一种改善热成形钢板材带状组织的方法

摘要

本发明涉及一种改善热成形钢板材带状组织的方法，其包括调整板材化学成分及对板材生产过程进行优化；其中，调整板材化学成分具体为向板材中添加稀土元素RE。另外，通过控制有害元素成分含量、钢水纯净度、控轧控冷工艺、冷轧及退火工艺，进一步降低热成形钢产品带状组织缺陷产生几率。采用本发明提供的技术方案，不仅能提高钢水纯净度、细化钢板组织，还可降低产品带状组织缺陷的产生，且不需增加额外设备和处理手段，即可满足高质量钢种的要求。

权利要求

1.一种改善热成形钢板材带状组织的方法，其特征在于，所述方法包括调整板材化学成分及对板材生产过程进行优化；其中，调整板材化学成分具体为向板材中添加稀土元素RE；

所述板材的化学成分及其百分含量为：C：0.20～0.45%，Mn：1.0～1.50%，Si：0.15～

0.35%，S≤0.005%，P≤0.022%，Al：0.030～0.050%，0.03%≤RE≤0.1%，Ti：0.01～0.06%，Cr：

0.10～0.50%，B：0.001～0.005%，余量为铁和不可避免的杂质；

所述板材生产过程包括铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF炉钢水精炼处理、连铸、热连轧、酸洗冷连轧、连续退火；其中：所述转炉钢水冶炼工序：镇静时间≥140s；转炉出钢采用下渣检测和滑板挡渣技术，控制转炉钢水下渣＜2kg/t；出钢三分之一后开始依次加入锰铁、硅铁、铝进行合金化和脱氧；

所述铁水脱硫预处理工序：出站S≤0.010%；

所述LF炉钢水精炼处理工序：LF炉造白渣脱氧脱硫，精炼渣碱度＞4.0；精炼钢水搅拌采用底吹氩弱搅拌，底吹氩气量大小以钢包中渣面轻微晃动但钢水不裸露为原则，成分微3

调，要求底吹氩流量在30～80m/h之间，静吹时间≥8min所述连铸工序：钢水过热度为25‑35℃；结晶器液面波动≤±5mm；板坯宽度≤1150mm时，拉速控制在1.30～1.40m/min；板坯宽度＞1150mm时，拉速控制在1.20～1.30m/min；

所述热连轧工序：板坯加热温度：1250～1310℃；精轧入口温度：1050～1100℃；终轧温度：830～860℃；卷取温度：580～620℃；

所述酸洗冷连轧工序：采用大压下率控制，总压下率≥50%；

所述连续退火工序：退火温度780～820℃，产品厚度为0.6～2.5mm，工艺速度为80～

140m/min。

说明书

一种改善热成形钢板材带状组织的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种改善热成形钢板材带状组织的方法，属于钢铁冶金与轧制技术领域。

背景技术

[0002] 热成形用钢是指用于直接和间接热冲压成形的钢板或钢带。其原始组织为铁素体和珠光体，经热处理后，快速冲压成形成马氏体组织。即将常温下抗拉强度级别约600MPa的钢板，经过加热到950℃左右的高温一次加工成形后迅速冷却所获得的特殊高强度钢材，屈服强度大于1000Mpa，每平方厘米能承受10吨以上的压力，把这种材料用在汽车车身上，在车身重量几乎没有太大变化情况下，承受力提高了30%，使汽车的刚强度达到全新水准，广泛应用于汽车B柱、门槛等防撞安全部件，提高了汽车的碰撞安全性。

[0003] 由于铸坯所固有的枝晶偏析，在轧制过程中，沿轧制方向形成铁素体和珠光体交替重叠的带状分布，称为带状组织。带状组织降低钢材的塑性、韧性和断面收缩率。对于热冲压成形用钢而言，由于其在使用过程中多需经过加热、淬火等热处理工艺，因此对碳、锰、铬等合金元素的含量有着一定的要求。而较高的碳、锰等合金元素的加入，必然使得钢材的显微组织中常常伴随产生一定级别的带状组织，这种组织在热处理后也会导致组织的不均匀性，造成钢板硬度分布不均匀，导致弯曲等性能变差。

[0004] 目前，国内尚无带状组织对热冲压成形用钢的系统研究，因此，尚无针对热成形钢产生带状组织的优化解决方案。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种改善热成形钢板材带状组织的方法，从而提高热冲压成形钢的应用性能。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供的的技术方案为：

