一种抗拉强度590MPa级的热轧钢板及其生产方法转让专利
申请号 : CN201010218179.X
文献号 : CN101857942B
文献日 : 2012-06-20
发明人 : 吴菊环 , 金汉节 , 杨秀亮 , 张中平 , 戈文荪 , 周渝 , 张开华 , 罗许 , 张彦恒
申请人 : 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 , 攀钢集团研究院有限公司 , 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 , 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司
摘要 :
本发明涉及冶金领域，具体涉及一种抗拉强度590MPa级的热轧钢板及其生产方法。本发明所解决的技术问题是提供一种抗拉强度590MPa级的热轧钢板。它是由如下重量百分比的组分组成：C 0.05～0.10％、Si 0.10～0.25％、Mn 1.10～1.50％、P 0.03～0.08％、S≤0.008％、Cr 0.50～0.80％、Als 0.015～0.065％，余量为铁及不可避免的杂质。通过添加微量合金元素P、Cr及直接控轧控冷工艺得到的热轧钢板具有低屈强比、高延展性、高强度的优点，具有优良的延伸凸缘性能和剪切边拉伸成形性能，尺寸精度高，表面质量好；而且不添加昂贵合金元素，成本低。可用于高档轿车车轮轮辐制造，也可用于要求深冲性能好，表面质量要求高的其它复杂结构件；或推广应用到汽车以及其它领域要求冷冲性能高的安全结构件。
权利要求 :
1.抗拉强度590MPa级的热轧钢板，其特征在于：它是由如下重量百分比的组分组成：C
0.05～0.10％、Si 0.10～0.25％、Mn 1.10～1.50％、P 0.03～0.08％、S≤0.008％、Cr 0.50～0.80％、Als 0.015～0.065％，余量为铁及不可避免的杂质；
该热轧钢板是采用磷作为合金化元素进行冶炼，处理步骤如下：A、依次通过铁水预处理、转炉冶炼、合金化、真空处理工序后；或依次通过铁水预处理、转炉冶炼、合金化、硅钙处理工序后，使化学成分满足：C 0.05～0.10％、Si 0.10～
0.25％、Mn 1.10～1.50％、P 0.03～0.08％、S≤0.008％、Cr 0.50～0.80％、Als
0.015～0.065％，余量为铁及不可避免的杂质；
B、连铸成板坯；
C、在热连轧过程中对其进行控轧控冷，冷却至330℃～400℃后进行卷取处理；
其中，步骤C在热连轧过程中，对板坯进行控轧控冷的条件为：板坯加热至
1250±20℃；使初轧出口温度保持在1060℃～1100℃；使精轧终轧温度保持在830±20℃；
钢板厚度：2.5～6.0mm；采用分段冷却或后段冷却至330℃～400℃卷取；所述的分段冷却是从终轧温度快速冷却到700±50℃的中间温度，空冷4～20秒，再快速冷却到330℃～
400℃卷取；所述的后段冷却是直接控制钢板温度至330℃～400℃卷取。
2.根据权利要求1所述的抗拉强度590MPa级的热轧钢板，其特征在于：它是由如下重量百分比的组分组成：C 0.06～0.09％、Si 0.10～0.20％、Mn 1.20～1.40％、P 0.035～
0.06％、S≤0.008％、Cr 0.55～0.80％、Als 0.020～0.060％，余量为铁及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的抗拉强度590MPa级的热轧钢板，其特征在于：其金相组织主要为75～90％的铁素体和10～25％的马氏体。
4.抗拉强度590MPa级的热轧钢板的生产方法，其特征在于：它是采用磷作为合金化元素进行冶炼，处理步骤如下：A、依次通过铁水预处理、转炉冶炼、合金化、真空处理工序后；或依次通过铁水预处理、转炉冶炼、合金化、硅钙处理工序后，使化学成分满足：C 0.05～0.10％、Si 0.10～
