一種冷軋鋼板及其制造方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種冷軋鋼板的制造方法，該方法包括：將板坯依次經過熱軋、卷取、冷軋、退火和平整，其中，在熱軋之后且在卷取之前，將熱軋后得到的中間板坯依次進行第一冷卻和第二冷卻；第一冷卻的速率比第二冷卻的速率高10-90℃/s。本發明還提供上述制造方法制備的冷軋鋼板。本發明還提供上述制造方法制備的冷軋鋼板在汽車中的應用。采用本發明的制造方法制備的冷軋鋼板，其成品力學性能達到屈服強度ReL為340-420MPa；所述冷軋鋼板的抗拉強度Rm為410-510MPa，A80≥21.0%具有優良的市場前景。
【專利說明】一種冷軋鋼板及其制造方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種冷軋鋼板及其制造方法和應用。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著汽車輕量化技術的發展，越來越多汽車內部結構件采用高強度或超 高強度鋼以減輕車重和提高汽車安全性。汽車結構件一般成形比較簡單，許多諸如碳素結 構鋼、高強度低合金鋼、雙相鋼、TRIP鋼等鋼種在汽車結構件中均占有一席之地。受強度、 成形性及焊接性能的限制，碳素結構鋼一般屈服強度不超過400MPa ;雙相鋼、TRIP鋼雖然 強度很高且成形性也好，且雙相鋼和TRIP鋼成分設計并不復雜，但工藝控制難度大，對機 組設備要求高，且存在屈強比低和擴孔性能差等問題；而微合金化的高強度低合金鋼特點 就是低碳鋼，添加 Nb、Ti、V、B等微合金元素，在熱循環和熱應變作用下，通過碳、氮化物溶 解和析出機制，從而獲得較高的強度。有關高強度冷軋鋼板的生產技術有：
[0003] CN100453675C涉及一種高強度冷軋鋼板，成分由C:0. 004?0. 02重量％、Si:l. 5 重量％以下、Μη: 3重量％以下，P:0. 15重量％以下、S:0. 02重量％以下、Als:0. 1?1. 5重 量％、仏0. 001?0. 007重量％、Nb:0. 03?0. 02重量％、余量為Fe和不可避免的雜質組成。 該發明的高強度冷軋鋼板具有340MPa以上的拉伸強度，且耐表面變形性和拉伸性優良，最 適用于汽車面板部件。但該發明的冷軋鋼板強度較低，不適用于汽車結構件。
[0004] CN101376844B提供了一種高強度高屈強比冷軋鋼板及其制造方法。其化學成分 以重量百分比計包括：C:0. 08?0. 14重量％、Si:0. 4?1. 0重量％、Μη: 1. 2?2. 0重量％、 Ρ 彡 0· 03 重量 ％、S 彡 0· 02 重量 ％、Ν 彡 0· 008 重量 ％、Α1: 0· 02 ?0· 06 重量 ％、Nb: 0· 01 ? 0. 03重量％，余量為Fe和不可避免雜質，獲得屈服強度> 500MPa、抗拉強度> 600MPa、屈強 比> 0. 80。該發明還添加 Ti等微合金元素復合強化，合金成本較高。
[0005] CN101265550B涉及一種微合金高強度鋼沖壓用冷軋汽車板。其化學成分按重量百 分比為：C:0. 04 ?0· 10 重量 ％、Si:0. 03 ?0· 05 重量 ％、Μη:0· 7 ?0· 9 重量 ％、P 彡 0· 030 重量％、S彡0. 03重量％、Als: 0. 02?0. 07重量％、Nb: 0. 05?0. 07重量％，余量為Fe和 不可避免雜質。工藝為：鐵水脫硫一轉爐復合吹煉一真空處理一連鑄一熱連軋一層流冷卻 -卷取一酸軋一罩式退火一平整一精整。該發明采用罩式退火工藝，生產效率及自動化程 度不及連續退火生產產品，且表面容易出現氧化色等表面缺陷。且鈮添加到〇. 05重量％以 上，其作用達到平臺區，提高其含量強化效果不明顯。