[0007] 一种改善热成形钢板材带状组织的方法，其包括调整板材化学成分及对板材生产过程进行优化；其中，调整板材化学成分具体为向板材中添加稀土元素RE。

[0008] 优选地，本发明所述的稀土元素RE的质量百分含量不超过0.1%。

[0009] 优选地，本发明所述的板材的化学成分及其百分含量为：C：0.20～0.45%，Mn：1.0～1.50%，Si：0.15～0.35%，S≤0.005%，P≤0.022%，Al：0.030～0.050%，RE≤0.1%，Ti：0.01～0.06%，Cr：0.10～0.50%，B：0.001～0.005%，余量为铁和不可避免的杂质。

[0010] 本发明所述的板材生产过程包括铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF炉钢水精炼处理、连铸、热连轧、酸洗冷连轧、连续退火。

[0011] 优选地，本发明所述的铁水脱硫预处理工序：出站S≤0.010%。

[0012] 优选地，本发明所述的转炉钢水冶炼工序：镇静时间≥140s；转炉出钢采用下渣检测和滑板挡渣技术，控制转炉钢水下渣＜2kg/t；出钢三分之一后开始依次加入锰铁、硅铁、铝进行合金化和脱氧。

[0013] 优选地，本发明所述的LF炉钢水精炼处理工序：LF炉造白渣脱氧脱硫，精炼渣碱度＞4.0；精炼钢水搅拌采用底吹氩弱搅拌，底吹氩气量大小以钢包中渣面轻微晃动但钢水不3
裸露为原则，成分微调，要求底吹氩流量在30～80m/h之间，静吹时间≥8min。

[0014] 优选地，本发明所述的连铸工序：钢水过热度：25‑35℃；结晶器液面波动≤±5mm；板坯宽度≤1150mm时，拉速控制在1.30～1.40m/min；板坯宽度＞1150mm时，拉速控制在
1.20～1.30m/min；结晶器喂RE丝，根据拉坯速度、吨钢稀土加入量调节喂丝速度。

[0015] 优选地，本发明所述的热连轧工序：板坯加热温度：1250～1310℃；精轧入口温度：1050～1100℃；终轧温度：830～860℃；卷取温度：580～620℃。

[0016] 优选地，本发明所述的酸洗冷连轧工序：采用大压下率控制，总压下率≥50%；

[0017] 优选地，本发明所述的连续退火工序：退火温度780～820℃，生产产品的厚度范围为0.6～2.5mm，工艺速度为80～140m/min，依据产品厚度调整工艺速度，保证钢带性能合格且组织均匀。

[0018] 本发明提供的方法机理为：一方面通过添加稀土元素，净化钢液,且细化钢的凝固组织,改变夹杂物的性质、形态和分布,减少偏析。在低合金钢中,C、Mn、Cr都是易偏析元素,随着Mn、Cr的偏析和C的偏聚,使铸件韧性下降、机械性能不均匀。枝晶偏析使枝晶干和枝晶间奥氏体转变特性不同,导致显微组织、强度、硬度和塑性的差异,同时,在组织间产生应力,引起开裂。稀土对改善枝晶偏析有良好的作用，研究表明，稀土元索使二次枝晶臂得到细化。随着二次枝晶臂间距的减小,溶质分布更加分散和均匀,从而减轻了枝晶偏析。另外，稀土元素推迟了包晶反应,降低了包晶温度，并使合金元素分配系数K0值增大，这些都减轻了枝晶偏析。另一方面通过控制有害元素成分含量、钢水纯净度、控轧控冷工艺、冷轧及退火工艺，进一步降低热成形钢产品带状组织缺陷产生几率。

[0019] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

[0020] 1.不需增加额外设备和处理手段，即可降低热成形钢产品带状组织缺陷产生几率，满足高质量钢种的要求。

[0021] 2.通过添加稀土元素，净化钢液且细化钢的凝固组织，不仅可改善带状组织，而且对钢的冲击韧性、各项异性、疲劳与焊接等性能均有所改善。

附图说明

[0022] 图1为热成形钢典型带状组织形貌图（热轧态200×）。

[0023] 图2为实施例1制备的热成形钢金相组织（热轧态200×）。

[0024] 图3为实施例2制备的热成形钢金相组织（热轧态200×）。

[0025] 图4为实施例3制备的热成形钢金相组织（热轧态200×）。

具体实施方式

[0026] 下面结合实施例及附图,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

[0027] 热成形用钢通常含有较高的碳、锰等合金元素，使得其显微组织中常常伴随产生一定级别的带状组织，如图1所示，这种组织在热处理后会导致钢板硬度分布不均匀，钢板弯曲等性能变差。

