專利名稱：低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高強(qiáng)鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板及
其制造方法。
背景技術(shù)：
在汽車用新材料中，為滿足車身輕量化，轎車的支架、加強(qiáng)板和連接板等安全結(jié)構(gòu) 件的冷軋鋼板在要求鋼板厚度減薄以及具有優(yōu)良的沖壓成型性的同時(shí)，還要求鋼材具有足 夠高的屈服強(qiáng)度以滿足轎車的碰撞安全要求。汽車安全結(jié)構(gòu)零件由鋼板沖壓后焊接涂裝制 成，為保證汽車的平衡穩(wěn)定與耐蝕性，冷軋鋼板要求具有高屈服強(qiáng)度、高的尺寸精度、表面 質(zhì)量、焊接性和高涂裝性。因此，在化學(xué)成分簡(jiǎn)單、工藝操作性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低的前提下，開 發(fā)一種具備高屈服強(qiáng)度、高成型性、高精度、高焊接性和高涂裝性為主要質(zhì)量特征的冷軋高 強(qiáng)度鋼板產(chǎn)品，是市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)的需要。 低碳含磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板主要適用于以平面應(yīng)變和淺拉延變形為主的汽車 結(jié)構(gòu)件及沖壓件，例如汽車的頂蓋弧形左右端板等較復(fù)雜安全結(jié)構(gòu)件。目前汽車制造企業(yè) 常用260MPa級(jí)超低碳含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板沖壓制作汽車結(jié)構(gòu)件及沖壓件。260MPa級(jí)超 低碳含磷高強(qiáng)度冷軋鋼是在超低碳鋼中通過添加一定量的鈮、鈦等沉淀強(qiáng)化元素來提高強(qiáng) 度，這種鋼同時(shí)又具有較好的成形性能，適用于制造較復(fù)雜的轎車安全結(jié)構(gòu)件。但是由于添 加了貴重金屬元素，原料成本高，而且冶煉時(shí)需要增加真空處理爐外精煉工序，工藝成本又 增加許多，另外因鈮、鈦等元素收得率低，工藝控制難，沉淀強(qiáng)化作用不明顯。因此，一種生 產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝容易控制的低碳含磷高屈服強(qiáng)度的鋼材及其制備方法成為煉鋼企業(yè)急 需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板及其制造方法。通過
在鋼的冶煉過程中添加適量廉價(jià)的磷和錳使該鋼板具備高屈服強(qiáng)度、高成型性、高精度、高
焊接性和高涂裝性能；該制造方法具有生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)工藝容易控制的特點(diǎn)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板，其特殊之處在
于該鋼板中各組分的重量百分比為:C :0. 03 0. 08， Si :0. 10 0. 25， Mn :0. 40 0. 70，
P :0. 06 0. 10， S《0. 010， Als :0. 03 0. 07，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。 本發(fā)明的低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板的制造方法，包括鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹
煉、吹氬、連鑄、熱連軋、層流冷卻、巻取、酸洗、冷連軋、罩式退火、平整和精整的步驟，其
中 所述吹氬步驟中，向鋼水中添加磷鐵、中碳錳鐵和硅鐵進(jìn)行合金化處理，使鋼中組 分滿足所述重量百分比的要求； 所述熱連軋步驟中，終軋溫度控制在870 900°C ;
所述層流冷卻步驟中，采用后段冷卻方式進(jìn)行層流冷卻；
3
所述巻取步驟中，巻取溫度控制在550 580°C ;
所述冷連軋步驟中，壓下率控制在60 70% ; 所述罩式退火步驟中，鋼巻的冷點(diǎn)控制溫度為650 67(TC，加熱控制溫度為 700 720°C ; 所述平整步驟中，延伸率控制在0.8 1.2%。
進(jìn)一步的，所述罩式退火時(shí)使用全氫爐罩式退火。 本發(fā)明的低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板中各化學(xué)成分的作用機(jī)理如下 碳(C):碳對(duì)鋼材的性能有巨大的影響，對(duì)強(qiáng)度和硬度起主要控制作用，它還會(huì)結(jié)
合鋼中殘余的氮，并與微合金元素結(jié)合形成碳氮化物，在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)著鋼材的性能，本
