專利名稱：鐵素體區(qū)軋制高強(qiáng)if鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼板的軋制技術(shù)，尤其是涉及軋制高強(qiáng)度和優(yōu)良深沖性的高強(qiáng)IF鋼，最終形成具有所要求的最終厚度的鐵素體帶鋼的方法。
背景技術(shù)：
隨工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，能源和環(huán)境問題成為重大的社會(huì)課題，汽車工業(yè)也不例外。近年來，我國(guó)汽車工業(yè)正以10% 15%的年增長(zhǎng)率快速發(fā)展，汽車市場(chǎng)需求的不斷變化對(duì)鋼鐵材料的產(chǎn)量和質(zhì)量持續(xù)提出要求。特別是汽車的減重、節(jié)能、安全和環(huán)保等方面的要求使得高強(qiáng)度鋼板的開發(fā)和應(yīng)用受到越來越多的重視。 鋼的強(qiáng)度和塑性一般是矛盾的，鋼強(qiáng)度的提高必然會(huì)導(dǎo)致塑性下降，如碳錳鋼(CMn)、高強(qiáng)低合金鋼(HSLA)、各向同性鋼(IS)、烘烤硬化鋼(BH)、高強(qiáng)IF鋼(HSSIF)等。
IF鋼是在超低碳中(一般碳含量在0.005%以下)加入微量的合金元素(主要是Ti、Nb)，使鋼中的C、N間隙原子完全被固定成碳氮化合物，鋼中無間隙原子存在，使得該鋼種具有極優(yōu)良的成形性和非時(shí)效性。但這種鋼的強(qiáng)度往往都比較低，而傳統(tǒng)的高強(qiáng)IF鋼通過添加P、Mn等合金元素來獲得比較高的強(qiáng)度的同時(shí)，也極大的損害了深沖性。為滿足汽車工業(yè)的發(fā)展和用戶的需求，要求一種既具有良好的深沖性又具有比較高強(qiáng)度的汽車用鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種在鐵素體區(qū)軋制高強(qiáng)IF鋼的方法，使軋制的高強(qiáng)IF鋼即具有良好的深沖性又具有比較高的強(qiáng)度。同時(shí)，降低氧化鐵皮損耗，提高帶鋼質(zhì)量，減少能耗。 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，在本發(fā)明提出的方法中，使用的高強(qiáng)IF鋼通過在普通Nb+Ti-IF鋼的基礎(chǔ)上添加微量的Mn《1. 8%、P《0. l%、Cr《0. 5%、Mo《0. 5%等合金元素。Nb、Ti不僅保證了無間隙原子的存在，而且形成很多細(xì)小彌散的鈮碳氮化合物和鈦化合物。這些細(xì)小的沉淀物通過析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化提高了鋼的抗拉強(qiáng)度。Cr和Mo也可以和C、 N結(jié)合形成化合物。P、 Mn、 Cr也起固溶強(qiáng)化作用，Mo也是一種固溶強(qiáng)化元素，但是它可以在退火后通過阻止晶粒長(zhǎng)大而產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化的作用并且可以起到延遲再結(jié)晶的作用。
研究表明，均勻細(xì)小的熱軋鐵素體晶粒、退火前粗大稀硫的二相粒子形態(tài)以及無C、N間隙固溶原子狀態(tài)，是有利于在退火過程中形成〈111〉〃ND有利織構(gòu)的三個(gè)重要因素。大量研究表明，粗大稀硫的第二相粒子形態(tài)及均勻細(xì)小的鐵素體晶粒是保證IF鋼U11)織構(gòu)充分發(fā)展獲得優(yōu)異成形性能的重要條件。 —般來講，IF鋼的軋制在奧氏體區(qū)進(jìn)行，即粗軋精軋溫度均在Ar3以上，但I(xiàn)F鋼在奧氏體區(qū)變形時(shí)呈現(xiàn)出典型的加工硬化和動(dòng)態(tài)回復(fù)。