冷軋低合金高強鋼板的生產方法與流程

2023-05-23 12:59:01

本發明涉及一種冷軋低合金高強鋼板的生產方法，用於同時生產屈服強度260mpa級和屈服強度300mpa級冷軋低合金高強鋼板，屬於鋼鐵產品生產技術領域。

背景技術：

汽車用冷軋低合金高強鋼作為傳統高強鋼因其強度級別介於碳素結構鋼和雙相鋼之間，且較雙相鋼具有更低的成本，在汽車內部結構件中仍具有廣泛的應用。但是，對於汽車用鋼品種而言，冷軋低合金高強鋼本身具有一系列牌號(其性能範圍要求不同，對應成分設計也不同)，加之汽車結構用鋼產品合同一般存在小批量、規格尺寸多、牌號多等特點，給實際生產組織帶來了極大困難，主要表現在銜接坯多而降級改判率高、鋼種及規格尺寸頻繁過渡而質量穩定性差。因此，探索低成本、穩定可控的冷軋低合金高強鋼性能分級控制方法及其製造方法是提高競爭力的有力措施，而從當前公開的相關專利來看，以上難題並未得到很好地解決。如cn101956125b公開了一種薄規格低合金高強度系列鋼的柔性製造方法，採用簡單的c-mn鋼基礎成分，通過控軋控冷實現屈服強度345mpa～550mpa級鋼材分級控制。但該發明專利基於薄板坯連鑄連軋工藝，且其最終產品為熱軋產品，未提供冷軋及退火工序性能分級控制方法。cn1288269c公開了一種低合金高強用鋼製造方法，其成分(質量百分比，％)為c0.06～0.09、mn1.30～1.40、si0.195～0.305、p≤0.015、s≤0.006、v0.025～0.035、nb0.015～0.025、ti0.010～0.020、al0.020～0.035、cao0.0015～0.0045，其重點在於冶煉工藝的製造方法，主要解決邊部角裂紋和鋼的純淨度問題。cn102492823b公開了一種屈服強度420mpa級冷軋低合金高強鋼板的連續退火工藝，主要解決屈服強度420mpa級冷軋低合金高強鋼連續退火工藝參數的設定問題。cn103088255b公開了一種汽車用高強塑積的低合金高強鋼冷軋板的生產工藝，採用nb-ti複合微合金化成分設計，通過控制成分、熱軋及冷軋退火工藝，實現屈服強度395mpa～410mpa，強塑積可達到15gpa％。cn103789625b公開了一種罩式退火生產微合金化冷軋低合金高強鋼的方法，其成分設計為：c0.05～0.10wt％、mn0.5～1.5wt％、s≤0.020wt％、si≤0.5wt％、nb0.01～0.05wt％、ti0.01～0.06wt％，結合罩式退火工藝，可獲得屈服強度為462mpa、抗拉強度579mpa、延伸率a80為24％的綜合性能。以上專利僅限於一種強度級別冷軋低合金高強鋼的製造方法，均未提及解決低成本製造及性能分級的控制方法。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種冷軋低合金高強鋼板的生產方法，實現了採用相同化學成分鋼水同時生產屈服強度260mpa級和屈服強度300mpa級冷軋低合金高強鋼板，並實現了這兩種不同強度級別冷軋低合金高強鋼板的組織性能穩定控制，對於成品力學性能要求，260mpa級達到rp0.2：260～330mpa，rm：350～430mpa，a80≥26.0％；300mpa級達到rp0.2：300～380mpa，rm：380～480mpa，a80≥23.0％。

為解決上述技術問題本發明所採用的技術方案是：冷軋低合金高強鋼板的生產方法，按照鐵水脫硫→轉爐冶煉→lf爐精煉→連鑄→熱連軋→酸洗冷軋→連續退火→光整的工藝路線進行生產。

其中，鋼水化學成分的控制目標按照重量百分比設計為：c：0.05％～0.08％，si：0.05％～0.15％，mn：0.30％～0.50％，p：0.010％～0.025％，s：≤0.015％，nb：0.010％～0.020％，al：0.010％～0.080％，餘量為fe和不可避免雜質。