發(fā)明把碳限定務(wù)在0. 03 0. 08%之間是為了兼顧基本強(qiáng)度和微合金化效果。 硅(Si):硅雖然能脫氧并通過固溶強(qiáng)化提高強(qiáng)度，但超過一定量則會(huì)明顯降低鍍
層附著力，從而影響涂鍍性能和鋼板表面質(zhì)量。 鋁(Al):鋁能提高強(qiáng)度，還結(jié)合鋼中殘余的氮形成A1N，促進(jìn)有利織構(gòu)的形成以提 高成型性，但過量的酸溶鋁(Als)顯著惡化塑性和韌性。 本發(fā)明的低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板添加微合金元素磷(P)的作用機(jī)理鋼板 中的P超過一定量后，則會(huì)在晶界顯著偏析而引起低溫脆性在低碳鋼中，但是適量的P可溶 解于鐵素體中，形成間隙固溶體，通過點(diǎn)陣畸變?cè)黾游诲e(cuò)和畸變能，導(dǎo)致固溶強(qiáng)化而提高強(qiáng) 度，但幾乎不降低鋼板塑性。本發(fā)明控制P的重量百分含量在O. 06 0. 10%之間能很好的 控制鋼材具有很高的屈服強(qiáng)度同時(shí)又有很好的成型性。 添加固溶強(qiáng)化元素錳(Mn)的作用機(jī)理Mn是奧氏體形成元素，擴(kuò)大奧氏體相區(qū)。 Mn能較明顯地提高奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變溫度，增加滲碳體的穩(wěn)定性，其過冷奧氏體在分解 時(shí)，由于Mn的擴(kuò)散速度很慢，退火時(shí)不易發(fā)生軟化。 本發(fā)明的低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板的制造方法的各步驟技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)原理 如下 (1)添加合金元素工藝在轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉后，到吹氬站時(shí)，通過向鋼水中喂鋁線脫 氧，并添加適量的磷鐵、中碳錳鐵和硅鐵進(jìn)行合金化處理，從而控制鋼材中Mn重量百分含 量在0. 40 0. 70%， P的重量百分含量在0. 06 0. 10%。 (2)冷軋壓下率如果采用大的冷軋壓下率就會(huì)增加軋機(jī)的負(fù)荷，甚至超出軋機(jī) 的軋制能力。而采用的冷軋壓下率過小時(shí)，冷軋板中不能充分集聚變形畸變能，再結(jié)晶驅(qū)動(dòng) 力過小，從而使再結(jié)晶后的鋼板強(qiáng)度指標(biāo)不能恢復(fù)到與熱軋帶坯強(qiáng)度相近的水平。本發(fā)明 設(shè)計(jì)各規(guī)格的冷軋高強(qiáng)度鋼冷軋壓下率為60 70% ，成品厚度1. Omm的鋼板熱軋來料厚度 為2. 8mm，成品厚度2. Omm的鋼板熱軋來料厚度為5. 5mm。 (3)退火本發(fā)明采用罩式退火工藝生產(chǎn)，相對(duì)于連續(xù)退火工藝而言，對(duì)于鋼材的 化學(xué)成分設(shè)計(jì)及各工藝的匹配要求低，更經(jīng)濟(jì)適用。同時(shí)，對(duì)轎車廠來說對(duì)低碳加磷冷軋高 屈服強(qiáng)度鋼板的規(guī)格要求多，每種規(guī)格的鋼材批量相對(duì)較小，采用罩式退火工藝生產(chǎn)，正好 適合小批量合同的組織生產(chǎn)。罩式退火時(shí)鋼巻的冷點(diǎn)控制溫度控制為650 67(TC，加熱控 制溫度控制為700 720°C。本發(fā)明的退火優(yōu)選全氫罩式爐退火，退火時(shí)要求嚴(yán)格控制全氫 爐溫度并通入純度為99. 9%的氫氣，以達(dá)控制再結(jié)晶晶粒尺寸的目的。
(4)平整冷軋板進(jìn)行平整是為了保證鋼板板形，且有利于消除屈服平臺(tái)、減少回彈，從而提高冷軋高強(qiáng)度鋼板的沖壓性能。在保證板形質(zhì)量的前提下，適當(dāng)提高軋制壓力對(duì) 于提高鋼板的強(qiáng)度有一定作用，所以設(shè)計(jì)單機(jī)濕平整軋制壓力為300 400噸，平整延伸率 控制在O. 8 1.2%的水平。 本發(fā)明鋼材成分與生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)主要根據(jù)罩式退火爐的設(shè)備特點(diǎn)，尋求化學(xué)成 分、熱軋、冷軋、退火及平整工藝的匹配，生產(chǎn)出高質(zhì)量高性能的冷軋高強(qiáng)度鋼產(chǎn)品，該鋼化 學(xué)成分易于控制，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，明顯具有生產(chǎn)成本低廉的優(yōu)勢(shì)和成材率高的 特點(diǎn)，可以增強(qiáng)生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，并帶來較大經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)鋼板實(shí)物機(jī)械性能檢測(cè)可證 實(shí)，本發(fā)明所生產(chǎn)的鋼材的屈服強(qiáng)度1 = 240 310MPa，抗拉強(qiáng)度Rm = 400 460MPa， 延伸率:A80mm = 30 36%，成型性能:1~90值=1. 