703884A CN 118703884 A CN118703884 A CN 118703884A CN 202410844526 A CN202410844526 A CN 202410844526A CN 118703884 A CN118703884 A CN 118703884A
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董毅
时晓光
刘仁东
孙成钱
王俊雄
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Angang Steel Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板及其制造方法，钢板的化学成分为C：0.05％～0.08％、Si：0.05％～0.10％、Mn：0.8％～1.0％、P：0.030％～0.050％、S≤0.003％、Al：0.03％～0.05％、Cr≤0.30％、Nb：0.010％～0.020％，余量为Fe和杂质。本发明采用低Si成分设计，配合湿式喷砂除鳞工艺，成品钢板表面质量良好；通过合理的成分设计，以及冶炼、热轧工艺参数配合，获得了抗拉强度高于650MPa级的低屈强比钢板，钢板具有良好的强度和塑性匹配，且生产成本低。

Description

一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板及其制造方法。
背景技术
随着汽车行业的快速发展，对用于制造汽车零部件的钢铁材料的性能要求日益提升，如作为汽车重要组成部分的汽车车轮，其生产工艺近年来得到了较大改进，采用了旋压等新型工艺，促使其对钢铁材料提出更多个性化要求，不仅要求钢材具有较高的强度，还要求钢材具有良好的成形性能和表面质量，以满足其冷成形工序、电泳工序、外观等要求。
传统的低合金高强钢屈强比高，冲压过程中极易出现开裂、回弹等问题；而具有低屈强比的热轧双相钢表面质量较差、生产成本高，影响了产品的使用范围。因此，需要开发一种汽车用具有良好表面质量的低屈强比热轧钢板。
公开号为CN108504958A的中国专利申请公开了“一种690MPa级热轧厚规格低屈强比汽车轮辐用钢及其制备方法”，钢板采用C-Si-Mn-Cr-Nb-Ti成分体系，其中Si含量≤0.2％，Cr含量为0.15-0.25％，Nb含量为0.02-0.04％，Ti含量为0.01-0.03％，钢板轧后采用超快冷+空冷+层冷冷却的冷却模式，获得的室温组织由大量铁素体、少量马氏体和珠光体组成；其实施例中成品钢板的抗拉强度可达到690MPa级，屈强比大于0.71，延伸率高于23％。采用该方法制备的钢板具有高的抗拉强度和延伸率匹配，且屈强比低于普通的低合金高强钢，但其冷却工艺较复杂，生产成本高。
公开号为CN107746931A的中国专利申请公开了“一种汽车车轮用热轧双相钢板及其制造方法”，采用C-Si-Mn-Cr-P成分体系，其中Si含量为0.1-0.25％，Cr含量为0.50-0.60％，P含量为0.035-0.070％，钢板终轧后采用三段式冷却模式，可获得600MPa级综合性能良好的热轧双相钢板。其钢板化学成分中Si含量较高，钢板表面质量差，同时钢板中含有较高含量的Cr元素导致成本较高。
公开号为CN108467996A的中国专利申请公开了“一种车轮轮辐用铁素体/马氏体热轧双相钢及其制造方法”，该钢板采用C-Si-Mn-Cr-Mo成分体系，其中Si含量为0.4-0.6％，Cr含量为0.30-0.40％，Mo含量为0.1-0.2％，连铸坯加热后进行轧制、冷却、酸洗、涂油，最终获得600MPa级热轧酸洗双相钢板，采用该方法制造的热轧酸洗双相钢中含有大量的Si、Cr、Mn元素，导致生产产品成本较高，表面质量难以满足高端车轮用钢要求。
公开号为CN101279330A的中国专利申请公开了“一种抗拉强度700MPa级热轧双相钢板的制造方法”，其主要化学成分按质量百分数为：0.03％～0.08％C、0.50～0.70％Si、1.00～1.60％Mn，0～0.60％Cr，0～0.40％Mo，0.02～0.05％Nb，余量为Fe；厚度规格为3.0～4.0mm，具有多边形铁素体与马氏体双相组织，有少量粒状贝氏体出现。所制造的钢板的抗拉强度达到700MPa，其采用C-Si-Mn-Cr-Mo-Nb成分体系，Si含量较高(达到0.50-0.70％)，钢板表面质量较差，同时Mo元素的添加极大的提高了生产成本。