0.25％、Mn 1.10～1.50％、P 0.03～0.08％、S≤0.008％、Cr 0.50～0.80％、Als
0.015～0.065％，余量为铁及不可避免的杂质；
B、连铸成板坯；
C、在热连轧过程中对其进行控轧控冷，冷却至330℃～400℃后进行卷取处理；
其中，步骤C在热连轧过程中，对板坯进行控轧控冷的条件为：板坯加热至
1250±20℃；使初轧出口温度保持在1060℃～1100℃；使精轧终轧温度保持在830±20℃；
钢板厚度：2.5～6.0mm；采用分段冷却或后段冷却至330℃～400℃卷取；所述的分段冷却是从终轧温度快速冷却到700±50℃的中间温度，空冷4～20秒，再快速冷却到330℃～
400℃卷取；所述的后段冷却是直接控制钢板温度至330℃～400℃卷取。
5.根据权利要求4所述的抗拉强度590MPa级的热轧钢板的生产方法，其特征在于：步骤A中铁水预处理时，控制入炉铁水S≤0.005％。
6.根据权利要求4所述的抗拉强度590MPa级的热轧钢板的生产方法，其特征在于：步骤A中转炉冶炼时控制转炉终点目标：C 0.03～0.06％。
7.根据权利要求4所述的抗拉强度590MPa级的热轧钢板的生产方法，其特征在于：步骤A中合金化顺序为：铝锰铁或铝铁→锰铁→磷铁→铬铁。
说明书 :
一种抗拉强度590MPa级的热轧钢板及其生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及冶金领域，尤其是钢的冶炼领域，具体涉及一种抗拉强度590MPa级的热轧钢板及其生产方法。
背景技术
[0002] 21世纪，世界汽车工业的发展趋势是轻量化，而减轻车身重量最有效的手段：一是改进零部件的结构设计；二是采用高强度材料。在这种背景下，冶金行业正在大力研制开发加工性和经济性兼具的各类高强钢板。其中，热轧双相钢板由于具有高强度和优良的延展性及低屈强比和高的n值等特性，更好地满足了以汽车轮辐为代表的复杂形状结构件的要求，所以尤为引人注目，并已在实际中得到应用。
[0003] 随着我国汽车工业的迅猛发展，也正在积极推进高强度钢板在汽车上的应用，尤其是汽车车轮，由于减轻旋转件重量获得的节能效果相当于非旋转件的1.3～1.5倍。并且车轮能以单个部件的形式进行评价，它是实用研究最为活跃的部件，因此，车轮用钢便成了冶金工业的开发重点之一。
[0004] 汽车车轮的轮辐用钢要求有好的深冲性，延伸凸缘性和剪切边拉伸性。一般来说，铁素体+马氏体组织的双相钢可满足这些要求。因此，应加强技术力量研制开发590MPa级直接热轧双相钢板，以满足市场需求。
[0005] 热轧钢板可用以下三种工艺生产：
[0006] 1、热处理双相钢：Si-Mn钢热轧后热处理；
[0007] 2、高温卷取型：Si-Cr、Mo系高合金钢，按常规工艺热轧；
[0008] 3、低温卷取型：单纯Si-Mn钢轧后控冷并在很低的温度卷取。
[0009] 目前，关于抗拉强度达590MPa级以上的热轧钢板有以下报道：
[0010] 中国专利申请CN1789467A，公开了一种低Si低Mn含Nb、Ti细晶化热轧双相钢及其生产工艺，以重量百分比计的成分为：C0.06-0.10％，Mn0.4-1.2％，Si0.015-0.45％，Nb0.015-0.04％，Ti0.005-0.03％，S≤0.003％，AI≤0.034％，P≤0.014％，余量为Fe。轧制工艺包括加热、保温、粗轧、精轧、冷却、卷取，粗轧开轧温度1050-1150℃，精轧开轧温度930-960℃，终轧温度790-850℃；每道次的压下量控制在19％-33％范围内，在精轧的前三道次采用大于或等于23％的压下量，在精轧机组的剩余道次压下量保持大于或等于25％。