本發明選擇化學成分及其範圍的原因如下：碳含量範圍的選擇主要考慮強度、成形性和焊接性能的匹配，如果碳含量低於0.05％，則鋼板的強度低，需添加更多的其它強化合金元素才能達到高強度要求，不符合低成本設計；若高於0.08％，則鋼板的成形性和焊接性將降低，同時不利於低強度級別性能控制。添加少量的矽和磷可提供固溶強化效果，更重要的是能淨化再結晶鐵素體，促進珠光體轉變，提高試驗鋼的耐時效性能。mn主要是以固溶強化形式提高強度並且與硫結合成mns，防止因fes所造成的熱裂紋，mn含量過高，會影響鋼的焊接性能。s作為殘留元素存在，按≤0.015％控制。鋁主要是作為脫氧元素添加的，要實現完全脫氧，其含量要求在0.010％以上，但過高的鋁將影響鋼的焊接性能及鑄坯夾雜物控制，因此，al含量選擇為0.010％～0.080％為宜。微合金nb加入是為了通過提高奧氏體再結晶溫度，從而有效地細小晶粒，同時與c、n元素結合形成nb(c,n)強化鐵素體基體，從而實現高強度目的，根據其強度級別要求，將其設計成0.010％～0.020％。

本發明具體工藝控制如下：按常規鐵水脫硫、轉爐冶煉、lf爐處理，將鋼水成分控制在上述範圍內，經連鑄成230mm厚的連鑄坯。為保證鑄坯質量，連鑄過程中採用低碳鋁鎮靜鋼保護渣進行保護澆鑄，同時採用恆拉速0.7m/min～1.3m/min進行澆鑄。

為保證組織的均勻性和消除鑄坯缺陷，同時使nb微合金化元素充分固溶，熱連軋時先將連鑄後的板坯重新加熱至1230℃～1250℃，在爐時間不低於110min(在爐時間根據板坯入爐溫度而定，入爐溫度越低，則在爐時間越長)以保證板坯均勻性；由於nb微合金化顯著提高奧氏體再結晶溫度，本發明提高了軋制溫度，粗軋溫度範圍為1150℃～1230℃，全長除磷，避免氧化鐵皮壓入；粗軋後中間板坯厚度控制在39mm～43mm，粗軋後中間板坯採用無芯移送熱卷箱卷取，保證通卷溫度均勻性；熱連軋終軋溫度範圍為880℃～920℃，可避免由於邊部溫降時兩相區軋製造成的混晶組織；熱連軋後採用前段冷卻方式分別快速冷卻至670℃～700℃卷取和630℃～660℃卷取進行分級控制，以得到不同晶粒大小的均勻熱軋組織。

在冷連軋機組軋制能力範圍內儘量提高冷軋壓下率，降低再結晶溫度，細化晶粒，酸洗冷軋過程中，冷軋壓下率控制為58％～80％。

連續退火過程中，帶鋼運行速度控制在80m/min～200m/min，帶鋼運行速度根據帶鋼厚度而定，越厚的帶鋼速度越低；退火均熱溫度分別按820℃～830℃和790℃～800℃進行分級控制，熱連軋後的卷取溫度為670℃～700℃，對應的退火均熱溫度為820℃～830℃，熱連軋後的卷取溫度為630℃～660℃，對應的退火均熱溫度為790℃～800℃；緩冷終點溫度控制在640℃～660℃，過時效溫度控制在400℃～420℃。

光整的延伸率按1.2％～2.0％控制。

本發明的有益效果是：(1)本發明形成了屈服強度260mpa和300mpa級冷軋低合金高強鋼全流程生產工藝控制關鍵技術。

(2)本發明採用相同成分設計，通過熱軋、冷軋及退火工藝的分級控制，形成了性能分級控制的關鍵工藝技術。

(3)本發明通過成分及工藝的有效控制，實現屈服強度260mpa和300mpa級冷軋低合金高強鋼組織性能穩定控制。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步說明。

表1主要分級控制參數及成品性能參數

實施例1：在鐵水脫硫、轉爐冶煉、lf爐精煉，連鑄獲得本發明的冷軋鋼低合金高強鋼，其化學成分(按重量百分比)含有c：0.07％、si：0.08％、mn：0.40％、p：0.018％、s：0.007％、als：0.032％，nb：0.016％，餘量為fe及不可避免的雜質。連鑄過程中，採用低碳鋁鎮靜鋼保護渣進行保護澆鑄，同時採用恆拉速1.0m/min進行澆鑄。連鑄後板坯在1242℃下加熱軋成4.0mm厚的帶鋼，其中粗軋溫度範圍為1150℃～1230℃，全長除磷；粗軋後中間板坯厚度控制在40mm，粗軋後中間板坯採用無芯移送熱卷箱卷取，熱連軋終軋溫度為900℃，隨後以前段冷卻方式至682℃卷取，帶鋼冷卻後用鹽酸酸洗，在冷連軋機上以75％的壓下率軋成1.0mm的冷軋板，軋後卷在連續退火爐中經清洗後進入退火爐中退火，帶鋼爐內運行速度為140m/min，退火均熱溫度為825℃，保溫95s，然後以3.5℃/s緩冷至650℃，隨即以70℃/s速度冷卻至410℃進行過時效處理400s，最後水淬至室溫進入光整，光整延伸率為1.5％。其成品力學性能為屈服強度288mpa，抗拉強度417mpa，延伸率35.0％。其顯微組織為鐵素體+少量珠光體組成，鐵素體晶粒度9.0級。

