一种冲压用连退冷轧碳钢及其制备方法

摘要

本发明公开了一种冲压用连退冷轧碳钢，化学成分质量分数为：C≤0.0060％，Si≤0.05％，Mn：0.15％～0.3％，P：0.015～0.025％，S≤0.018％，Al：0.035％～0.065％，Ti：0.035％～0.09％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明还公开了方法：铸坯、轧前加热、热轧、轧后冷却、卷取、酸洗、冷轧、退火和平整，轧前加热的温度1150～1200℃，卷取的温度600～680℃，酸轧F1‑F3磨削光辊，F4用0.8～2.5μm毛化辊，退火温度760～800℃，平整延伸率为0.8～1.3％。本发明的冲压用连退冷轧碳钢的在4％以上冲压成型后带钢表面无冲压粗糙缺陷。

权利要求

1.一种冲压用连退冷轧碳钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：获得所述冲压用连退冷轧碳钢的铸坯；

将所述铸坯进行轧前加热、热轧、轧后冷却、卷取、酸洗、冷轧、退火和平整，获得冲压用连退冷轧碳钢，所述冲压用连退冷轧碳钢的化学成分质量分数为：C≤0.006％，Si≤

0.05％，Mn：0.15％～0.3％，P：0.015～0.025％，S≤0.018％，Al：0.035％～0.065％，Ti：

0.035％～0.09％，其余为Fe及不可避免的杂质；

所述轧前加热的温度为1150～1200℃，所述卷取的温度为600～680℃，所述热轧包括粗轧和精轧，

所述酸洗中，酸轧F1‑F3磨削光辊，F4机架使用0.8～2.5μm粗糙度的毛化辊，所述退火的退火温度为760～800℃，所述平整的延伸率为0.8～1.3％。

2.根据权利要求1所述的一种冲压用连退冷轧碳钢的制备方法，其特征在于，所述粗轧中，采用1+5道次进行轧制，控制轧制速度为1.5～5m/s，控制粗轧总变形量为78～82％，控制粗轧进口温度为1080～1100℃。

3.根据权利要求1所述的一种冲压用连退冷轧碳钢的制备方法，其特征在于，所述精轧中，采用6～7道次进行轧制，控制轧制速度为8～13mm/s，控制精轧总变形量为86～92％，精轧的出口温度为900～930℃。

4.根据权利要求1所述的一种冲压用连退冷轧碳钢的制备方法，其特征在于，所述轧前加热中，控制铸坯长宽高分别为8.2～10.2m、0.95～1.9m和0.224～0.230m，控制铸坯截面温差≤20℃，控制加热时间为2.1～4h。

5.根据权利要求1所述的一种冲压用连退冷轧碳钢的制备方法，其特征在于，所述轧后冷却中，以10～20℃/s的速度冷却至600～680℃。

6.根据权利要求1所述的一种冲压用连退冷轧碳钢的制备方法，其特征在于，所述冷轧中，控制冷轧压下率为78～85％，控制冷轧所得冷轧板的厚度为0.4～2.5mm。

7.根据权利要求1所述的一种冲压用连退冷轧碳钢的制备方法，其特征在于，所述退火中，控制保温时间为13～18min，保温结束后控制冷却速度为10～30℃/s。

8.根据权利要求1所述的一种冲压用连退冷轧碳钢的制备方法，其特征在于，所述钢的金相组织以体积分数计为：99～99.5％的铁素体，0.5～1％的渗碳体。

9.根据权利要求8所述的一种冲压用连退冷轧碳钢的制备方法，其特征在于，所述铁素体的晶粒尺寸为10～28um，所述渗碳体的晶粒尺寸为500～800nm。

说明书

一种冲压用连退冷轧碳钢及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钢材制备技术领域，特别涉及一种冲压用连退冷轧碳钢及其制备方法。

背景技术

[0002] 连退冲压用连退冷轧碳钢主要用于汽车板冲压生产，在开平落料工序材料表面质量良好无冲压粗糙缺陷存在，但在4％以上冲压变形后出现冲压粗糙缺陷，不能满足汽车外
板质量要求。冷轧板表面缺陷是影响钢板使用性能的重要缺陷之一，表面缺陷在冷轧冲压
变形过程中会放大缺陷，导致冲压件表面不能满足使用要求。超低碳钢热轧卷和冷轧酸洗
卷的表面缺陷主要有条痕、线状、疤类缺陷、竹叶状凹坑、长条宽幅起皮等缺陷。

[0003] 因此，如何开发一种冲压用连退冲压用连退冷轧碳钢，使得冲压成型后带钢表面无冲压粗糙缺陷，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