[0006] 然而，前述方均存在合金成本高、不滿足成形復雜高強結構件要求等缺陷，因此有 必要開發一種低成本、滿足汽車結構件成形要求的冷軋板的方法。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于提供一種成品力學性能好的冷軋鋼板的制造方法。
[0008] 為了實現上述目的，本發明提供一種冷軋鋼板的制造方法，該方法包括：將板坯依 次經過熱軋、卷取、冷軋、退火和平整，其中，
[0009] 在熱軋之后且在卷取之前，將熱軋后得到的中間板坯依次進行第一冷卻和第二冷 卻；第一冷卻的速率比第二冷卻的速率高10_90°C /s。
[0010] 本發明還提供上述制造方法制備的冷軋鋼板。
[0011] 本發明還提供上述制造方法制備的冷軋鋼板在汽車中的應用。
[0012] 采用本發明的制造方法制備的冷軋鋼板，其成品力學性能達到屈服強度R&為 340-420MPa ;所述冷軋鋼板的抗拉強度Rm為410-510MPa，A8Q彡21. 0%具有優良的市場前 旦 -5^ 〇
[0013] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0015] 圖1是本發明實施例1制備的冷軋鋼板的顯微組織照片；
[0016] 圖2是本發明實施例2制備的冷軋鋼板的顯微組織照片。
【具體實施方式】
[0017] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0018] 本發明提供一種冷軋鋼板的制造方法，該方法包括：將板坯依次經過熱軋、卷取、 冷軋、退火和平整，其中，
[0019] 在熱軋之后且在卷取之前，將熱軋后得到的中間板坯依次進行第一冷卻和第二冷 卻；第一冷卻的速率比第二冷卻的速率高10-90°C /s，優選高40_60°C /s。
[0020] 根據本發明，優選所述第一冷卻的終點溫度為750-800°C，所述第二冷卻的終點溫 度為 600-700°C。
[0021] 根據本發明，優選所述第一冷卻的速率為50°C /s-100°C /s，所述第一冷卻的終點 溫度為750-800°C，所述第二冷卻的速率為10°C /s-40°C /s，所述第二冷卻的終點溫度為 600-700。。。
[0022] 根據本發明的一種優選的實施方式，優選所述退火的方式為連續退火，更優選 在所述退火的過程中，冷軋后得到的中間板坯依次經過加熱段、均熱段、一次冷卻段、過 時效段和二次冷卻段，所述冷軋后得到的中間板坯在所述加熱段、所述均熱段、所述一次 冷卻段、所述過時效段和所述二次冷卻段內的終點溫度分別為700-770°C、750-820°C、 220-260°C、270-340°C、10(rC以下。采用連續退火方式結合前述技術方案能夠進一步提高 按照本發明的方法制造得到的冷軋鋼板的成品力學性能。
[0023] 根據本發明，優選所述均熱段的保溫時間為30-90S，所述過時效段的保溫時間為 60-500s〇
[0024] 根據本發明，優選所述一次冷卻段內的冷卻速率為30-50°C /s，所述二次冷卻段 內的冷卻速率為50-KKTC /s。
[0025] 根據本發明，優選所述卷取的溫度為550_700°C，優選為550_650°C。
[0026] 根據本發明，優選所述冷軋的壓下率為50-80%，優選為60-75%。
[0027] 根據本發明，優選所述平整的平整延伸率為0. 5-1. 5%，優選為1. 0-1. 2%。
[0028] 根據本發明，優選所述熱軋的終軋溫度為860_920°C，優選為880-900°C。
[0029] 根據本發明，優選所述熱軋的溫度為1100-1300°C，所述熱軋后得到的中間板坯厚 度為3_4mm。