产品具备优良的力学性能，抗拉强度达500-610MPa，延伸率达20-30％，屈强比≤0.7；生产成本降低，利于工业化生产。
产品具备优良的力学性能，抗拉强度达500-610MPa，延伸率达20-30％，屈强比≤0.7；生产成本降低，利于工业化生产。
[0011] 中国专利申请CN101279330A，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30-4.0mm，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，其中：铁素体体积分数为70-90％，马氏体体积分数为30-10％；铁素体平均晶粒尺寸为5μm。通过控轧控冷工艺轧制，控制开轧温度1250-1150℃，终轧温度800-850℃；控制第一段冷却速度25-50℃/S，冷却后温度680-750℃，经空冷至670-700℃后，再进行第二段控制冷却，第二段冷却速度25-50℃/S，终冷温度即卷取温度500-600℃，然后钢板空冷至室温。本发明通过热轧及两段控制冷却工艺，得到厚度规格为3.0-4.0mm、具有多边形铁素体与马氏体双相组织的钢板。其中：铁素体体积分数为70-90％，马氏体体积分数为30-10％；铁素体平均晶粒尺寸为5μm。产品屈服强度410-470MPa，抗拉强度大于700MPa，总延伸率21.0-25.0％，屈强比小于0.65，具有优良的综合力学性能。
[0012] 中国专利申请CN101550519A，公开了一种车轮用热轧双相钢板及其生产方法，所解决的技术问题是提供一种同时具有优良的成形性和延伸凸缘性的车轮用热轧双相钢板，其化学成分的重量百分比为：C：≤0.10％，Si：≤1.0％，Mn：≤1.70％，Cr：0.30-0.06％，Ti：≤0.01-0.06％，B：0.0005-0.01％，Ga：0.001-0.015％，P：≤0.025％，S：≤0.010％，N：≤0.060％，Ca：0.001-0.01％，余量为铁。本发明车轮用热轧双相钢板的屈服强度≤450MPa，抗拉强度≥540MPa，延伸率≥25％，具有力学性能稳定、成型性能好、加工硬化速率高，延伸凸缘性好及疲劳寿命高和生产方法简单等特点，可用于汽车车轮等安全结构件。
[0013] 目前，国内多家钢厂，如武钢、宝钢、鞍钢、攀钢、包钢及太钢等都在研试590MPa级直接热轧双相钢，但由于设备能力和技术等多种原因，当前只有宝钢可向市场提供590MPa级直接热轧双相钢板，热轧双相钢含有较高的硅和贵重金属钼，合金成本较高，但其工艺稳定性好，生产容易控制；其典型化学成分为：C 0.06％、Si 1.25％、Mn 1.03％、P 0.014％、S≤0.005％、Cr 0.48％、Mo0.35％、Alt 0.04％。其他钢厂还没有形成正常批量供货能力。
发明内容
[0014] 本发明所解决的技术问题是提供一种抗拉强度590MPa级的热轧钢板。它是由如下重量百分比的组分组成：C 0.05～0.10％、Si 0.10～0.25％、Mn 1.10～1.50％、P0.03～0.08％、S≤0.008％、Cr 0.50～0.80％、Als 0.015～0.065％，余量为铁及不可避免的杂质。
[0015] 进一步优选，它是由如下重量百分比的组分组成：C 0.06～0.09％、Si 0.10～0.20％、Mn1.20～1.40％、P 0.035～0.06％、S≤0.008％、Cr 0.55～0.80％、Als
0.020～0.060％，余量为铁及不可避免的杂质。
0.020～0.060％，余量为铁及不可避免的杂质。
[0016] 本发明热轧钢板是采用在C-Mn钢中添加微量合金元素P、Cr强化和提高钢的性能，在冶金领域，P通常引起的脆化对热轧钢板非常有害，含P钢基本不用作热轧钢板，故P、S等作为有害元素，需要尽量控制其较低的含量，故向其添加元素P以提高热轧钢板的性能在冶金领域属于非常规处理手段。