发明内容
本发明提供了一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板及其制造方法，采用低Si成分设计，配合湿式喷砂除鳞工艺，成品钢板表面质量良好；通过合理的成分设计，以及冶炼、热轧工艺参数配合，获得了抗拉强度高于650MPa级的低屈强比钢板，钢板具有良好的强度和塑性匹配，且生产成本低。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板，钢板的化学成分按质量百分比计为C：0.05％～0.08％、Si：0.05％～0.10％、Mn：0.8％～1.0％、P：0.030％～0.050％、S≤0.003％、Al：0.03％～0.05％、Cr≤0.30％、Nb：0.010％～0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，所述钢板的组织由铁素体、马氏体和贝氏体组成，其中铁素体的体积分数为80％～90％、马氏体的体积分数为10％～17％、贝氏体的体积分数为0～3％；铁素体的晶粒尺寸＜4μm，带状组织等级≤1.5级。
进一步的，所述钢板的抗拉强度为650～700MPa，屈强比为0.55～0.58，延伸率≥28.0％，n值≥0.20。
一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板的制造方法，包括如下步骤：
(1)冶炼及连铸：精炼采用RH+LF双联工艺，冶炼终点控制[H]≤0.0002％，[O]≤0.0015％；精炼工序进行钙处理，喂硅钙线量＞2.2m/吨钢；连铸过程中投入电磁搅拌和轻压下；
(2)加热：加热温度为1150～1180℃，均热时间为100～130min；
(3)轧制、冷却及卷取：钢板在未再结晶区的轧制压下率＞90％，终轧温度为800～840℃，采用恒速轧制，抛钢速度为4～8m/s；终轧后采用空冷+超快冷的冷却模式，空冷至630℃～660℃后进行超快冷，冷却速度＞100℃/s；将钢板冷却至180℃以下后卷取并空冷至室温；
(4)湿式喷砂除鳞：钢卷冷却至室温后开卷进行湿式喷砂除鳞处理，钢板行进速度为15～25m/min，钢砂硬度为HRC＞60，喷砂电机的转速为2100～2300rpm。
进一步的，铸坯厚度为200～230mm，成品钢板厚度为4～10mm。
进一步的，成品钢板的表面粗糙度Ra为1.5～2.5μm，表面清洁度Sa≤3.0级。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用低Si成分设计，配合湿式喷砂除鳞工艺，成品钢板表面质量良好，无氧化铁皮条纹、色差和裂纹等缺陷，钢板表面粗糙度Ra为1.5～1.8μm，表面清洁度Sa低于3.0级；
2)通过合理的成分设计，以及冶炼、热轧工艺参数配合，获得抗拉强度高于650MPa级的低屈强比钢板；钢板具有良好的强度和塑性匹配，生产成本低，且各项指标优于同类型产品，特别适用于制造形状复杂、表面质量要求较高的高强汽车车轮等零部件。
具体实施方式
本发明所述一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板的化学成分(按质量百分数计)为C：0.05％～0.08％、Si：0.05％～0.10％、Mn：0.8％～1.0％、P：0.030％～0.050％、S≤0.003％、Al：0.03％～0.05％、Cr≤0.30％、Nb：0.010％～0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。
各化学成分及其含量的选择理由(主要作用)如下：
C：碳的主要作用是形成所需数量的马氏体并保证钢的强度。C含量过高会影响钢板的焊接性能，C含量过低则不利于得到马氏体组织，因此本发明中C含量控制在0.05％～0.08％。
