屈服強(qiáng)度達(dá)700MPa的汽車(chē)廂體用帶鋼及其軋制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種屈服強(qiáng)度達(dá)700MPa的汽車(chē)廂體用帶鋼及其軋制方法，屬于汽車(chē)廂體用鋼【技術(shù)領(lǐng)域】。技術(shù)方案是：化學(xué)成分重量百分比為：C：0.06～0.12%；Si：0.2～0.4%；V＜0.005%;Mn：0.5～1.6%；Ti：0.06～0.14%；其余為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)，冶煉控制N含量≤30ppm、O含量≤40ppm。本發(fā)明利用了Ti元素在鋼中高溫回溶和低溫析出原理，根據(jù)軋制過(guò)程的相變過(guò)程和溫度梯度，分階段采用微合金化、細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化的組合強(qiáng)化模式，結(jié)合軋鋼控軋控冷工藝，利用Ti元素在鋼中高溫回熔和低溫析出的特性，降低了軋制變形抗力，解決了高強(qiáng)鋼軋制難度大問(wèn)題；確定了合理的軋制壓下工藝制度和最佳終軋溫度及卷取溫度制度，大幅降低生產(chǎn)冶煉成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】屈服強(qiáng)度達(dá)700MPa的汽車(chē)廂體用帶鋼及其軋制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種屈服強(qiáng)度達(dá)700MPa的汽車(chē)廂體用帶鋼及其軋制方法，屬于汽車(chē) 廂體用鋼【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量的快速增長(zhǎng)，大量石油的消耗造成空氣污染嚴(yán)重，節(jié)能減排 呼聲越來(lái)越高，新能源汽車(chē)及汽車(chē)輕量化研究的需求促使高強(qiáng)度綠色鋼鐵材料的誕生，汽 車(chē)輕量化發(fā)展勢(shì)在必行。車(chē)體、車(chē)廂等專(zhuān)用鋼材必須進(jìn)行減重設(shè)計(jì)，汽車(chē)行業(yè)的變革促使高 強(qiáng)度薄規(guī)格板帶鋼的研究成為國(guó)內(nèi)外各大鋼鐵企業(yè)的研究方向和重點(diǎn)課題。傳統(tǒng)軋鋼工藝 在高強(qiáng)鋼上主要采用提高合金含量、細(xì)化晶粒、添加稀有金屬等沉淀強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、析出 強(qiáng)化等方法，但煉鋼添加劑如硅錳合金、錳鐵合金資源日益匱乏，且隨著國(guó)內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能持續(xù) 擴(kuò)張，市場(chǎng)需求量巨大，近年來(lái)價(jià)格持續(xù)上漲，造成冶煉成本持續(xù)上升。國(guó)內(nèi)外在采用控軋 控冷新工藝及新技術(shù)方面，雖然也取得了較大成果，但工業(yè)化生產(chǎn)尚需一定時(shí)間，如碳錳系 雙相鋼（DP)、貝氏體鋼（BP)以及誘導(dǎo)相變TRIP鋼等。日本JFE公司在2008年利用在鋼種 添加適當(dāng)比例的C、Ti、Mo元素，利用Mo元素可抑制珠光體相變作用，在軋制后對(duì)鋼材進(jìn)行 快速冷卻至低溫區(qū)析出納米級(jí)碳化物，大幅提高鋼材強(qiáng)度，可生產(chǎn)屈服強(qiáng)度780MPa的超薄 帶鋼及屈服強(qiáng)度達(dá)1180MPa的轎車(chē)防撞梁、立柱加強(qiáng)件等用鋼，減量化效果達(dá)到15%以上。 中國(guó)專(zhuān)利2005100476339公開(kāi)"一種700MPa極F/B高強(qiáng)帶鋼的制造方法"，在鋼中添加適量 稀有元素(如：Nb、Ti等）+超快冷技術(shù)，生產(chǎn)出屈服強(qiáng)度達(dá)到700MPa?800MPa的鋼材。