[0017] 通过直接控轧控冷工艺控制而获得铁素体+马氏体组织的热轧双相钢板，其金相组织以铁素体和马氏体为主：含有75～90％的铁素体和10～25％的马氏体。
[0018] 具体地，本发明热轧钢板的生产方法采用磷作为合金化元素进行冶炼，处理步骤如下：
[0019] A、依次通过铁水预处理、转炉冶炼、合金化、真空处理(或真空处理替换为硅钙处理)工序后，使化学成分满足：C 0.05～0.10％、Si 0.10～0.25％、Mn 1.10～1.50％、P0.03～0.08％、S≤0.008％、Cr 0.50～0.80％、Als 0.015～0.065％，余量为铁及不可避免的杂质；
[0020] B、连铸成板坯；
[0021] C、在热连轧过程中对其进行控轧控冷，冷却至330℃～400℃后进行卷取处理。
[0022] 其中，步骤A中铁水预处理时，控制入炉铁水[S]≤0.005％；转炉冶炼时控制转炉终点目标[C]：0.03～0.06％；合金化顺序为：铝锰铁或铝铁→锰铁→磷铁→铬铁。合金添加顺序中需先添加铝锰铁、铝铁、锰铁达到脱氧的目的，再加入磷铁、铬铁才能达到更好的合金化效果，磷铁和铬铁的添加顺序没有特殊要求。
[0023] 采用炉外精炼技术——硅钙处理用于去除钢中有害夹杂，改善钢的各向异性，保证合成车轮的横向弯曲疲劳性能。具体地，硅钙处理是指钢包炉喂Si-Ca丝。Si-Ca线中含Ca24％，规格为φ10mm；条件为8.33～10m/吨钢，速度为2.0～4.0m/S，喂线后软吹氩时间≥6min。
[0024] 步骤B连铸时，为方便现有热轧工艺的设备，发明人将其制成200毫米厚的板坯。
[0025] 步骤C在热连轧过程中，对板坯进行控轧控冷；板坯加热至1250±20℃；使初轧出口温度保持在1060℃～1100℃；使精轧终轧温度保持在830±20℃；钢板厚度：2.5～6.0mm；采用分段冷却或后段冷却至330℃～400℃卷取；其中，分段冷却是从终轧温度快速冷却到700±50℃的中间温度，空冷4～20秒，再快速冷却到330℃～400℃卷取；后段冷却是直接控制钢板温度至330℃～400℃卷取。
[0026] 本发明的有益效果：通过添加合金元素P、Cr及直接控轧控冷工艺得到的热轧钢板具有低屈强比、高延展性、高强度的优点，具有优良的延伸凸缘性能和剪切边拉伸成形性能，尺寸精度高，表面质量好；而且不添加昂贵合金元素，成本低。可用于高档轿车车轮轮辐制造，也可用于要求深冲性能好，表面质量要求高的其他复杂结构件；或推广应用到汽车以及其它领域要求冷冲性能高的安全结构件。
具体实施方式
[0027] 以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。
[0028] 过去因为加P通常引起的脆化对热轧钢板非常有害，含P钢基本不用作热轧钢板。发明人发现，热轧后在400℃以下卷取的含P钢，其冲击韧性比低C钢还好。这些优良的性能被认为是由于在低温下卷取降低了P在晶界的偏析所得到的结果。
[0029] 具体地，本发明热轧钢板抗拉强度可达到590MPa级，它是由如下重量百分比的组分组成：C 0.05～0.10％、Si 0.10～0.25％、Mn 1.10～1.50％、P 0.03～0.08％、S≤0.008％、Cr 0.50～0.80％、Als 0.015～0.065％，余量为铁及不可避免的杂质。
[0030] 进一步优选，它是由如下重量百分比的组分组成：C 0.06～0.09％、Si 0.10～0.20％、Mn1.20～1.40％、P 0.035～0.06％、S≤0.008％、Cr 0.55～0.80％、Als
0.020～0.060％，余量为铁及不可避免的杂质。
0.020～0.060％，余量为铁及不可避免的杂质。
[0031] 通过直接控轧控冷工艺控制可获得铁素体+马氏体组织的热轧双相钢板，其金相组织主要为铁素体(75～90％)和马氏体(10～25％)。