[0004] 本发明目的是提供一种冲压用连退冷轧碳钢及其制备方法，4％以上冲压成型后带钢表面无冲压粗糙缺陷。

[0005] 为了实现上述目的，本发明提供一种冲压用连退冷轧碳钢，所述冲压用连退冷轧碳钢的化学成分质量分数为：C≤0.0060％，Si≤0.05％，Mn：0.15％～0.3％，P：0.015～
0.025％， S≤0.018％，Al：0.035％～0.065％，Ti：0.035％～0.09％，其余为Fe及不可避免
的杂质。

[0006] 进一步地，所述钢的金相组织以体积分数计为：99～99.5％的铁素体，0.5～1％的渗碳体。

[0007] 进一步地，所述铁素体的晶粒尺寸为10～28nm，所述渗碳体的晶粒尺寸为500～800nm。

[0008] 本发明还提供了所述冲压用连退冷轧碳钢的制备方法，所述制备方法包括：

[0009] 获得所述冲压用连退冷轧碳钢的铸坯；

[0010] 将所述铸坯进行轧前加热、热轧、轧后冷却、卷取、酸洗、冷轧、退火和平整，获得冲压用连退冷轧碳钢，

[0011] 所述轧前加热的温度为1150～1200℃，所述卷取的温度为600～680℃，

[0012] 所述热轧包括粗轧和精轧，

[0013] 所述酸洗中，酸轧F1‑F3磨削光辊，F4机架使用0.8～2.5μm粗糙度的毛化辊，

[0014] 所述退火的退火温度为760～800℃，

[0015] 所述平整的延伸率为0.8～1.3％。

[0016] 进一步地，所述粗轧中，采用1+5道次进行轧制，控制轧制速度为1.5～5m/s，控制粗轧总变形量为78～82％，控制粗轧进口温度为1080～1100℃。

[0017] 进一步地，所述精轧中，采用6～7道次进行轧制，控制轧制速度为8～13mm/s，控制精轧总变形量为86～92％，精轧的出口温度为900～930℃。

[0018] 进一步地，所述轧前加热中，控制铸坯长宽高分别为8.2～10.2m、0.95～1.9m和0.224～ 0.230m，控制铸坯截面温差≤20℃，控制加热时间为2.1～4h。

[0019] 进一步地，所述轧后冷却中，以10～20℃/s的速度冷却至600～680℃。

[0020] 进一步地，所述冷轧中，控制冷轧压下率为78～85％，控制冷轧所得冷轧板的厚度为 0.4～2.5mm。

[0021] 进一步地，所述退火中，控制保温时间为13～18min，保温结束后控制冷却速度为10～ 30℃/s。

[0022] 本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

[0023] 本发明提供的一种冲压用连退冷轧碳钢及其制备方法，在化学成分上，采用高Mn和高P超低碳成分体系，合金元素固溶强化，提高带钢强度，避免在4％冲压变形后出现冲压
粗糙缺陷，热轧工序采用低温加热(轧前加热的温度为1150～1200℃)使其获得粗大的Ti元
素析出物，从而提高延伸率，提高冷轧带钢的成形性，酸轧F1‑F3磨削光辊，F4机架使用 
0.8‑2.5μm粗糙度毛化辊，通过提高带钢表面粗糙度来使得带钢表面粗糙度更均匀，采用退
火温度为760～800℃的低温退火工艺生产，使得成品组织更细小均匀，提高抗拉强度，增强
材料抵抗变形能力，获得良好成形性，从而解决了冲压成型过程中表面出现冲压粗糙的技
术问题。

附图说明

[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本
领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的
附图。

[0025] 图1为本发明实施例1提供的一种冲压用连退冷轧碳钢冲压后无冲压粗糙形貌；

[0026] 图2为本发明对比例4提供的连退冷轧碳钢冲压后存在冲压粗糙缺陷形貌。

具体实施方式

[0027] 下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明
本发明，而非限制本发明。

[0028] 在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领
域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

[0029] 除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得。

[0030] 本发明实施例提供的技术方案为了提供一种冲压用连退冷轧碳钢，总体思路如下：

[0031] 作为本发明一种典型的实施方式，提供一种冲压用连退冷轧碳钢，所述冲压用连退冷轧碳钢的化学成分质量分数为：C≤0.0060％，Si≤0.05％，Mn：0.15％～0.3％，P：
0.015～ 0.025％，S≤0.018％，Al：0.035％～0.065％，Ti：0.035％～0.09％，其余为Fe及
不可避免的杂质。