50 1. 84，加工硬化指數(shù)!19。值=0. 18 0. 21，滿足用戶的技術(shù)要求。此鋼還可用于制作建筑用鋼結(jié)構(gòu)材料，市場(chǎng)前景巨大。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合幾個(gè)具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明的低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板及其制造 方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明 實(shí)施例1 :鋼板的成分為:C :0. 03， Si :0. 25， Mn :0. 40， P :0. 10， S :0. 010， Als :
0. 07，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
制造方法 鐵水脫硫經(jīng)轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉、添加適量的中碳錳鐵、硅鐵和磷鐵進(jìn)行合金化處理，控 制成品鋼中Mn重量百分含量為0. 40%， P的重量百分含量為0. 10%，吹氬后連鑄，連鑄鋼 坯厚度為250mm，再進(jìn)行熱軋，熱軋工藝的終軋溫度控制在870 890°C ，終軋后采用后段冷 卻的方式冷卻，巻取溫度控制在550 57(TC，熱連軋時(shí)鋼板厚度控制為2. 8mm。用10%的 稀鹽酸酸洗后用清水沖洗干凈。冷連軋時(shí)總壓下率控制為64%，成品厚度為1. Omm的鋼板。 罩式退火時(shí)鋼巻的冷點(diǎn)控制溫度為65(TC，加熱控制溫度700°C。退火時(shí)通入氮?dú)錃?，控?再結(jié)晶晶粒尺寸。單機(jī)濕平整軋制時(shí)壓力控制為300噸，平整延伸率控制在0. 8%的水平， 后經(jīng)精整得到成品。 對(duì)成品的機(jī)械性能(橫向試樣)測(cè)試結(jié)果如下屈服強(qiáng)度1^ = 310MPa，抗拉強(qiáng)度 R邁=460MPa，延伸率A80mm = 30%，成型性能r9。值=1. 5，加工硬化指數(shù)n9。值=0. 18。
實(shí)施例2 : 鋼板的成分為C :0. 07，Si :0. 10，Mn :0. 70，P :0. 06，S :0. OlO，Als :0. 03，余量為Fe
及不可避免的雜質(zhì)。
制造方法 鐵水脫硫經(jīng)轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉、添加適量的中碳錳鐵、硅鐵和磷鐵進(jìn)行合金化處理，控 制成品鋼中Mn重量百分含量為0. 70%， P的重量百分含量為0. 06%，吹氬后連鑄，連鑄鋼 坯厚度為250mm，再進(jìn)行熱軋，熱軋工藝的終軋溫度控制在880 900°C ，終軋后采用后段冷 卻的方式冷卻，巻取溫度控制在560 58(TC，熱連軋時(shí)鋼板厚度控制為5. 5mm。用10%的 稀鹽酸酸洗后用清水沖洗干凈。冷連軋時(shí)總壓下率控制為60%，成品厚度為2. Omm的鋼板。 罩式退火時(shí)鋼巻的冷點(diǎn)控制溫度為67(TC，加熱控制溫度720°C。同時(shí)要求嚴(yán)格控制全氫爐 溫度并通入純度為99. 9%的氫氣，以達(dá)到控制再結(jié)晶晶粒尺寸的目的。單機(jī)濕平整軋制時(shí) 壓力控制為400噸，平整延伸率控制在1. 2%的水平，后經(jīng)精整得到成品。
5
對(duì)成品的機(jī)械性能(橫向試樣)測(cè)試結(jié)果如下屈服強(qiáng)度1^ = 240MPa，抗拉強(qiáng)度 Rm = 400MPa，延伸率A80mm = 36%，成型性能r9。值=1. 84，加工硬化指數(shù)n9。值=0. 21。
實(shí)施例3 :鋼板的成分為C :0. 08，Si :0. 15，Mn :0. 50，P :0. 08，S :0. 005，Als :0. 02，余量為Fe
及不可避免的雜質(zhì)。
制造方法 鐵水脫硫經(jīng)轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉、添加適量的中碳錳鐵、硅鐵和磷鐵進(jìn)行合金化處理，控 制成品鋼中Mn重量百分含量為0. 50%， P的重量百分含量為0. 08%，吹氬后連鑄，連鑄鋼 坯厚度為250mm，再進(jìn)行熱軋，熱軋工藝的終軋溫度控制在870 890°C ，終軋后采用后段冷 卻的方式冷卻，巻取溫度控制在560 58(TC，熱連軋時(shí)鋼板厚度控制為2. 8mm。用12%的 稀鹽酸酸洗后用清水沖洗干凈。冷軋時(shí)總壓下率控制為70X，成品厚度1.0mm的鋼板。罩 式退火時(shí)鋼巻的冷點(diǎn)控制溫度為66(TC，加熱控制溫度710°C。同時(shí)要求嚴(yán)格控制全氫爐溫 度并通入純度為99. 9%的氫氣，以達(dá)控制再結(jié)晶晶粒尺寸的目的。單機(jī)濕平整軋制時(shí)壓力 控制為350噸，平整延伸率控制在1. 0%的水平，后經(jīng)精整得到成品。 對(duì)成品的機(jī)械性能(橫向試樣)測(cè)試結(jié)果如下屈服強(qiáng)度1^ = 280MPa，抗拉強(qiáng)度 Rm = 430MPa，延伸率As。mm = 35%，成型性能r9。值=1. 66，加工硬化指數(shù)n9。值=0. 19。
