一種熱沖壓成型用熱軋鋼帶及其生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種熱沖壓成型用熱軋鋼帶及其生產方法，成分的質量百分含量為：C 0.20～0.25%，Si 0.15～0.35%，Mn 1.20～1.50%，Cr 0.10～0.50%，P≤0.020%，S≤0.010%，Als 0.030～0.050%，Ti 0.030～0.050%，N≤0.0060%，B 0.0020～0.0050%，余量為Fe和不可避免的雜質；其包括下述工序：鐵水預處理、轉爐冶煉、LF精煉、板坯連鑄、加熱、軋制、冷卻、卷取；通過對鋼板成分和工藝進行優化，采用軋后緩冷，卷取溫度和卷取張力設定等，解決解決了鑄坯裂紋、扁卷等問題，獲得了具有良好力學均勻性的熱沖壓成型用鋼帶。
【專利說明】
一種熱沖壓成型用熱軋鋼帶及其生產方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種熱沖壓成型用熱乳鋼帶及其生產方法，屬于鋼鐵冶煉技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著對汽車輕量化和安全性要求的不斷提升，對汽車用防撞梁的要求也越來越 高，要求鋼帶在熱處理后具有足夠的強度，同時其加工成形特點也要求鋼帶在熱處理前具 有良好的性能均勻性，避免加工環節的成材率損失。
[0003] 工業化生產熱沖壓成形用鋼對鋼材的成分和冶金質量有較高的要求，這就需要解 決生產過程中存在的諸多問題，如合金加入種類多且量大導致的成分及溫度控制的不穩 定，易偏析元素含量高導致的連鑄坯偏析嚴重，熱乳板卷通寬及通長性能均勻性較差，卷取 之后易扁卷等問題。
[0004] 經對現有技術的文獻檢索發現，中國發明專利CN 101275200公布了一種超高強馬 氏體熱成形用鋼，此發明中鋼的成分質量百分含量為C:0.10-0.33%，Si :0.50-2.30%，Mn: 0.50-2.00% ,P ：^0.020% ,S： ^0.015% ,Al ： 0.015-0.060% , [0] . 002% , [N]0.002- 0.015%,B 0.0005-0.0050% ,Ti 0.02-0.10 % , Nb 0.02-0.10%,V 0.02-0.15 % , RE 0.001-0.050%。經900-950 °C奧氏體化及熱成形工藝處理后，抗拉強度在1.3-1.7GPa。
[0005] 中國發明專利CN 102286689A公布了一種雙相熱成形用鋼的制備方法，此發明中 鋼的成分質量百分含量為C:0.1-0.5%，Si :0.3-2.5%，Mn:l .0-3.0%，A1:1.0-3.0%，S:彡 0.01%，P: <0.02%，K0.01%，其余為Fe。其制備工藝為：熱乳板加熱至1200-1250°C，保 溫0.5-lh，終乳溫度為800-900°C，卷取溫度為600-700°C，然后加熱至750-850°C，保溫并快 速冷卻至室溫。熱壓成型后組織為奧氏體和鐵素體。但上述文獻中的產品組織為奧氏體和 鐵素體，產品強度低，難以滿足結構件對鋼鐵的強度需求。
【發明內容】
[0006] 本發明提供一種熱沖壓成型用熱乳鋼帶及其生產方法，通過對鋼板成分和工藝進 行優化，采用乳后緩冷，卷取溫度和卷取張力設定等，解決解決了鑄坯裂紋、扁卷等問題，獲 得了具有良好力學均勻性的熱沖壓成型用鋼帶。
[0007] 本發明所采取的技術方案是：
[0008] 一種熱沖壓成型用熱乳鋼帶，成分的質量百分含量為:C 0.20~0.25%，Si 0.15 ~0·35%，Μη 1.20~1.50%，Cr 0.10~0·50%，Ρ彡0.020%，S彡0.010%，Als 0.030~ 0.050%，Ti 0.030~0.050%，N彡0.0060%，B 0.0020~0.0050%，余量為Fe和不可避免的 雜質。
[0009] 上述熱沖壓成型用熱乳鋼帶的生產方法，包括下述工序:鐵水預處理、轉爐冶煉、 LF精煉、板坯連鑄、加熱、乳制、冷卻、卷取；