[0032] 本发明通过优化组成元素进而形成以上化学成分的一种冲压用连退冷轧碳钢，是基于以下原理：

[0033] 在本发明化学成分设计中控制原理如下：

[0034] C≤0.0060％，C元素过高会导致强度偏高，不利于深冲性，因此C含量≤0.0060％。

[0035] Si≤0.05％，Si主要是为残余元素，因此，限定Si范围≤0.05％。

[0036] Mn：0.15％～0.3％，Mn是重要合金元素，过高有导致表面色差缺陷不利影响，过低有强度偏低的不利影响，故本发明将Mn控制在0.15％～0.3％

[0037] Al：0.035％～0.065％，Alt在IF钢中是一种关键的脱氧元素，但是，Al含量过高在IF 钢中固溶存在，使得强度偏高，过低起不到脱氧作用，因此Al含量控制在0.035％～
0.065％。

[0038] P：0.015～0.025％，P可适当提高钢板强度，但也易在晶界偏聚而恶化塑性，在IF钢中固溶强化方式提高强度，使得强度偏高，过低有不能满足高强度IF钢的性能需求，故P 
含量为0.015～0.025％。

[0039] S≤0.018％，是杂质元素S易与Mn结合形成长条状的MnS夹杂，恶化钢板的冲压等成形性能，故S含量需控制≤0.018％。

[0040] Ti：0.035％～0.09％，Ti元素在Ti‑IF钢种是重要合金元素，在生产过程中控制析出物大小的重要元素，从而使得IF钢有更好的深冲性，IF钢种C、N、S原子被完全固定为Ti 
(C,N),过量的钛以钛的硫化物TiS和Ti4C2S2或固溶形式存在，因此含量过多产生过剩Ti 导
致合金元素的浪费，过少不足以固定C、N、S原子。

[0041] 由此可知，本发明实施例提供一种冲压用连退冷轧碳钢，突破传统的成分设计思路，在化学成分上，采用高Mn和高P超低碳成分体系，合金元素固溶强化，提高带钢强度，避
免在4％冲压变形后出现冲压粗糙缺陷。

[0042] 优选地，对本发明冲压用连退冷轧碳钢的内部显微组织进行限定，下面介绍限定的范围并对限定范围的理由进行说明。

[0043] 本发明的冲压用连退冷轧碳钢的内部微观组织按体积百分数计包括：所述钢的金相组织以体积分数计为：99～99.5％的铁素体，0.5～1％的渗碳体。所述渗碳体呈弥散分
布，更有利于有利织构的形成

[0044] 所述铁素体的晶粒尺寸为10～28um，所述渗碳体的晶粒尺寸为500～800nm。该晶粒尺寸范围有利于冲压成型

[0045] 本发明还提供了所述冲压用连退冷轧碳钢的制备方法，所述制备方法包括：

[0046] 获得所述冲压用连退冷轧碳钢的铸坯；

[0047] 将所述铸坯进行轧前加热、热轧、轧后冷却、卷取、酸洗、冷轧、退火和平整，获得冲压用连退冷轧碳钢，

[0048] 所述轧前加热的温度为1150～1200℃，所述卷取的温度为600～680℃，

[0049] 所述热轧包括粗轧和精轧，

[0050] 所述酸洗中，酸轧F1‑F3磨削光辊，F4机架使用0.8～2.5μm粗糙度的毛化辊，

[0051] 所述退火的退火温度为760～800℃，

[0052] 所述平整的延伸率为0.8～1.3％。

[0053] 本发明提供的所述冲压用连退冷轧碳钢的制备方法是基于以下原理：

[0054] 所述轧前加热的温度为1150～1200℃的原因为：低温加热使其获得粗大的Ti元素析出物，从而提高延伸率，使得带钢冲压过程中获得良好的成型性。若小于1150℃有板坯加
热不均匀的不利影响，若大于1200℃容易产生粗大的二相粒子，不利于成型；

[0055] 所述卷取的温度为600～680℃的原因为控制在合适的范围为了控制退火后产品的成型性，若小于600℃有导致退火后强度偏高产出不利于成型，若大于680℃有材料偏软
从而产生冲压粗糙缺陷；

[0056] 所述酸洗中，酸轧F1‑F3磨削光辊，F4机架使用0.8～2.5μm粗糙度的毛化辊，使得酸轧后带钢表面粗糙度更均匀。

[0057] 所述退火的退火温度为760～800℃的原因为：所述退火工序在回复再结晶温度之上，退火温度控制在760～800℃，尽可能采取低温退火工艺生产，满足冲压成型要求。若小
于760℃可能导致退火不完全，若大于800℃有组织回复粗大导致性能偏软；