[0028] 本发明通过添加稀土元素及控制有害元素成分含量、钢水纯净度、控轧控冷工艺、冷轧及退火工艺等，有效降低了热成形钢产品带状组织缺陷产生几率。

[0029] 实施例1：

[0030] 本实施例热冲压成形钢的化学成分及其质量百分含量为：C：0.20%，Mn：1.5%，Si：0.15%，S：0.005%，P：0.022%，Al：0.030%，RE：0.1%，Ti：0.03%，Cr：0.40%，B： 0.005%，余量为铁和不可避免的杂质。

[0031] 本实施例热冲压成形钢的生产过程包括铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF炉钢水精炼处理、连铸、热连轧、酸洗冷连轧、连续退火工序。其中：

[0032] （1）铁水脱硫预处理：出站S含量为0.008%。

[0033] （2）转炉钢水冶炼：镇静时间150s；转炉出钢采用下渣检测和滑板挡渣技术，控制转炉钢水下渣＜2kg/t；出钢三分之一后开始依次加入锰铁、硅铁、铝进行合金化和脱氧。

[0034] （3）LF炉钢水精炼处理：LF炉造白渣脱氧脱硫，精炼渣碱度4.2；精炼钢水搅拌采用底吹氩弱搅拌，底吹氩气量大小以钢包中渣面轻微晃动但钢水不裸露为原则，成分微调，底3
吹氩流量在80m/h，静吹时间10min。

[0035] （4）连铸：钢水过热度25℃；采用电磁搅拌；结晶器液面波动≤±5mm；板坯宽度1270mm，拉速控制在1.20m/min；结晶器喂RE丝，喂丝速度VRE：80‑90m/min。

[0036] （5）热连轧：板坯加热温度：1280℃；精轧入口温度：1080℃；终轧温度：850℃；卷取温度：600℃。

[0037] （6）酸洗冷连轧：采用大压下率控制，原料厚度为3.0mm，轧制为1.0mm厚度的薄板，总压下率约67%。

[0038] （7）连续退火：退火温度800℃，生产产品的厚度为1.0mm，工艺速度为100m/min。

[0039] 本实施例制备热冲压成形钢产品性能满足EN10083‑3等相关标准要求，金相组织检测未出现带状组织，见图2。

[0040] 实施例2：

[0041] 本实施例热冲压成形钢的化学成分的质量分数为：C：0.45%，Mn：1.0%，Si：0.35%，S：0.004%，P：0.015%，Al：0.050%，RE：0.05%，Ti：0.01%，Cr：0.50%，B： 0.001%，余量为铁和不可避免的杂质。

[0042] 本实施例热冲压成形钢的生产生产过程包括铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF炉钢水精炼处理、连铸、热连轧、酸洗冷连轧、连续退火。其中：

[0043] （1）铁水脱硫预处理：出站S含量为0.010%。

[0044] （2）转炉钢水冶炼：镇静时间140s；转炉出钢采用下渣检测和滑板挡渣技术，控制转炉钢水下渣＜2kg/t；出钢三分之一后开始依次加入锰铁、硅铁、铝进行合金化和脱氧。

[0045] （3）LF炉钢水精炼处理：LF炉造白渣脱氧脱硫，精炼渣碱度4.0；精炼钢水搅拌采用底吹氩弱搅拌，底吹氩气量大小以钢包中渣面轻微晃动但钢水不裸露为原则，成分微调，底3
吹氩流量在30m/h，静吹时间8min。

[0046] （4）连铸：钢水过热度30℃；采用电磁搅拌；结晶器液面波动≤±5mm；板坯宽度1150mm，拉速控制在1.40m/min；结晶器喂RE丝，喂丝速度VRE：40‑50m/min。