但 是，上述【背景技術(shù)】均不同程度存在以下幾方面問(wèn)題：只能在部分先進(jìn)軋機(jī)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)批量 生產(chǎn)，推廣時(shí)間長(zhǎng)、難度大；需要投入大量資金對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造；合金及稀有元 素加入量大，成本升高，資源瀕臨枯竭；產(chǎn)品在使用過(guò)程中出現(xiàn)沖壓彎裂和焊結(jié)開(kāi)裂等硬性 缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的是提供一種屈服強(qiáng)度達(dá)700MPa的汽車(chē)廂體用帶鋼及其軋制方法，通 過(guò)在鋼中添加適量的Ti元素，大幅降低鋼中的C含量及Μη合金含量，根據(jù)軋制過(guò)程的相 變過(guò)程和溫度梯度關(guān)系，分階段采用微合金化、細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化的組合強(qiáng)化模式，結(jié)合 控軋控冷工藝，利用Ti元素在鋼中高溫回熔和低溫析出的特性，在保證帶鋼性能穩(wěn)定基礎(chǔ) 上，降低鋼材生產(chǎn)成本及軋機(jī)軋制負(fù)荷，提高產(chǎn)品焊接性能和強(qiáng)度，解決【背景技術(shù)】存在的上 述問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)方案是： 一種屈服強(qiáng)度達(dá)700MPa的汽車(chē)廂體用帶鋼，化學(xué)成分重量百分比為：C :0.06? 0· 12% ;Si :0· 2 ?0· 4% ;V < 0· 005%;Mn :0· 5 ?1. 6% ;Ti :0· 06 ?0· 14% ;其余為鐵和其它 不可避免的雜質(zhì)。
[0005] 本發(fā)明鋼中添加適量Ti元素，減少冶煉時(shí)鋼中C含量及Μη合金含量，降低坯料生 產(chǎn)成本及軋制難度，提高產(chǎn)品綜合性能，優(yōu)點(diǎn)如下： 第一、利用在鋼中加入0. 06%?0. 14%含量的Ti元素，根據(jù)有效Ti元素在低溫區(qū)間析 出TiC的強(qiáng)化機(jī)理提高產(chǎn)品強(qiáng)度性能，同時(shí)比常規(guī)級(jí)別板帶鋼降低冶煉過(guò)程中Μη合金加入 量的0. 5%?1. 0%，節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0006] 第二、鋼中Ti元素在高溫區(qū)以自由Ti形式存在，鋼中加入0. 06%?0. 14%含量的 Ti元素對(duì)軋制變形抗力影響僅提高5%?10%，因此利用這一特性可采用含Ti鋼粗軋高溫 大壓下軋制工藝，大幅降低高強(qiáng)鋼軋制過(guò)程中軋機(jī)負(fù)荷，減弱對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊。
[0007] 第三、利用鋼中Ti元素細(xì)化晶粒效果及其與C元素形成固定化合物原理，減少鋼 中C元素富集偏析問(wèn)題，C元素含量控制在0. 06%?0. 12%之間，提高產(chǎn)品在焊接、冷彎等 加工方面的性能。
[0008] 本發(fā)明申請(qǐng)的專(zhuān)利抗拉強(qiáng)度達(dá)到700MPa，成份設(shè)計(jì)中合金含量相對(duì)較低，主要合 金成份為Μη :0. 75?1. 5%、Ti :0. 06?0. 14% ;采取的是中Μη加 Ti的純Ti微合金化工藝， 是一種低合金含量、低成本、輕量化鋼材。