Si：硅可以扩大两相区，有利于促进奥氏体向铁素体转变，是保证铁素体百分含量的主要元素。然而，Si含量过高会使钢板表面出现大量氧化铁皮缺陷，难以满足汽车零部件的使用要求。本发明所述钢板采用低Si成分体系，Si含量控制在0.050％～0.10％。
Mn：锰是典型的奥氏体稳定化元素，能够显著提高钢的淬透性，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用，可显著推迟珠光体转变以及贝氏体转变。但Mn含量过高，在推迟珠光体转变的同时，也会推迟铁素体的析出，并易于使钢板出现带状组织。因此，本发明控制钢中Mn含量在0.80％～1.0％。
P：磷能使马氏体岛的形态发生显著变化，使马氏体岛尺寸变细小，且均匀分布。P还能提高α相的形成温度，扩大形成α相的温度范围。但P过量添加会使钢板的加工性恶化，因此本发明控制钢中磷含量为0.030％～0.050％。
S：硫在钢中会形成MnS等硫化物夹杂，并成为裂纹的起点而使加工性能恶化，因此其含量越少越好，综合考虑生产成本，本发明将S含量上限定为0.003％。
Al：铝在冶炼过程中起到脱氧定氮作用，但铝过多会导致大量的铝系夹杂。本发明将Al含量控制在0.03％～0.05％。
Nb：固溶状态的铌能够抑制热变形过程中静态和动态再结晶，提高再结晶终止温度，增大了连轧过程中后部分机架的应变累积，促进奥氏体向铁素体的转变，并使铁素体晶粒得到细化。铌的碳氮化物也可延迟再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，并有明显的细晶强化效果。但Nb含量过多会提高钢板的屈强比，因此本发明将铌含量控制在0.01％～0.02％。
Cr：是中强碳化物形成元素，能显著提高钢的淬透性，能强烈推迟珠光体转变和贝氏体转变，Cr虽是弱固溶强化元素，但能增大奥氏体的过冷能力，从而细化组织，得到强化效果。此外，Cr还可以促进碳向奥氏体扩散，并可降低铁素体的屈服强度，更有利于获得低屈服强度的钢板。本发明将Cr含量控制在0.30％以下。
本发明所述一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板，成品钢板的金相组织由大量铁素体、少量马氏体和贝氏体组成，其中铁素体体积分数为80％～90％、马氏体体积分数为10％～17％、贝氏体体积分数为0～3％；铁素体晶粒尺寸＜4μm，带状组织等级≤1.5级。
成品钢板的抗拉强度为650～700MPa，屈强比为0.55～0.58，延伸率≥28.0％，n值≥0.20。
成品钢板的厚度为4～10mm，表面质量良好，无氧化铁皮条纹、色差和裂纹等缺陷，钢板表面粗糙度Ra为1.5～2.5μm，表面清洁度达到Sa≤3.0级。
本发明一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板的制造工艺过程包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却、卷取、湿式喷砂除鳞等工序，具体包括以下步骤：
(1)冶炼及连铸：精炼采用RH+LF双联工艺，严格控制H、O含量，[H]≤0.0002％，[O]≤0.0015％；在精炼工序进行钙处理，喂硅钙线量＞2.2m/吨钢；连铸过程中投入电磁搅拌和轻压下技术，防止铸坯中心偏析、疏松等缺陷，减少钢板带状组织缺陷发生；
(2)加热：将200～230mm厚的铸坯加热到1150～1180℃，均热时间为100～130分钟。适当的加热温度和均热时间既可以使铸坯成分充分均匀，也可以保证原始奥氏体晶粒细小；
(3)轧制、冷却及卷取：钢板在未再结晶区轧制的压下率＞90％，终轧温度为800～840℃，采用恒速轧制，抛钢速度为4～8m/s；终轧后采用空冷+超快冷的冷却模式，空冷至630℃～660℃后进行超快速冷却，冷却速度＞100℃/s，将钢板冷却至180℃以下后卷取并空冷至室温，成品钢板的厚度为4～10mm。
(4)湿式喷砂除鳞：钢卷冷却至室温后开卷进行湿式喷砂除鳞处理，钢板行进速度为15～25m/min，钢砂硬度为HRC＞60，喷砂电机转速为2100～2300rpm。