實施例2：在鐵水脫硫、轉爐冶煉、lf爐精煉，連鑄獲得本發明的冷軋鋼低合金高強鋼，其化學成分(按重量百分比)含有c：0.06％、si：0.06％、mn：0.38％、p：0.020％、s：0.006％、als：0.030％，nb：0.014％，餘量為fe及不可避免的雜質。連鑄過程中，採用低碳鋁鎮靜鋼保護渣進行保護澆鑄，同時採用恆拉速0.9m/min進行澆鑄。連鑄後板坯在1240℃下加熱軋成6.0mm厚的帶鋼，其中粗軋溫度範圍為1150℃～1230℃，全長除磷；粗軋後中間板坯厚度控制在43mm，粗軋後中間板坯採用無芯移送熱卷箱卷取，熱連軋終軋溫度為900℃，隨後以前段冷卻方式至697℃卷取，帶鋼冷卻後用鹽酸酸洗，在冷連軋機上以66.7％的壓下率軋成2.0mm的冷軋板，軋後卷在連續退火爐中經清洗後進入退火爐中退火，帶鋼爐內運行速度為90m/min，退火均熱溫度為821℃，保溫145s，然後以2.5℃/s緩冷至653℃，隨即以50℃/s速度冷卻至410℃進行過時效處理400s，最後水淬至室溫進入光整，光整延伸率為1.9％。其成品力學性能為屈服強度294mpa，抗拉強度411mpa，延伸率33.5％。

實施例3：在鐵水脫硫、轉爐冶煉、lf爐精煉，連鑄獲得本發明的冷軋鋼低合金高強鋼，其化學成分(按重量百分比)含有c：0.08％、si：0.06％、mn：0.41％、p：0.015％、s：0.007％、als：0.028％，nb：0.015％，餘量為fe及不可避免的雜質。連鑄過程中，採用低碳鋁鎮靜鋼保護渣進行保護澆鑄，同時採用恆拉速1.2m/min進行澆鑄。連鑄後板坯在1240℃下加熱軋成5.0mm厚的帶鋼，其中粗軋溫度範圍為1150℃～1230℃，全長除磷；粗軋後中間板坯厚度控制在41mm，粗軋後中間板坯採用無芯移送熱卷箱卷取，熱連軋終軋溫度為900℃，隨後以前段冷卻方式至674℃卷取，帶鋼冷卻後用鹽酸酸洗，在冷連軋機上以70％的壓下率軋成1.5mm的冷軋板，軋後卷在連續退火爐中經清洗後進入退火爐中退火，帶鋼爐內運行速度為108m/min，退火均熱溫度為828℃，保溫122s，然後以2.8℃/s緩冷至655℃，隨即以60℃/s速度冷卻至410℃進行過時效處理400s，最後水淬至室溫進入光整，光整延伸率為1.7％。其成品力學性能為屈服強度292mpa，抗拉強度418mpa，延伸率32.5％。

實施例4：按實施例1成分及工藝控制，不同的是熱連軋終軋後的卷取溫度為641℃，退火均熱溫度為795℃。其成品力學性能為屈服強度325mpa，抗拉強度430mpa，延伸率33.5％。其顯微組織為鐵素體+少量珠光體組成，鐵素體晶粒度11.0級。

實施例5：按實施例2成分及工藝控制，不同的是熱連軋終軋後的卷取溫度為653℃，退火均熱溫度為792℃。其成品力學性能為屈服強度330mpa，抗拉強度434mpa，延伸率32.5％。

實施例6：按實施例3成分及工藝控制，不同的是熱連軋終軋後的卷取溫度為633℃，退火均熱溫度為799℃。其成品力學性能為屈服強度319mpa，抗拉強度432mpa，延伸率34.5％。