[0047] （5）热连轧：板坯加热温度：1250℃；精轧入口温度：1050℃；终轧温度：830℃；卷取温度：580℃。

[0048] （6）酸洗冷连轧：采用大压下率控制，原料厚度为2.0mm，轧制为0.6mm厚度的薄板，总压下率70%；

[0049] （7）连续退火：退火温度780℃，生产产品的厚度为0.6mm，工艺速度为140m/min。

[0050] 本实施例制备热冲压成形钢产品性能满足EN10083‑3等相关标准要求，金相组织检测未出现带状组织，见图3。

[0051] 实施例3：

[0052] 本实施例热冲压成形钢的化学成分的质量分数为：C：0.23%，Mn：1.2%，Si：0.25%，S：0.003%，P：0.017%，Al：0.040%，RE：0.01%，Ti：0.06%，Cr：0.40%，B：0.003%，余量为铁和不可避免的杂质。

[0053] 本实施例热冲压成形钢的生产生产过程包括铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF炉钢水精炼处理、连铸、热连轧、酸洗冷连轧、连续退火。其中：

[0054] （1）铁水脱硫预处理：出站S含量为0.007%。

[0055] （2）转炉钢水冶炼：镇静时间160s；转炉出钢采用下渣检测和滑板挡渣技术，控制转炉钢水下渣＜2kg/t；出钢三分之一后开始依次加入锰铁、硅铁、铝进行合金化和脱氧。

[0056] （3）LF炉钢水精炼处理：LF炉造白渣脱氧脱硫，精炼渣碱度4.5；精炼钢水搅拌采用底吹氩弱搅拌，底吹氩气量大小以钢包中渣面轻微晃动但钢水不裸露为原则，成分微调，底3
吹氩流量在50m/h之间，静吹时间9min。

[0057] （4）连铸：钢水过热度35℃；采用电磁搅拌；结晶器液面波动≤±5mm；板坯宽度1120mm时，拉速控制在1.30m/min；结晶器喂RE丝，喂丝速度VRE：5‑15m/min。

[0058] （5）热连轧：板坯加热温度：1310℃；精轧入口温度：1100℃；终轧温度：860℃；卷取温度：620℃。

[0059] （6）酸洗冷连轧：采用大压下率控制，原料厚度为5.0mm，轧制为2.5mm厚度的薄板，总压下率50%；

[0060] （7）连续退火：退火温度820℃，生产产品的厚度为2.5mm，工艺速度为80m/min。

[0061] 本实施例制备的热冲压成形钢产品性能满足EN10083‑3等相关标准要求，金相组织检测未出现带状组织，见图4。

[0062] 实施例4：

[0063] 本实施例热冲压成形钢的化学成分及其质量百分含量为：C：0.38%，Mn：1.4%，Si：0.21%，S：0.004%，P：0.019%，Al：0.034%，RE：0.06%，Ti：0.05%，Cr：0.10%，B：0.004%，余量为铁和不可避免的杂质。

[0064] 本实施例热冲压成形钢的生产过程包括铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF炉钢水精炼处理、连铸、热连轧、酸洗冷连轧、连续退火工序。其中：

[0065] （1）铁水脱硫预处理：出站S含量为0.008%。

[0066] （2）转炉钢水冶炼：镇静时间155s；转炉出钢采用下渣检测和滑板挡渣技术，控制转炉钢水下渣＜2kg/t；出钢三分之一后开始依次加入锰铁、硅铁、铝进行合金化和脱氧。

[0067] （3）LF炉钢水精炼处理：LF炉造白渣脱氧脱硫，精炼渣碱度4.6；精炼钢水搅拌采用底吹氩弱搅拌，底吹氩气量大小以钢包中渣面轻微晃动但钢水不裸露为原则，成分微调，底3
吹氩流量在60m/h，静吹时间11min。

[0068] （4）连铸：钢水过热度28℃；采用电磁搅拌；结晶器液面波动≤±5mm；板坯宽度1330mm，拉速控制在1.30m/min；结晶器喂RE丝，喂丝速度VRE：20‑30m/min。