[0009] -種屈服強(qiáng)度達(dá)700MPa的汽車(chē)廂體用帶鋼的軋制方法，化學(xué)成分重量百分比 為：C :0· 06 ?0· 12% ;Si :0· 2 ?0· 4% ;V < 0· 005%;Mn :0· 5 ?1. 6% ;Ti :0· 06 ?0· 14% ;其 余為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)，冶煉控制N含量< 30ppm、0含量< 40ppm ;軋制工藝過(guò)程 如下：板述堆垛一加熱爐加熱一商壓水除鱗一粗乳一熱卷箱一飛期一商壓水除鱗一精乳一 層流冷卻一卷取一檢驗(yàn)、取樣一包裝一檢斤一入庫(kù)；所述的粗軋工序，在粗軋五道次過(guò)程 中，加大中間三個(gè)道次的壓下量，中間三道次壓下率控制在25%以上，末道次壓下率控制在 20%?30%之間；所述的精軋工序，精軋機(jī)組七架軋機(jī)，根據(jù)軋機(jī)負(fù)荷能力，前四架軋機(jī)負(fù)荷 控制在75%?80%，后三架軋機(jī)控制在40%?60%，末架軋機(jī)軋制力不大于1400t。
[0010] 本發(fā)明軋制溫度工藝參數(shù)控制：綜合考慮Ti及其碳化物的高溫回溶及低溫析出 原理，加熱溫度范圍在1200°c?1280°C之間、中間坯溫度范圍在1060°C?1120°C之間，終 軋溫度范圍在830?900°C之間、卷取溫度范圍在550?650°C。
[0011] 所述的精軋工序，精軋機(jī)組機(jī)間冷卻水投用，出水量控制在35%?50% ; 所述層流冷卻工序，層流冷卻采取前段集中冷卻，集管50%或75%開(kāi)啟，頭尾段10m內(nèi) 不冷卻，出口溫度控制在550°C?650°C之間。
[0012] 所述卷取工序，采用大張力卷取工藝，上夾送輥超前率控制在15?23%之間，芯棒 超前率控制在12?18%之間，頭部采用壓力控制，尾部采用三助卷輥壓尾控制。
[0013] 本發(fā)明積極效果是：本發(fā)明利用了 Ti元素在鋼中高溫回溶和低溫析出原理，根據(jù) 軋制過(guò)程的相變過(guò)程和溫度梯度，分階段采用微合金化、細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化的組合強(qiáng)化模 式，結(jié)合軋鋼控軋控冷工藝，利用Ti元素在鋼中高溫回熔和低溫析出的特性，降低了軋制 變形抗力，解決了高強(qiáng)鋼軋制難度大問(wèn)題；研究加熱過(guò)程中Ti及其碳化物與溫度制度的關(guān) 系，確定了合理加熱溫度范圍；確定了合理的乳制壓下工藝制度，根據(jù)多次試驗(yàn)結(jié)果摸索出 最佳終軋溫度及卷取溫度制度，持續(xù)不斷優(yōu)化化學(xué)成分設(shè)計(jì)，大幅降低生產(chǎn)冶煉成本；同時(shí) 因成分設(shè)計(jì)采用低碳路線，N、0氣體含量低，產(chǎn)品組織晶粒度高，帶鋼具有優(yōu)良的力學(xué)性能 和焊接性能，是一種高品質(zhì)、低成本的綠色環(huán)保新型鋼鐵材料，走在汽車(chē)減量化用鋼研發(fā)的 前列。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是本發(fā)明加熱溫度與固溶Ti及TiC在鋼中質(zhì)量分?jǐn)?shù)的曲線關(guān)系示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016] 本發(fā)明工藝流程：板坯堆垛（緩冷）一加熱爐加熱一高壓水除鱗一粗軋(控軋、除 鱗）一熱卷箱一飛剪一高壓水除鱗一精軋（控軋）一層流冷卻（控冷）一卷取(高強(qiáng)）一檢 驗(yàn)、取樣一包裝一檢斤一入庫(kù)(緩冷)。
[0017] 本發(fā)明技術(shù)特點(diǎn)： 1、利用鋼中有效Ti元素在低溫區(qū)間析出TiC的強(qiáng)化機(jī)理提高產(chǎn)品強(qiáng)度性能，降低冶煉 過(guò)程中Μη合金的加入量，節(jié)約生產(chǎn)成本。由于TiC在低溫區(qū)間開(kāi)始析出，在鋼中起到對(duì)晶 界釘扎的作用，在成品中與基體形成共格或半共格關(guān)系，起到沉淀強(qiáng)化的效果。在鋼中加入 約0. 06%?0. 14%的Ti元素，可以降低鋼中Μη含量0. 5%?1. 0%，大幅降低冶煉合金成本。