實(shí)施例4 :鋼板的成分為C :0. 05， Si :0. 20% ，Mn :0. 55， P :0. 08， S :0. 007， Als :0. 06，余量為 Fe及不可避免的雜質(zhì)
制造方法 鐵水脫硫經(jīng)轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉、添加適量的中碳錳鐵、硅鐵和磷鐵進(jìn)行合金化處理，控 制成品鋼中Mn重量百分含量為0. 55%， P的重量百分含量為0. 08%，吹氬后連鑄，連鑄鋼 坯厚度為250mm，再進(jìn)行熱軋，熱軋工藝的終軋溫度控制在880 890°C ，終軋后采用后段冷 卻的方式冷卻，巻取溫度控制在560 57(TC，熱連軋時(shí)鋼板厚度控制為5. 5mm。用12%的 稀鹽酸酸洗后用清水沖洗干凈。冷軋時(shí)總壓下率控制為60X，成品厚度2.0mm的鋼板。罩 式退火時(shí)鋼巻的冷點(diǎn)控制溫度為67(TC，加熱控制溫度71(rC。同時(shí)要求嚴(yán)格控制全氫爐溫 度并通入純度為99. 9%的氫氣，以達(dá)控制再結(jié)晶晶粒尺寸的目的。單機(jī)濕平整軋制時(shí)壓力 控制為325噸，平整延伸率控制在0. 9%的水平，后經(jīng)精整得到成品。 對(duì)成品的機(jī)械性能(橫向試樣)測(cè)試結(jié)果如下屈服強(qiáng)度1^ = 300MPa，抗拉強(qiáng)度 Rm = 450MPa，延伸率A8。mm = 33%，成型性能r9。值=1. 75，加工硬化指數(shù)n9。值=0. 20。
權(quán)利要求
一種低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板，其特征在于該鋼板中各組分的重量百分比為C0.03～0.08，Si0.10～0.25，Mn0.40～0.70，P0.06～0.10，S≤0.010，Als0.03～0.07，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2. —種權(quán)利要求1所述低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板的制造方法，包括鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉、吹氬、連鑄、熱連軋、層流冷卻、巻取、酸洗、冷連軋、罩式退火、平整和精整的步驟，其特征在于所述吹氬步驟中，向鋼水中添加磷鐵、中碳錳鐵和硅鐵進(jìn)行合金化處理，使鋼中組分滿足所述重量百分比的要求；所述熱連軋步驟中，終軋溫度控制在870 900°C ;所述層流冷卻步驟中，采用后段冷卻方式進(jìn)行層流冷卻；所述巻取步驟中，巻取溫度控制在550 580°C ;所述冷連軋步驟中，壓下率控制在60 70% ;所述罩式退火步驟中，鋼巻的冷點(diǎn)控制溫度為650 67(TC，加熱控制溫度為700 720°C ;所述平整步驟中，延伸率控制在0.8 1.2%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板的制造方法，其特征在于所述罩式退火使用全氫爐罩式退火。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低碳加磷高屈服強(qiáng)度冷軋鋼板及其制造方法。該鋼板中各組分的重量百分比為C0.03～0.08，Si0.10～0.25，Mn0.40～0.70，P0.06～0.10，S≤0.010，Als0.03～0.07，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的制造方法，包括鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉、吹氬、連鑄、熱連軋、層流冷卻、卷取、酸洗、冷連軋、罩式退火、平整和精整的步驟。經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)，利用本發(fā)明的制備方法，鋼材的化學(xué)成分易于控制，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，明顯具有生產(chǎn)成本低廉的優(yōu)勢(shì)和成材率高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21D1/26GK101698925SQ20091027257
公開日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者余曉靜, 劉浩, 葉仲超, 孫方義, 方芳, 鐘定忠, 陳宇 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司