[0058] 所述平整的延伸率为0.8～1.3％的原因为：平整延伸率为控制屈服强度的关键因素，若所述平整的延伸率小于0.8％有屈服强度偏低不利影响，若所述平整的延伸率大于
1.3％有加工硬化使得屈服强度偏高不利影响。

[0059] 所述酸洗中，酸轧F1‑F3磨削光辊，F4机架使用0.8～2.5μm粗糙度的毛化辊的原因为：通过提高带钢表面粗糙度来使得带钢表面粗糙度更均匀，F4机架使用0.8～2.5μm粗糙
度的毛化辊的原因，粗糙度过低使得冲压后产生粗糙不均匀，粗糙度过高容易导致对成品
粗糙度过高。

[0060] 优选地，所述粗轧中，采用1+5道次进行轧制，控制轧制速度为1.5～5m/s，控制粗轧总变形量为78～82％，控制粗轧进口温度为1080～1100℃。这样设置有利于调高粗轧区
域轧制速度减少粗轧区域温降。

[0061] 优选地，所述精轧中，采用6～7道次进行轧制，控制轧制速度为8～13mm/s，控制精轧总变形量为86～92％，精轧的出口温度为900～930℃。这样设置有利于在精轧区域完全
处于奥氏体区域轧制，避免落入铁素体区域而导致组织不均匀。

[0062] 优选地，所述轧前加热中，控制铸坯长宽高分别为8.2～10.2m、0.95～1.9m和0.224～ 0.230m，控制铸坯截面温差≤20℃，控制加热时间为2.1～4h。这样设置有利于板
坯加热更为均匀。

[0063] 优选地，所述轧后冷却中，以10～20℃/s的速度冷却至600～680℃。这样设置有利于使得成品获得合适的屈服强度。

[0064] 优选地，所述冷轧中，控制冷轧压下率为78～85％，控制冷轧所得冷轧板的厚度为0.4～ 2.5mm。这样设置有利于退火过程中获得更多的回复再结晶驱动力。

[0065] 优选地，所述退火中，控制保温时间为13～18min，保温结束后控制冷却速度为10～ 30℃/s。这样设置有利于获得细小而均匀的铁素体组织以及弥散的渗碳体。

[0066] 通过上述内容可以看出，本发明提供的一种冲压用连退冷轧碳钢及其制备方法，

[0067] (1)在成分上，突破传统的成分设计思路，采用高Mn和高P超低碳成分体系，合金元素固溶强化，提高带钢强度，避免在4％冲压变形后出现冲压粗糙缺陷，同时将其他成分合
理设计；

[0068] (2)在方法上，低温加热、低温卷取、低温退火、低平整以及酸轧4机架工作辊采用毛化处理方式进行生产。

[0069] 经过上述成分上和方法上的改进，共同解决了冲压成型过程中表面出现冲压粗糙的技术问题。

[0070] 下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种冲压用连退冷轧碳钢及其制备方法进行详细说明。

[0071] S1、制备实施例1‑4以及对比例1‑5的钢液，所述钢液的化学成分如1所示，利用转炉炼钢，并采用连铸方式铸成板坯。

[0072] 表1各实施例和对比例的化学成分质量分数

[0073] 组别 C％ Si％ Mn％ P％ S％ Al％ Ti％实施例1 0.004 0.003 0.21 0.017 0.007 0.04 0.043
实施例2 0.006 0.005 0.15 0.015 0.018 0.035 0.035
实施例3 0.005 0.004 0.3 0.025 0.015 0.065 0.09
实施例4 0.004 0.003 0.21 0.016 0.007 0.04 0.043
对比例1 0.007 0.03 0.21 0.009 0.007 0.04 0.043
对比例2 0.004 0.03 0.10 0.009 0.007 0.04 0.043
对比例3 0.004 0.03 0.21 0.010 0.007 0.04 0.043
对比例4 0.004 0.03 0.21 0.009 0.007 0.04 0.043
对比例5 0.004 0.03 0.21 0.009 0.007 0.04 0.043

[0074] S2、将所述铸坯进行轧前加热、热轧、轧后冷却、卷取、酸洗、冷轧、退火和平整，获得冲压用连退冷轧碳钢，轧前加热的温度即为出炉温度，具体工艺参数如表2所示，其他未
在表2中列举出来的参数相同且采用常规的参数。

[0075] 表2各实施例和对比例的工艺参数

[0076]

[0077]

[0078] 对各实施例和对比例取样进行力学性能检测，结果如表3所示。

[0079] 表3‑各实施例和对比例的力学性能统计结果

[0080]