为了更加直观的体现本发明，结合实施例对本发明的实施方式进行进一步的说明。以下实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案，包括简单变化或等效替换，均在本发明的保护范围之内。
【实施例】
本实施例中，铸坯冶炼采用RH+LF双联工艺，严格控制H、O含量(H≤0.0002％，O≤0.0015％)，同时在精炼工序进行钙处理，喂硅钙线量＞2.2m/吨钢，连铸过程中投入电磁搅拌和轻压下技术，铸坯厚度为200mm～230mm。将铸坯加热到1150～1180℃，均热100～130分钟后进行轧制，钢板在未再结晶区轧制压下率＞90％，终轧温度为800～840℃，采用恒速轧制，抛钢速度为4～8m/s；终轧后采用空冷+超快冷的冷却模式，空冷至630℃～660℃后进行超快速冷却，冷却速度＞100℃/s，将钢板冷却至≤180℃后卷取并空冷至室温。钢卷冷却至室温后开卷进行喷砂除鳞处理，钢板行进速度为15～25m/min，钢砂硬度为HRC＞60，喷砂电机转速2100～2300rpm。成品钢板厚度为4～10mm。
各实施例中钢的化学成分见表1，加热、轧制及卷取工艺参数见表2，湿式喷砂除磷工艺参数见表3，成品钢板的组织及力学性能参数见表4，成品钢板的组织构成、晶粒度、带状组织、粗糙度和光洁度见表5。
表1钢的化学成分(wt，％)
表2加热、轧制及卷取工艺参数
表3湿式喷砂除磷工艺参数
表4成品钢板的组织及力学性能参数
表5成品钢板的组织构成、晶粒度、带状组织、粗糙度和光洁度
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板，其特征在于，钢板的化学成分按质量百分比计为C：0.05％～0.08％、Si：0.05％～0.10％、Mn：0.8％～1.0％、P：0.030％～0.050％、S≤0.003％、Al：0.03％～0.05％、Cr≤0.30％、Nb：0.010％～0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板，其特征在于，所述钢板的组织由铁素体、马氏体和贝氏体组成，其中铁素体的体积分数为80％～90％、马氏体的体积分数为10％～17％、贝氏体的体积分数为0～3％；铁素体的晶粒尺寸＜4μm，带状组织等级≤1.5级。
3.根据权利要求1所述的一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板，其特征在于，所述钢板的抗拉强度为650～700MPa，屈强比为0.55～0.58，延伸率≥28.0％，n值≥0.20。
4.如权利要求1～3任意一种所述汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)冶炼及连铸：精炼采用RH+LF双联工艺，冶炼终点控制[H]≤0.0002％，[O]≤0.0015％；精炼工序进行钙处理，喂硅钙线量＞2.2m/吨钢；连铸过程中投入电磁搅拌和轻压下；
(2)加热：加热温度为1150～1180℃，均热时间为100～130min；
(3)轧制、冷却及卷取：钢板在未再结晶区的轧制压下率＞90％，终轧温度为800～840℃，采用恒速轧制，抛钢速度为4～8m/s；终轧后采用空冷+超快冷的冷却模式，空冷至630℃～660℃后进行超快冷，冷却速度＞100℃/s；将钢板冷却至180℃以下后卷取并空冷至室温；
(4)湿式喷砂除鳞：钢卷冷却至室温后开卷进行湿式喷砂除鳞处理，钢板行进速度为15～25m/min，钢砂硬度为HRC＞60，喷砂电机的转速为2100～2300rpm。
5.根据权利要求4所述一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板的制造方法，其特征在于，铸坯厚度为200～230mm，成品钢板厚度为4～10mm。
6.根据权利要求4所述一种汽车用高表面质量低屈强比热轧钢板的制造方法，其特征在于，成品钢板的表面粗糙度Ra为1.5～2.5μm，表面清洁度Sa≤3.0级。
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