[0030] 根據本發明，所述加熱段的終點溫度是指加熱后得到的中間板坯經過所述加熱段 進入所述均熱段時的溫度；所述均熱段的終點溫度是指所述冷軋后得到的中間板坯經過所 述均熱段進入所述一次冷卻段時的溫度；所述一次冷卻段的終點溫度是指所述冷軋后得到 的中間板坯經過所述一次冷卻段進入所述過時效段時的溫度；所述過時效段的終點溫度是 指所述冷軋后得到的中間板坯經過所述過時效段進入所述二次冷卻段時的溫度；所述二次 冷卻段的終點溫度是指所述冷軋后得到的中間板坯經過二次冷卻段進入下一步處理時的 溫度。
[0031] 根據本發明，所述加熱段的加熱方式可以本領域所公知的各種加熱方法，針對本 發明，優選采用火焰燃燒(無氧加熱）的加熱方法。
[0032] 根據本發明，所述均熱段的加熱方式可以本領域所公知的各種加熱方法，例如可 以采用用電加熱輻射管的加熱方法。
[0033] 根據本發明，所述一次冷卻段的冷卻方式可以為本領域所公知的各種冷卻方法， 例如可以用流動的冷卻氣體，如用風機噴氣冷卻。所用冷卻氣體可以為本領域常用于噴氣 冷卻的氣體，例如，氮氣和氫氣的混合氣體，其中氫氣的體積百分比為2-8%。
[0034] 根據本發明，所述二次冷卻段的冷卻方式可以為本領域所公知的各種冷卻方法， 例如上述噴氣冷卻。
[0035] 根據本發明，所述控制過時效段的溫度的方法可以為常規的控溫方法，只要所述 過時效段使得板坯的溫度為270-340°C的范圍內即可。例如所述控制過時效段的溫度的方 法為用電加熱輻射管對過時效段進行加熱。
[0036] 在本發明中，所述板坯可以根據生產需要進行選擇，例如所述板坯可以為連鑄坯。 優選情況下，所述板坯的組成成分的重量百分比為：C :0.01-0. 10重量％，Si 0.05重 量％，]^ :0. 5-1. 2 重量 ％，P :彡 0. 025 重量 ％，S :彡 0. 015 重量 ％，Nb :0. 01-0. 05 重量 ％，A1 : 0. 010-0. 080重量％，余量為Fe和不可避免雜質。
[0037] 所述連鑄坯可以采用本領域的公知的方法進行制備，例如可以通過高爐煉鐵、鐵 水預處理、轉爐冶煉、鋼包內脫氧、合金化爐后精煉、LF電加熱、RH真空處理以及板坯連鑄 后獲得所述連鑄坯。其具體制備的條件為本領域所公知。
[0038] 本發明還提供上述制造方法制備的冷軋鋼板。
[0039] 本發明提供的冷軋鋼板的屈服強度R&為130_140MPa。
[0040] 本發明提供的冷軋鋼板的其它力學性能可以包括：R&為340-420MPa，優選為 345-365MPa ;抗拉強度 為 410-510MPa，優選為 450-480MPa ;A8Q 彡 21. 0%，優選為 32-35%。
[0041] 本發明提供的冷軋鋼板的顯微組織主要為鐵素體組織，鐵素體晶粒度可以為12 級，鐵素體晶粒尺寸可以5-10 μ m。
[0042] 根據本發明的一種實施方式，所述冷軋鋼板中鐵素體組織的含量在95%以上，其 余為碳化物組織。
[0043] 以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。
[0044] 以下實施例中冷軋鋼板的力學性能的測定方法為：屈服強度ReL、抗拉強度Rm、 斷后伸長率A 8(l的測試方法按照GBT228-2002金屬材料室溫拉伸試驗方法進行，顯微組織 的測試方法按照GB/T13299-1991試驗方法進行、晶粒度和晶粒尺寸的測試方法按照GB/ T4335-1984試驗方法進行。
[0045] 以下實施例中所使用的連續退火機組依次包括加熱段、均熱段、一次冷卻段、過時 效段和二次冷卻段。所述加熱段通過煤氣直火進行加熱，所述均熱段通過電加熱輻射管 進行加熱；所述一次冷卻段通過噴氣進行冷卻；所述過時效段通過用電加熱輻射管進行控 溫；所述二次冷卻段通過噴氣進行冷卻。
[0046] 實施例1
[0047] 本實施例用于說明本發明提供的冷軋鋼板的制造方法。