[0010] 鐵水脫硫:鐵水包噴吹鎂粉后，用撈渣器將渣子撈凈，鐵水表層無渣，入爐鐵水S< 0.003% ；
[0011] 轉爐冶煉：終渣堿度為3.3-3.7 ;鋼水控制成分質量百分比C: 0.03-0.05 %，S彡 0.010%，P彡0.012%，終點溫度：1660-1700°C，出鋼時間彡3分鐘，嚴格控制下渣量，出鋼充 分合金化；
[0012] LF精煉:進站充分造渣、送電升溫、合金化調整成分；出站化學成分質量百分比：C: 0.20-0.25 % ^Mn ： 1.20-1.50% ^S^0.0 10% ^P^0.0 20% ^ Si :0.15-0.35 % ^Als :0.035-0.050%、Ti :0.030-0.050%、B:0.0020-0.0050%、Cr :0.10-0.50% ;出站溫度為 1575-1600 °C；
[0013] 板坯連鑄：中間包鋼水過熱度20-30°C ;中間包采用擋渣墻、擋渣堰，中間包烘烤溫 度彡1100°C，烘烤時間彡3小時，中間包使用無碳鎂質耐材，鋁碳質吹氬上水口、吹氬塞棒和 浸入式水口；使用無碳低硅覆蓋劑，結晶器使用專用保護渣，二次冷卻采用弱冷卻方式，拉 速控制為 1.2-1.3m/min;
[0014] 精乳采用蓄熱式加熱爐，加熱溫度1200-1300°C，終乳溫度840-900°C，卷取溫度 550-650°C;乳后冷卻段采用緩冷模式:前段冷卻冷速控制在<40°C/s，后段冷卻冷速控制 在 <20°C/s。
[0015] 轉爐冶煉，采用擋渣機與滑板擋渣相結合，下渣厚度<30mm;高碳錳鐵配錳，高碳 絡鐵配絡，娃鐵配娃，出鋼1/5時開始加料，加料順序依次石灰、娃鐵、尚碳猛鐵、尚碳絡鐵； 出鋼2/3前加完合金和造渣材料。
[0016] 板坯連鑄工序中，鋼包到中間包采用長水口加氬氣密封保護鋼水，結晶器使用專 用保護渣。液芯壓下量5.0mm，二次冷卻采用弱冷卻方式，同時保證拉矯溫度彡900°C。
[0017] 轉爐冶煉、LF精煉處理和連鑄工序，中包鋼水氮含量控制為[N]彡60ppm。
[0018] 卷取工序中卷取機采用大張力控制，卷取張力為38-45N/mm2;卷取完成后鋼卷在 卷取機芯軸停留30_120s，卸卷前重復定尾操作1 _3次。
[0019] 沿熱乳鋼帶寬度、長度方向取標準拉伸試樣、硬度試樣，進行性能測試，對比試驗 結果，抗拉強度偏差在彡60MPa，屈服強度在彡60MPa之間，HRC硬度偏差在5-8之間。力學性 能均勻性良好。可見，發明鋼在縱剪分條后性能均勻性良好。
[0020] 鋼帶加工成標準拉伸試樣，加熱到840-900°C，保溫5分鐘條件下進行奧氏體化，然 后水淬到Ms-200°C(MS為馬氏體轉變開氏溫度)后緩冷，再進行120-180°C，保溫25分鐘條件 下回火。對熱處理后的試樣進行拉伸、金相測試，淬火后抗拉強度在1.5-1.9GPa之間，組織 為全馬氏體。可見，本發明的鋼板經熱成型工藝后，能夠獲得超高強度。
[0021]本發明通過對合金元素的優化，不需加入RE、Nb、V元素，降低Si、A1的加入量，保證 材料具有良好的淬透性，熱處理后依然可以獲得足夠的抗拉強度。同時通過對卷取張力、卷 取溫度、冷卻速率的控制，鋼帶具有良好的性能均勻性，保證了后期加工(尤其是分條卷管 時）的成材率，并且熱乳扁卷問題得到了改善。
[0022]轉爐冶煉優化合金料加入制度、采用合理的溫度制度、LF精煉工序采用白渣脫硫 及成分微調、中板坯連鑄工序采用液芯輕壓下技術、恒拉速技術、低過熱度澆注技術、中包 快換技術，專用保護渣澆鑄等工藝優化，實現高性能熱乳鋼帶的生產。
[0023]本發明采用乳后緩冷，利用冷卻速率對相變的影響，促使乳后冷卻時發生部分相 變，改善鋼帶長度、寬度方向上的力學性能均勻性，減少成卷后的相變膨脹量，同時利用芯 軸的支撐作用，在芯軸停留一段時間，有效的解決了鋼帶的扁卷問題，獲得了良好卷形的熱 沖壓成型用鋼帶，熱乳鋼帶具有力學性能均勻性，通條性能差異彡60MPa。
[0024] 采用上述技術方案所產生的有益效果在于：
[0025] 本發明通過對鋼板成分和工藝進行優化，采用乳后緩冷，卷取溫度和卷取張力設 定等，解決解決了鑄坯裂紋、扁卷等問題，獲得了具有良好力學均勻性的熱沖壓成型用鋼 帶。