并且由于IF鋼Y-a轉(zhuǎn)變溫度較高，難以保證IF鋼在奧氏體區(qū)終軋，而容易實(shí)現(xiàn)鐵素體區(qū)軋制，在鐵素體區(qū)變形時(shí)，由于溶解的Nb阻止動(dòng)態(tài)回復(fù)，變形較小時(shí)，由于不可移動(dòng)位錯(cuò)的增加，就會(huì)引起流動(dòng)應(yīng)力的迅速、近似線性的增加。對(duì)于奧氏體區(qū)軋制，主要的軟化過程是數(shù)秒內(nèi)所發(fā)生的靜態(tài)再結(jié)晶(Static Recrystallization)，而對(duì)于鐵素體區(qū)軋制，軟化主要是回復(fù)引起的。在鐵素體區(qū)精軋時(shí)，發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和隨后的亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，并出現(xiàn)1 3ym的超細(xì)鐵素體晶粒(UltrafineFerrite Grain)。 IF鋼在鐵素體區(qū)大變形后，產(chǎn)生細(xì)小的等軸晶粒，這種細(xì)小的等軸晶粒產(chǎn)生于由顯微帶發(fā)展而來的亞晶結(jié)構(gòu)。 通過鐵素體區(qū)熱軋，可以生產(chǎn)具有相同或更優(yōu)性能的沖壓和深沖ELC鋼。用鐵素體區(qū)熱軋代替奧氏體區(qū)軋制能節(jié)約能源。采用這一技術(shù)，可以以更少的能耗生產(chǎn)更寬更薄的熱軋板帶。 鐵素體區(qū)軋制該高強(qiáng)IF鋼的生產(chǎn)工藝如下生產(chǎn)該高強(qiáng)IF鋼加熱溫度《115(TC，保溫0. 5 1小時(shí)，粗軋?jiān)趭W氏體區(qū)進(jìn)行，粗軋壓下率為80%，以細(xì)化粗軋后奧氏體晶粒，粗軋之后，采用保溫罩進(jìn)行保溫；精軋?jiān)阼F素體區(qū)軋制進(jìn)行，終軋溫度《780°C，該冷卻裝置設(shè)置一個(gè)冷卻能力至少為2麗/m2的噴嘴進(jìn)行冷卻，該噴嘴將水噴在帶鋼上進(jìn)行冷卻，冷卻到60(TC進(jìn)行巻曲；有必要的可以進(jìn)行隨后的冷軋和退火工藝。
在粗軋中所使用的初軋軋機(jī)中，至少一個(gè)機(jī)架上進(jìn)行有潤(rùn)滑的軋制。在精軋中所使用的精軋軋機(jī)中，所有精軋機(jī)的機(jī)架上進(jìn)行有潤(rùn)滑的軋制，從而有效改善下工作輥磨損，顯著降低工作輥和下支撐輥輥耗，延長(zhǎng)工作輥和下支撐輥的使用壽命


圖1是鐵素體區(qū)軋制高強(qiáng)IF鋼工藝示意 圖2是帶剛生產(chǎn)過程中溫度的分布曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的鐵素體區(qū)軋制高強(qiáng)IF鋼的辦法進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明鐵素體區(qū)軋制高強(qiáng)IF鋼的方法的一個(gè)實(shí)施例，圖2對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)過程中溫度的分布曲線。 眾所周之，當(dāng)IF鋼的化學(xué)成分確定之后，IF鋼中第二相粒子的析出形態(tài)、大小和分布與板坯加熱溫度有重要關(guān)系。在板坯加熱過程中會(huì)發(fā)生第二相粒子的溶解。C，N化物在IF鋼中的固溶度是C，N，Ti，Nb，S，Al等元素含量和溫度的函數(shù)。對(duì)于碳氮化合物，如NbC在IOO(TC完全溶解，AIN在125(TC完全溶解，而Ti(CN)在1250°C尚未完全溶解。且Ti-IF鋼中Ti(CN)粒子在125(TC加熱溫度下比在IOO(TC更細(xì)小彌散。顯然加熱未溶解的碳氮化合物一定粗大，所以低溫加熱容易得到粗大的析出物，這對(duì)r值有利。