[0048] 在轉爐冶煉、經LF爐Ca處理，RH脫碳獲得板坯，其化學成分(按重量百分比)含有 C :0· 07%、Si :0· 04%、Mn :0· 88%、P :0· 014%、S :0· 012%、A1 :0· 040%，Nb :0· 02%，余量為 Fe 及不 可避免的雜質。將板坯在1250°C下熱軋成3. 0mm厚的中間板坯，熱軋的終軋溫度為920°C， 然后以75°C /s的速度進行第一冷卻至800°C，然后以30°C /s的速度進行第二冷卻至650°C 進入卷取機卷取成卷(卷取溫度600°C )，然后冷卻至室溫（25°C )后用鹽酸酸洗，在冷連軋 機上以73%的壓下率軋成0. 8mm的冷軋板，然后在連續退火機組上退火，其中，在退火的過 程中，機組速度為35m/min ;冷軋后得到的冷軋板依次經過加熱段、均熱段、一次冷卻段、過 時效段和二次冷卻段，且所述冷軋后得到的中間板坯在所述加熱段、所述均熱段、所述一次 冷卻段(冷卻速率為45°C /s)、所述過時效段和所述二次冷卻段內（冷卻速率為65°C /s)的 終點溫度分別為 750°C、800°C、235°C，330°C、94°C，停留時間分別為 56s、38s、350s、420s、 70s ;然后冷卻至室溫（25°C )后進行光整和拉矯，延伸率分別為1. 0%和0. 3%。最終制得冷 軋鋼板，其成品力學性能為屈服強度350MPa，抗拉強度455MPa，延伸率32. 0%。其顯微組織 為鐵素體+微量的碳化物組成，鐵素體組織含量為99. 5%，鐵素體晶粒度12. 0級，鐵素體晶 粒尺寸7. Oum左右。其顯微組織照片見圖1，如圖1所示，圖1中白色區域為鐵素體組織，黑 色區域為碳化物組織。
[0049] 實施例2
[0050] 本實施例用于說明本發明提供的冷軋鋼板的制造方法。
[0051] 在轉爐冶煉、經LF爐Ca處理，RH脫碳獲得板坯，其化學成分(按重量百分比）含 有 C :0· 05%、Si :0· 03%、Μη :0· 72%、P :0· 015%、S :0· 010%、A1 :0· 045%，Nb :0· 032%，余量為 Fe及不可避免的雜質。將板坯在1250°C下熱軋成3. 75mm厚的中間板坯，熱軋的終軋溫度 為918°C，然后以80°C /s的速度進行第一冷卻至800°C，然后以40°C /s的速度進行第二 冷卻至600°C進入卷取機卷取成卷(卷取溫度550°C)，然后冷卻至室溫（25°C)后用鹽酸酸 洗，在冷連軋機上以60%的壓下率軋成1. 5mm的冷軋板，然后在連續退火機組上退火，其中， 在退火的過程中，機組速度為20m/min ;冷軋后得到的冷軋板依次經過加熱段、均熱段、一 次冷卻段、過時效段和二次冷卻段，且所述冷軋后得到的中間板坯在所述加熱段、所述均熱 段、所述一次冷卻段(冷卻速率為40°C /s)、所述過時效段和所述二次冷卻段內（冷卻速率 為60°C /s)的終點溫度分別為720°C、760°C、245°C，290°C、97°C，停留時間分別為56s、38s、 350s、370 S、70s ;然后冷卻至室溫（25°C)后進行光整和拉矯，延伸率分別為1. 2%和0. 4%。最 終制得的冷軋鋼板，其成品力學性能為屈服強度365MPa，抗拉強度475MPa，延伸率35. 0%。 其顯微組織為鐵素體+微量的碳化物組成，鐵素體組織含量為99. 2%，鐵素體晶粒度12. Ο 級，鐵素體晶粒尺寸5. 5um左右。其顯微組織照片見圖2,如圖2所示，圖2中白色區域為鐵 素體組織，黑色區域為碳化物組織。
[0052] 實施例3
[0053] 本實施例用于說明本發明提供的冷軋鋼板的制造方法。