[0026]本發明的鋼帶熱處理后的抗拉強度達到1.5-1.8GPa，從而為汽車輕量化、高安全 性能化提供了基礎。
【具體實施方式】
[0027]下面結合實施例對本發明做進一步地說明；
[0028]本熱沖壓成型用熱乳鋼帶的生產方法的工藝流程為：鐵水脫硫、轉爐冶煉、LF精 煉、板坯連鑄、加熱、乳制、冷卻、卷取。
[0029] 實施例1-6的轉爐100丨，1^精煉100丨，中板坯連鑄，連鑄坯寬800-1550臟，厚200臟。
[0030] 具體操作步驟和各工序工藝參數控制如下：
[0031 ] (1)鐵水脫硫:鐵水包噴吹鎂粉后，用撈渣器將渣子撈凈，鐵水表層無渣，入爐鐵水 S<0.003% ；
[0032] (2)轉爐冶煉：
[0033] a.鐵水溫度 1250Γ，S彡0.003%，P彡0· 120% ;
[0034] b.吹煉過程以脫碳、脫磷為主要目標，要求全程化渣；
[0035] c .終渣堿度R為3.3-3.7，鋼水成分（質量百分比）(：：0.03-0.05%，3:0.006-0.007%，Ρ:0·009-0.010% ;溫度：1660-170(TC ;
[0036] d.采用擋渣機與滑板擋渣相結合的方式，下渣厚度<30mm;
[0037] e.出鋼時間彡3分鐘，鋼流圓整。
[0038] f ·高碳錳鐵加入量1750kg，高碳鉻鐵230kg，硅鐵250kg，石灰加入量2900kg;加料 順序為石灰-硅鐵-高碳錳鐵-高碳鉻鐵，出鋼2/3前加完合金和造渣材料。
[0039] 轉爐冶煉工序工藝參數見表1:
[0040] 表1轉爐冶煉工序工藝參數 LUU42」 精爍：
[0043] a.鋼包進站，氬氣攪拌；
[0044] b.加造渣劑造渣，給電升溫，取樣分析；
[0045] c.造渣加入石灰 500-740kg，螢石 90-1 IOkg，鋁酸鈣 290-310kg;
[0046] d.成分調整加入高碳錳鐵120-250kg，高碳鉻鐵IOO-HOkg，硅鐵110-190kg，硼鐵 14-32kg，鈦鐵55-85kg，碳線 320-430kg，鋁線 220kg，鋁鈣線 80-200kg。
[0047] LF爐出站成分見表2。
[0048] 表2 LF爐出站成分（％ )
[0050]^(4)板坯連鑄:
[0051 ] a.中間包鋼水過熱度20-30°C，鋼包到中間包采用長水口加氬氣密封保護鋼水，長 水口處鋼水不能裸露;鋼包向中間包澆注鋼水時，不能下渣.
[0052] b.中包工作層使用無碳鎂鋁質干式料；中間包采用擋渣墻、擋渣堰，烘烤溫度多 IKKTC，烘烤時間多3小時;使用無碳低硅高堿度覆蓋劑;使用專用保護渣;使用鋁碳質浸入 式水口、錯碳質吹氬上水口及塞棒；
[0053] (^連鑄過程拉速1.2-1.3111/11^11;
[0054] d.液芯壓下量5.0mm，二次冷卻米用弱冷卻方式，同時保證拉矯溫度^900°C。
[0055] 板坯連鑄工序工藝參數見表3，熱沖壓成型鋼鑄坯化學成分如表4:
[0056] 表3板坯連鑄工序工藝參數
[0060] (5)乳制：
[0061 ] 加熱溫度1200-1300°C，粗乳開乳溫度為1050~1150°C，精乳開乳溫度為950~ 1000°C，精乳采用蓄熱式加熱爐，終乳溫度840-900°C，卷取溫度550-650°C，乳后冷卻段采 用兩段式緩慢冷卻，前段冷卻冷速控制在20_40°C/s，將鋼帶冷卻到720-790 °C，后段冷卻冷 速控制在5-20°C/s冷卻到卷取溫度550-650°C。
[0062] (6)卷取機采用大張力控制，卷取張力控制在40-50N/mm2。卷取完成后鋼卷在卷取 機芯軸停留30_120s，卸卷前重復定尾操作1 _3次。
[0063] 乳制和卷取工序工藝參數見表5。
[0064] 表5乳制和卷取工序工藝參數
[0066]按上述工藝生產的熱沖壓成型用鋼卷內徑均彡710mm，滿足平整機上卷要求。對熱 沖壓成型用鋼的力學性能進行檢測，檢測結果如表6。
[0067]表6熱沖壓成型用鋼的力學性能數據
[0069] (7)熱處理