[0018] 2、利用鋼中Ti元素在高溫區(qū)以自由Ti形式存在，基本上不影響鋼坯變形抗力，大 幅降低軋制過(guò)程中軋機(jī)負(fù)荷，減弱對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊，可制定大壓下乳制方法。由于加熱溫 度大于1150°C時(shí)，鋼中Ti元素絕大部分以自由Ti形式存在，尚未形成可以起到強(qiáng)化作用 的碳化物等Ti的化合物，鋼坯軋制時(shí)變形抗力基本沒(méi)有變化，對(duì)軋制負(fù)荷影響在5%?10% 之間。因此可以在不增加設(shè)備投資前提下提高粗軋道次壓下量，對(duì)原始晶粒進(jìn)行大壓下破 碎，細(xì)化中間坯晶粒度，為精軋控制軋制拓寬空間，同時(shí)軋制穩(wěn)定性非常高、設(shè)備損耗小，大 幅降低操作難度。
[0019] 3、利用鋼中Ti元素細(xì)化晶粒及其具有降C作用，提高產(chǎn)品在焊接、冷彎等加工方 面的性能。由于鋼中Ti元素具有能夠阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大作用，以及Ti與C元素形成均 勻分布的TiC化合物，減少鋼中C元素的富集和偏析帶，提高產(chǎn)品在焊接、冷彎等加工方面 的性能。
[0020] 本發(fā)明板坯加熱溫度控制在1200°C?1280°C。在加熱過(guò)程中，Ti及Ti化物關(guān)系 變化，參照附圖1，當(dāng)加熱到1200°C以上時(shí)各相含量相對(duì)變化較小，說(shuō)明合金元素 Ti回溶達(dá) 到一個(gè)穩(wěn)定值，材料變形抗力基本穩(wěn)定，為避免原始晶粒度過(guò)度長(zhǎng)大及考慮加熱爐熱負(fù)荷 能力，溫度控制在1280°C以下。
[0021] 軋制溫度制度考慮Ti合金元素對(duì)再結(jié)晶溫度的影響關(guān)系，為了避免軋制過(guò)程中 再結(jié)晶的產(chǎn)生，保證鋼中TiC的完全有效析出，確定終軋溫度在830°C?900°C之間、卷取溫 度550°C?650°C之間。
[0022] 軋制負(fù)荷分配原則：采用高溫區(qū)大壓下制度，粗軋末道次再次加大壓下量，提高中 間坯晶粒度，中間坯經(jīng)熱卷箱高速卷取，減少輥道溫降，粗、精軋除鱗機(jī)各使用一根水梁，保 證表面質(zhì)量的同時(shí)減少溫降和邊部提前發(fā)生相變。進(jìn)入精軋機(jī)前斷面溫差控制在20°C以 內(nèi)，精軋軋機(jī)間無(wú)漏水，精軋負(fù)荷遵循逐步降低的原則，精軋F(tuán)5、F6、F7之間的軋制力遞減 梯度保證大于200噸，通過(guò)末機(jī)架小負(fù)荷量壓下，保障產(chǎn)品板型質(zhì)量。
[0023] 本發(fā)明具體實(shí)施例工藝步驟： (1)將連鑄合格板坯接收后，放置在板坯庫(kù)高溫坯中間位置緩慢冷卻48小時(shí)后，對(duì)板 坯表面進(jìn)行檢查，因?yàn)榘迮鞅砻媪鸭y缺陷會(huì)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。為保證產(chǎn)品表面質(zhì)量，對(duì)裂 紋、切割焊疤進(jìn)行清除； (2) 將檢查合格后的板坯裝入加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱，因鋼中TiC比TiN和Ti2S先回溶，在 1200°C時(shí)達(dá)到完全回溶目的，Ti元素全部以自由Ti形式存在于鋼中； (3) 在粗軋共五道次過(guò)程中，加大中間道次壓下量，中間三道次壓下率控制在25%以 上，末道次控制在20%?30%之間，中間坯溫度控制在1060°C?1120°C之間； (4) 根據(jù)精軋機(jī)組負(fù)荷分配原則，前四架軋機(jī)負(fù)荷控制在70%?80%，后三架軋機(jī)控制 在40%?60%，末架軋機(jī)軋制力不大于1400t，精軋出口溫度830°C?900°C ; (5) 精軋機(jī)組機(jī)間冷卻水投用，出水量在35%?50%，層流冷卻工藝采取前段集中冷卻， 集管50%開(kāi)啟，出口溫度控制在550°C?650°C之間，達(dá)到板型平直、卷取穩(wěn)定目的； (6) 卷取工藝控制，其特征在于：采用大張力卷取工藝，上夾送輥超前率控制在15? 