[0054] 在轉爐冶煉、經LF爐Ca處理，RH脫碳獲得板坯，其化學成分(按重量百分比）含 有 C :0· 08%、Si :0· 03%、Μη :0· 86%、P :0· 012%、S :0· 010%、A1 :0· 045%，Nb :0· 025%，余量為 Fe及不可避免的雜質。將板坯在1250°C下熱軋成3. 5mm厚的中間板坯，熱軋的終軋溫度 為880°C，然后以80°C /s的速度進行第一冷卻至780°C，然后以20°C /s的速度進行第二 冷卻至680°C進入卷取機卷取成卷(卷取溫度650°C)，然后冷卻至室溫（25°C)后用鹽酸酸 洗，在冷連軋機上以65%的壓下率軋成1. 2mm的冷軋板，然后在連續退火機組上退火，其中， 在退火的過程中，機組速度為30m/min ;冷軋后得到的冷軋板依次經過加熱段、均熱段、一 次冷卻段、過時效段和二次冷卻段，且所述冷軋后得到的中間板坯在所述加熱段、所述均熱 段、所述一次冷卻段(冷卻速率為50°C /s)、所述過時效段和所述二次冷卻段內（冷卻速率 為70°C /s)的終點溫度分別為750°C、800°C、235°C、280°C、94°C，停留時間分別為50s、40s、 355s、365s、65s ;然后冷卻至室溫（25°C)后進行光整和拉矯，延伸率分別為1. 0%和0. 3%。最 終制得冷軋鋼板，其成品力學性能為屈服強度345MPa，抗拉強度450MPa，延伸率33. 0%。其 顯微組織為鐵素體+微量的碳化物組成，鐵素體組織含量為99. 4%，鐵素體晶粒度12. 0級， 鐵素體晶粒尺寸8. Oum左右。
[0055] 實施例4
[0056] 本實施例用于說明本發明提供的冷軋鋼板的制造方法。
[0057] 按照實施例1的方法制造冷軋鋼板，不同的是，第一冷卻的速率為70°C /s，第二冷 卻的速率為40°C /s，得到冷軋鋼板，其成品力學性能為屈服強度339MPa，抗拉強度440MPa， 延伸率25. 0%。其顯微組織為鐵素體+微量的碳化物組成，鐵素體組織含量為99%，鐵素體 晶粒度11級，鐵素體晶粒尺寸12. Oum左右。
[0058] 對比例1
[0059] 按照實施例1的方法制造冷軋鋼板，不同的是，第一冷卻的速率為75°C /s，第二冷 卻的速率為75°C /s，得到冷軋鋼板，其成品力學性能為屈服強度480MPa，抗拉強度500MPa， 延伸率12% (雖然屈服強度、抗拉強度高，但延伸率低，在變形過程中容易出現開裂，基本不 能用來變形)，其顯微組織為鐵素體+微量的碳化物組成，鐵素體呈條帶狀，晶粒大小不均 勻，鐵素體組織含量為99. 2%，鐵素體晶粒度12. 5級，鐵素體晶粒尺寸4um左右。
[0060] 對比例2
[0061] 按照實施例1的方法制造冷軋鋼板，不同的是，第一冷卻的速率為30°C /s，第二冷 卻的速率為30°C /s，得到冷軋鋼板，其成品力學性能為屈服強度280MPa，抗拉強度390MPa， 延伸率25%，其顯微組織為粗大鐵素體+微量的碳化物組成，鐵素體組織含量為99. 5%，鐵素 體晶粒度8. 5級，鐵素體晶粒尺寸18um左右。
[0062] 對比例3
[0063] 按照實施例1的方法制造冷軋鋼板，不同的是，第一冷卻的速率為30°C /s，第二冷 卻的速率為70°C /s，得到冷軋鋼板，其成品力學性能為屈服強度300MPa，抗拉強度390MPa， 延伸率32%，其顯微組織為鐵素體+微量的碳化物組成，鐵素體組織含量為99. 3%，鐵素體晶 粒度9級，鐵素體晶粒尺寸15um左右。
[0064] 根據實施例可知，采用本發明的制造方法制備的冷軋鋼板，其成品力學性能達到 屈服強度R&為340-420MPa，抗拉強度R m為410-510MPa，A8。彡21. 0%，具有優良的市場前 旦 -5^ 〇
[0065] 以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中 的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這 些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