[0070] 鋼帶加工成標準拉伸試樣，加熱到840-890°C，保溫5分鐘條件下進行奧氏體化，然 后水淬到Ms-200°C后緩冷，再進行120-180°C，保溫25分鐘條件下回火。對熱處理后的試樣 進行拉伸、金相測試，淬火后抗拉強度在1548-1749MPa之間，組織為全馬氏體。本發明熱乳 鋼板熱處理后性能檢測數據如表7,由表7可知，本發明鋼經熱成型工藝后，能夠獲得超高強 度。
[0071] 表7熱處理后性能如下表：
【主權項】
1. 一種熱沖壓成型用熱乳鋼帶，其特征在于：其成分的質量百分含量為：c 0.20~ 0.25%，Si0.15~0.35%，Mnl.20~1.50%，Cr0.10~0.50%，P<0.020%，S<0.010%，Als 0·030~0·050%，Ti 0·030~0·050%，N彡0·0060%，B 0·0020~0·0050%，余量為Fe和不可避 免的雜質。2. 根據權利要求1所述的一種熱沖壓成型用熱乳鋼帶的生產方法，其特征在于:其包括 下述工序:鐵水預處理、轉爐冶煉、LF精煉、板坯連鑄、加熱、乳制、冷卻、卷取； 所述鐵水脫硫:鐵水包噴吹鎂粉后，用撈渣器將渣子撈凈，鐵水表層無渣，入爐鐵水S< 0.003%； 所述轉爐冶煉：終渣堿度為3.3-3.7 ;鋼水控制成分質量百分比C: 0.03-0.05%，S彡 0.010%，P彡0.012%，終點溫度：1660-1700 °C，出鋼時間彡3分鐘，嚴格控制下渣量，出鋼充分 合金化； 所述LF精煉:進站充分造渣、送電升溫、合金化調整成分；出站化學成分質量百分比：C: 0.20-0.25%、Mn:1.20-1.50%、S￡0.010%、 P￡0.020%、Si:0.15-0.35%、Als:0.035-0.050%、 Ti : 0 · 030-0 · 050%、B: 0 · 0020-0 · 0050%、Cr: 0 · 10-0 · 50%;出站溫度為1575-160(TC ; 所述板坯連鑄：中間包鋼水過熱度20-30°C ;中間包采用擋渣墻、擋渣堰，中間包烘烤 溫度多1100°C，烘烤時間多3小時，中間包使用無碳鎂質耐材，鋁碳質吹氬上水口、吹氬塞棒 和浸入式水口；使用無碳低硅覆蓋劑，結晶器使用專用保護渣，二次冷卻采用弱冷卻方式， 拉速控制為1.2-1.3m/min。3. 根據權利要求2所述的一種熱沖壓成型用熱乳鋼帶的生產方法，其特征在于:乳制工 序中精乳采用蓄熱式加熱爐，加熱溫度1200-1300°C，終乳溫度840-900°C，卷取溫度550-650°C ;乳后冷卻段采用緩冷模式：前段冷卻冷速控制在<40°C/s，后段冷卻冷速控制在< 2(TC/s〇4. 根據權利要求2所述的一種熱沖壓成型用熱乳鋼帶的生產方法，其特征在于:所述轉 爐冶煉，采用擋渣機與滑板擋渣相結合，下渣厚度< 30_;高碳錳鐵配錳，高碳鉻鐵配鉻，硅 鐵配娃，出鋼1/5時開始加料，加料順序依次石灰、娃鐵、尚碳猛鐵、尚碳絡鐵；出鋼2/3如加 完合金和造渣材料。5. 根據權利要求2所述的一種熱沖壓成型用熱乳鋼帶的生產方法，其特征在于:所述板 坯連鑄工序中，鋼包到中間包采用長水口加氬氣密封保護鋼水，結晶器使用專用保護渣;液 芯壓下量5.0mm，二次冷卻米用弱冷卻方式，同時保證拉矯溫度多900 °C。6. 根據權利要求2所述的一種熱沖壓成型用熱乳鋼帶的生產方法，其特征在于:所述轉 爐冶煉、LF精煉處理和連鑄工序，中包鋼水氮含量控制為[N] <60ppm。7. 根據權利要求2所述的一種熱沖壓成型用熱乳鋼帶的生產方法，其特征在于:所述卷 取工序中卷取機采用大張力控制，卷取張力為38-45N/mm 2;卷取完成后鋼卷在卷取機芯軸 停留30-120S，卸卷前重復定尾操作1-3次。
【文檔編號】C22C38/06GK106086624SQ201610549906
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月13日
【發明人】馬光宗, 于世川, 李夢英, 路博勛, 馮慧霄, 喬治明, 馬德剛, 李建設, 武冠華, 李經哲, 王健, 田秀剛, 劉麗萍, 王建興, 呂浩, 馮曉勇, 李夢龍, 王嘉偉
【申請人】唐山鋼鐵集團有限責任公司