[0081] 由表3数据可知：

[0082] 对比例1中，C元素含量为0.07％，大于本发明C≤0.0060％的范围，其他化学组成与工艺基本同实施例1，容易导致强度偏高，连退冷轧碳钢在4％冲压变形后的表面波纹度
为 0.50；

[0083] 对比例2中，Mn元素含量为0.10％，小于本发明Mn：0.15％～0.3％的范围，其他化学组成与工艺基本同实施例1，容易导致强度偏高，连退冷轧碳钢在4％冲压变形后的表面
波纹度为0.51；

[0084] 对比例3中，P元素含量为0.010％，小于本发明P：0.015～0.025％的范围，其他化学组成与工艺基本同实施例1，容易导致强度偏低，连退冷轧碳钢在4％冲压变形后的表面
波纹度为0.53；

[0085] 对比例4中，出炉温度为1141℃，小于本发明1150～1200℃的范围，其他化学组成与工艺基本同实施例1，容易导致板坯加热不均匀，连退冷轧碳钢在4％冲压变形后的表面
波纹度为0.50；

[0086] 对比例5中，出炉温度为1211℃，大于本发明1150～1200℃的范围，其他化学组成与工艺基本同实施例1，容易导致二相粒子粗化，连退冷轧碳钢在4％冲压变形后的表面波
纹度为0.51；

[0087] 对比例6中，卷取温度为590℃，小于本发明600～680℃的范围，其他化学组成与工艺基本同实施例1，容易导致强度偏高，连退冷轧碳钢在4％冲压变形后的表面波纹度为 
0.53；

[0088] 对比例7中，卷取温度为695℃，大于本发明600～680℃的范围，其他化学组成与工艺基本同实施例1，容易导致强度偏低，连退冷轧碳钢在4％冲压变形后的表面波纹度为 
0.50；

[0089] 对比例8中，酸轧F1‑F4均为光辊，其他化学组成与工艺基本同实施例1，毛化辊做不到太低粗糙度，高粗糙度会导致轧制力增加轧制困难；

[0090] 对比例9中，退火温度为750℃，小于本发明760～800℃的范围，其他化学组成与工艺基本同实施例1，容易导致退火不完全，连退冷轧碳钢在4％冲压变形后的表面波纹度为 
0.53；

[0091] 对比例10中，退火温度为810℃，大于本发明760～800℃的范围，其他化学组成与工艺基本同实施例1，容易导致组织粗化，连退冷轧碳钢在4％冲压变形后的表面波纹度为 
0.50；

[0092] 对比例11中，延伸率为0.7％，小于本发明0.8～1.3％的范围，其他化学组成与工艺基本同实施例1，容易导致强度偏低，连退冷轧碳钢在4％冲压变形后的表面波纹度为
0.51；

[0093] 对比例12中，延伸率为1.4％，大于本发明0.8～1.3％的范围，其他化学组成与工艺基本同实施例1，容易导致强度偏高，连退冷轧碳钢在4％冲压变形后的表面波纹度为
0.52；

[0094] 实施例1‑4中的冲压用连退冷轧碳钢的冲压性能好。连退冷轧碳钢在4％冲压变形后的表面波纹度为0.30～0.33。

[0095] 由此可知，本发明采用高Mn和高P超低碳成分体系，且同时满足以下工艺参数：轧前加热的温度为1150～1200℃，卷取的温度为600～680℃，酸轧F1‑F3磨削光辊，F4机架使
用0.8～2.5μm粗糙度的毛化辊，退火温度为760～800℃，平整的延伸率为0.8～1.3％。以上
条件缺一不可，共同解决了冲压成型过程中表面出现冲压粗糙的技术问题。

[0096] 综上所知，本发明提供的一种冲压用连退冷轧碳钢及其制备方法，在化学成分上，采用高Mn和高P超低碳成分体系，合金元素固溶强化，提高带钢强度，避免在4％冲压变形后
出现冲压粗糙缺陷，热轧工序采用低温加热(轧前加热的温度为1150～1200℃)使其获得粗
大的Ti元素析出物，从而提高延伸率，提高冷轧带钢的成形性，酸轧F1‑F3磨削光辊， F4机
架使用0.8‑2.5μm粗糙度毛化辊，通过提高带钢表面粗糙度来使得带钢表面粗糙度更均匀，
采用退火温度为760～800℃的低温退火工艺生产，使得成品组织更细小均匀，提高抗拉强
度，增强材料抵抗变形能力，获得良好成形性，从而解决了冲压成型过程中表面出现冲压粗
糙的技术问题。

[0097] 最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且
还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的
要素。

[0098] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优
选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

[0099] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。