[0032] 具体地，本发明热轧钢板的生产方法采用磷作为合金化元素进行冶炼，处理步骤如下：
[0033] A、依次通过铁水预处理、转炉冶炼、合金化、真空处理(或硅钙处理)工序后，使化学成分满足：C 0.05～0.10％、Si 0.10～0.25％、Mn 1.10～1.50％、P 0.03～0.08％、S≤0.008％、Cr 0.50～0.80％、Als 0.015～0.065％，余量为铁及不可避免的杂质；
[0034] B、连铸成板坯；
[0035] C、在热连轧过程中对其进行控轧控冷，冷却至330℃～400℃后进行卷取处理。
[0036] 通过直接控轧控冷工艺控制：轧制采用1250±20℃出炉温度，以保证过程温度，终轧温度830±20℃，采用分段冷却，350±20℃卷取。从而获得金相组织主要为铁素体(75～90％)和马氏体(10～25％)的双相钢板。所得钢板具有优良的延伸凸缘性能，尺寸精度高，表面质量好，除了用于高档轿车车轮轮辐以外，还可以推广应用到汽车以及其他领域要求冷冲性能高的安全结构件。
[0037] 实施例
[0038] 通过铁水预处理(入炉铁水[S]≤0.005％)、转炉冶炼(转炉终点目标[C]：0.04～0.06％)、合金化(合金化顺序：铝锰铁或铝铁→锰铁→磷铁→铬铁，锰含量目标值按1.30％控制)、真空处理或炉外精炼硅钙处理工序后，使成品钢的化学成分符合表1要求，余量为铁及不可避免的杂质。实际成分见表2，再将表2成分的钢浇注成200mm×(750～
1300)mm断面的板坯。
1300)mm断面的板坯。
[0039] 本发明590MPa级热轧双相钢的化学成分要求如表1所示：
[0040] 表1 化学成分范围(重量百分比％)
[0041]C Si Mn P S Cr Als
0.05～0.10 0.10～0.25 1.20～1.50 0.030～0.080 ≤0.008 0.50～0.80 0.015～0.065[0042] 本发明编号1～5热轧双相钢的化学成分见表2：
0.05～0.10 0.10～0.25 1.20～1.50 0.030～0.080 ≤0.008 0.50～0.80 0.015～0.065[0042] 本发明编号1～5热轧双相钢的化学成分见表2：
[0043] 表2 具体实例的化学成分(重量百分比％)
[0044]编号 C Si Mn P S Cr Als
1 0.07 0.17 1.25 0.045 0.007 0.65 0.054
2 0.08 0.15 1.21 0.047 0.008 0.62 0.049
3 0.08 0.16 1.29 0.045 0.006 0.67 0.034
4 0.08 0.17 1.29 0.047 0.004 0.65 0.022
5 0.08 0.17 1.28 0.045 0.003 0.66 0.036
1 0.07 0.17 1.25 0.045 0.007 0.65 0.054
2 0.08 0.15 1.21 0.047 0.008 0.62 0.049
3 0.08 0.16 1.29 0.045 0.006 0.67 0.034
4 0.08 0.17 1.29 0.047 0.004 0.65 0.022
5 0.08 0.17 1.28 0.045 0.003 0.66 0.036
[0045] 将200mm×(750～1300)mm的连铸板坯送至1450mm热连轧机进行轧制。先将连铸板坯加热至1250±20℃；再将厚度为31mm～36mm的中间板坯通过热卷箱进行热卷；使初轧出口温度保持在1060℃～1100℃；使终轧温度保持在820℃～850℃；钢板厚度：2.5～6.0mm，采用后段冷却或分段冷却，分段冷却要求：从终轧温度快速冷却到700±20℃的中间温度，空冷5～12秒，再快速冷却到330℃～400℃卷取。试验钢板卷的力学性能见表3。