[0066] 另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[〇〇67] 此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本 發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【權利要求】
1. 一種冷軋鋼板的制造方法，該方法包括：將板坯依次經過熱軋、卷取、冷軋、退火和 平整，其特征在于， 在熱軋之后且在卷取之前，將熱軋后得到的中間板坯依次進行第一冷卻和第二冷卻； 第一冷卻的速率比第二冷卻的速率高10-90°c /s。
2. 根據權利要求1所述的制造方法，其中，第一冷卻的速率比第二冷卻的速率高 40-60°C /s ;所述第一冷卻的速率為50-KKTC /s，所述第一冷卻的終點溫度為750-800°C ; 所述第二冷卻的速率為10_40°C /s，所述第二冷卻的終點溫度為600-700°C。
3. 根據權利要求1所述的制造方法，其中，所述退火的方式為連續退火，在所述退火 的過程中，冷軋后得到的中間板坯依次經過加熱段、均熱段、一次冷卻段、過時效段和二 次冷卻段，所述冷軋后得到的中間板坯在所述加熱段、所述均熱段、所述一次冷卻段、所 述過時效段和所述二次冷卻段內的終點溫度分別為700-770°C、750-820°C、220-260°C、 270-340°C、100°C 以下。
4. 根據權利要求3所述的制造方法，其中，所述均熱段的保溫時間為30-90s，所述過時 效段的保溫時間為60-500S。
5. 根據權利要求3所述的制造方法，其中，所述一次冷卻段內的冷卻速率為30-50°C / s，所述二次冷卻段內的冷卻速率為50-KKTC /s。
6. 根據權利要求1-5中任意一項所述的制造方法，其中， 所述卷取的溫度為550-700°C ; 所述冷軋的壓下率為50-80% ; 所述平整的平整延伸率為0. 5-1. 5% ; 所述熱軋的終軋溫度為860-920°C，所述熱軋的溫度為1100-1300°C，所述熱軋后得到 的中間板述厚度為3-4_。
7. 根據權利要求1-5中任意一項所述的制造方法，其中，所述板坯的組成成分的重量 百分比為：C :0.01-0. 10 重量 ％，Si 0.05 重量 ％，Mn :0.5-1. 2 重量 ％，P 0.025 重量 ％， S :彡0. 015重量％，Nb :0. 01-0. 05重量％，A1 :0. 010-0. 080重量％，余量為Fe和不可避免 雜質。
8. 根據權利要求1-7中任意一項所述的制造方法制備的冷軋鋼板。
9. 根據權利要求8所述的冷軋鋼板，其中，所述冷軋鋼板的R&為340-420MPa，抗拉強 度 Rn 為 410-510MPa，A80 彡 21. 0%。
10. 根據權利要求8或9所述的冷軋鋼板，其中，所述冷軋鋼板的顯微組織主要為鐵素 體組織，鐵素體晶粒度為12級，鐵素體晶粒尺寸為5-10 μ m。
11. 根據權利要求10所述的冷軋鋼板，其中，所述冷軋鋼板中鐵素體組織的含量在95% 以上，其余為碳化物組織。
12. 權利要求8-11中任意一項所述的冷軋鋼板在汽車中的應用。
【文檔編號】C21D8/02GK104060069SQ201310341601
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年8月7日 優先權日:2013年8月7日
【發明者】張功庭, 鄭之旺, 王敏莉, 張 林, 梁英, 劉勇, 劉富貴, 王平利, 劉慶春, 謝勇 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司