[0069] （5）热连轧：板坯加热温度：1270℃；精轧入口温度：1090℃；终轧温度：850℃；卷取温度：595℃。

[0070] （6）酸洗冷连轧：采用大压下率控制，原料厚度为3.0mm，轧制为1.5mm厚度的薄板，总压下率约50%。

[0071] （7）连续退火：退火温度790℃，生产产品的厚度为1.5m，工艺速度为90m/min。

[0072] 本实施例制备热冲压成形钢产品性能满足EN10083‑3等相关标准要求，金相组织检测未出现带状组织。

[0073] 实施例5：

[0074] 本实施例热冲压成形钢的化学成分的质量分数为：C：0.27%，Mn：1.1%，Si：0.28%，S：0.005%，P：0.020%，Al：0.046%，RE：0.03%，Ti：0.02%，Cr：0.30%，B：0.005%，余量为铁和不可避免的杂质。

[0075] 本实施例热冲压成形钢的生产生产过程包括铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF炉钢水精炼处理、连铸、热连轧、酸洗冷连轧、连续退火。其中：

[0076] （1）铁水脱硫预处理：出站S含量为0.005%。

[0077] （2）转炉钢水冶炼：镇静时间170s；转炉出钢采用下渣检测和滑板挡渣技术，控制转炉钢水下渣＜2kg/t；出钢三分之一后开始依次加入锰铁、硅铁、铝进行合金化和脱氧。

[0078] （3）LF炉钢水精炼处理：LF炉造白渣脱氧脱硫，精炼渣碱度5.2；精炼钢水搅拌采用底吹氩弱搅拌，底吹氩气量大小以钢包中渣面轻微晃动但钢水不裸露为原则，成分微调，底3
吹氩流量在70m/h，静吹时间9min。

[0079] （4）连铸：钢水过热度34℃；采用电磁搅拌；结晶器液面波动≤±5mm；板坯宽度1180mm，拉速控制在1.20m/min；结晶器喂RE丝，喂丝速度VRE：30‑40m/min。

[0080] （5）热连轧：板坯加热温度：1300℃；精轧入口温度：1060℃；终轧温度：840℃；卷取温度：610℃。

[0081] （6）酸洗冷连轧：采用大压下率控制，原料厚度为4.5mm，轧制为2.0mm厚度的薄板，总压下率约55.6%。

[0082] （7）连续退火：退火温度815℃，生产产品的厚度为2.0m，工艺速度为80m/min。

[0083] 本实施例制备热冲压成形钢产品性能满足EN10083‑3等相关标准要求，金相组织检测未出现带状组织。

[0084] 实施例6：

[0085] 本实施例热冲压成形钢的化学成分的质量分数为：C：0.42%，Mn：1.3%，Si：0.32%，S：0.002%，P：0.014%，Al：0.042%，RE：0.08%，Ti：0.04%，Cr：0.20%，B：0.002%，余量为铁和不可避免的杂质。

[0086] 本实施例热冲压成形钢的生产生产过程包括铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF炉钢水精炼处理、连铸、热连轧、酸洗冷连轧、连续退火。其中：

[0087] （1）铁水脱硫预处理：出站S含量为0.006%。

[0088] （2）转炉钢水冶炼：镇静时间165s；转炉出钢采用下渣检测和滑板挡渣技术，控制转炉钢水下渣＜2kg/t；出钢三分之一后开始依次加入锰铁、硅铁、铝进行合金化和脱氧。

[0089] （3）LF炉钢水精炼处理：LF炉造白渣脱氧脱硫，精炼渣碱度4.9；精炼钢水搅拌采用底吹氩弱搅拌，底吹氩气量大小以钢包中渣面轻微晃动但钢水不裸露为原则，成分微调，底3
吹氩流量在40m/h之间，静吹时间10min。

[0090] （4）连铸：钢水过热度32℃；采用电磁搅拌；结晶器液面波动≤±5mm；板坯宽度1135mm，拉速控制在1.30m/min；结晶器喂RE丝，喂丝速度VRE：15‑25m/min。

[0091] （5）热连轧：板坯加热温度：1260℃；精轧入口温度：1070℃；终轧温度：840℃；卷取温度：600℃。

[0092] （6）酸洗冷连轧：采用大压下率控制，原料厚度为4.5mm，轧制为2.2mm厚度的薄板，总压下率约51.1%。

[0093] （7）连续退火：退火温度810℃，生产产品的厚度为2.2m，工艺速度为85m/min。

[0094] 本实施例制备的热冲压成形钢产品性能满足EN10083‑3等相关标准要求，金相组织检测未出现带状组织。

[0095] 以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。