23%之間，芯棒超前率控制在12?18%之間，頭部采用壓力控制，尾部采用三助卷輥壓尾控 制； (7) 入庫(kù)后放置在庫(kù)中心熱卷之間的位置堆垛，緩慢冷卻72小時(shí)后取樣、檢驗(yàn)、發(fā)貨。
[0024] 實(shí)施例1 : 坯料規(guī)格200mmX 1250mmX 12000mm，成品規(guī)格3. OmmX 1250mm，化學(xué)成分如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種屈服強(qiáng)度達(dá)700MPa的汽車(chē)廂體用帶鋼，其特征在于化學(xué)成分重量百分比為：C: 0· 06 ?0· 12% ;Si :0· 2 ?0· 4% ;V < 0· 005%;Mn :0· 5 ?1. 6% ;Ti :0· 06 ?0· 14% ;其余為鐵 和其它不可避免的雜質(zhì)。
2. -種屈服強(qiáng)度達(dá)700MPa的汽車(chē)廂體用帶鋼的軋制方法，其特征在于：化學(xué)成分重 量百分比為：C :0· 06 ?0· 12% ;Si :0· 2 ?0· 4% ;V < 0· 005%;Mn :0· 5 ?1. 6% ;Ti :0· 06 ? 0· 14% ;其余為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)，冶煉控制N含量彡30ppm、0含量彡40ppm ;軋制工 藝過(guò)程如下：板述堆垛一加熱爐加熱一商壓水除鱗一粗乳一熱卷箱一飛期一商壓水除鱗一 精軋一層流冷卻一卷取一檢驗(yàn)、取樣一包裝一檢斤一入庫(kù)；所述的粗軋工序，在粗軋五道次 過(guò)程中，加大中間三個(gè)道次的壓下量，中間三道次壓下率控制在25%以上，末道次壓下率控 制在20%?30%之間；所述的精軋工序，精軋機(jī)組七架軋機(jī)，前四架軋機(jī)負(fù)荷控制在75%? 80%，后三架軋機(jī)控制在40%?60%，末架軋機(jī)軋制力不大于1400t。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屈服強(qiáng)度達(dá)700MPa的汽車(chē)廂體用帶鋼的軋制方法，其特征 在于軋制溫度工藝參數(shù)控制：加熱溫度范圍在1200°C?1280°C之間、中間坯溫度范圍在 1060°C?1120°C之間，終軋溫度范圍在830?900°C之間、卷取溫度范圍在550?650°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的屈服強(qiáng)度達(dá)700MPa的汽車(chē)廂體用帶鋼的軋制方法，其特 征在于：所述的精軋工序，精軋機(jī)組機(jī)間冷卻水投用，出水量控制在35%?50% ;所述層流冷 卻工序，層流冷卻采取前段集中冷卻，集管50%或75%開(kāi)啟，頭尾段10m內(nèi)不冷卻，出口溫度 控制在550°C?650°C之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的屈服強(qiáng)度達(dá)700MPa的汽車(chē)廂體用帶鋼的軋制方法，其 特征在于：所述卷取工序，上夾送輥超前率控制在15?23%之間，芯棒超前率控制在12? 18%之間，頭部采用壓力控制，尾部采用三助卷輥壓尾控制。
【文檔編號(hào)】C21D8/02GK104141093SQ201310171265
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月10日
【發(fā)明者】李正團(tuán), 白瑞國(guó), 杜建良, 李偉, 楊中方, 胡德勇 申請(qǐng)人:河北鋼鐵股份有限公司承德分公司