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加熱溫度大于115(TC，巻取溫度為65(TC時(shí)，才有粗大的Ti4C2S2析出，且同時(shí)細(xì)小彌散分布的TiN減少。因此，要想得到超深沖性能優(yōu)良的IF鋼，板坯加熱溫度必須比一般生產(chǎn)的板坯加熱溫度低。隨板坯加熱溫度升高，粗大的Ti4C^2粒子析出減少，損害IF鋼的r值。因此板坯在加熱爐中的溫度應(yīng)控制在115(TC。另外，低的加熱溫度節(jié)約能源、大幅度降低由此產(chǎn)生的氧化鐵皮損耗，提高帶鋼質(zhì)量。 如圖所示，板坯出加熱爐1后，首先經(jīng)過粗軋機(jī)除鱗箱用高壓水清除氧化鐵皮，然后送到定寬壓力機(jī)2。定寬壓力機(jī)對(duì)板坯進(jìn)行一道次側(cè)壓后送往&粗軋機(jī)4， &粗軋機(jī)二輥可逆式，機(jī)前設(shè)立輥軋機(jī)3。之后進(jìn)入R2粗軋機(jī)5， R2粗軋機(jī)為四輥可逆式，板坯在粗軋機(jī)^、1 2上軋5-7道次后，軋成厚度為32-60mm的中間帶坯。R2后有寬度計(jì)和高溫計(jì)。為減少帶坯在中間延遲輥道上的溫度損失和帶坯首尾溫差，在中間輥道上設(shè)有中間保溫罩6，以精確控制帶鋼的溫度。在初軋裝置中使初軋板坯在奧氏體范圍內(nèi)軋制，并且在奧氏體范圍內(nèi)軋制后，將帶鋼基本上冷卻到基本上具有鐵素體組織的溫度。 粗軋帶坯經(jīng)中間延遲輥道，切頭飛剪輸入輥道，邊部加熱器7，送往切頭飛剪8。經(jīng)飛剪剪切后，由粗軋除鱗箱進(jìn)入精軋操作室9第一架精軋機(jī)巳前的立輥E工軋制，再次進(jìn)行寬度控制，然后進(jìn)精軋巳-&，并在第七架精軋機(jī)F7后進(jìn)行測(cè)溫、測(cè)寬和測(cè)厚，并對(duì)板形進(jìn)行控制。在精軋裝置中，以基本上對(duì)應(yīng)于其進(jìn)入最終軋制裝置和隨后的減厚工序的速度軋制帶鋼，并且在最終軋制裝置的至少2個(gè)機(jī)架中，使帶鋼以位于83(TC至70(TC之間的溫度在鐵素體范圍內(nèi)軋制。精軋溫度降低100-20(TC，軋制力不僅沒有上升，反而下降。造成溫度降低軋制力也降低的原因是鐵素體和奧氏體的晶體結(jié)構(gòu)不同，一般認(rèn)為體心立方結(jié)構(gòu)的鐵素體晶體滑移系較面心立方的奧氏體晶體滑移系多，因而在一定溫度范圍內(nèi)容易變形，變形抗力減小。成品帶鋼經(jīng)精軋機(jī)組后輸出輥道上的層流冷卻裝置后，使帶鋼迅速冷卻到60(TC的巻取溫度。原因在于，對(duì)于高強(qiáng)IF鋼磷元素含量較高，磷原子的半徑遠(yuǎn)比鐵原子的小，固溶的磷原子與晶界產(chǎn)生相互作用，嚴(yán)重阻礙了晶界遷移。在巻取過程中，鋼中固溶的磷原子釘扎于鐵素體晶界，阻礙了再結(jié)晶過程中的形核及長(zhǎng)大，致使大部分鐵素體晶粒仍處于軋制狀態(tài)，阻礙了 〈111V/ND再結(jié)晶織構(gòu)的生成，所以織構(gòu)類型主要為軋制織構(gòu)，這對(duì)鋼板深沖性能不利。最終，使用巻取機(jī)10進(jìn)行巻曲。
權(quán)利要求
本發(fā)明涉及一種用于在鐵素體區(qū)軋制生產(chǎn)高強(qiáng)IF鋼的方法，其特征在于包括步驟1)在普通Nb+Ti-IF鋼種添加微量的固容強(qiáng)化行合金元素；2)IF鋼加熱溫度≤1150℃，保溫0.5～1小時(shí)；3)粗軋?jiān)趭W氏體區(qū)進(jìn)行，粗軋壓下率為40％，以細(xì)化粗軋后奧氏體晶粒；4)精軋?jiān)阼F素體區(qū)軋制進(jìn)行，終軋溫度≤780℃；5)帶鋼在離開最終軋制裝置經(jīng)層流冷卻后進(jìn)行卷取。
2. 按照專利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟1中，所述的固容強(qiáng)化行合金 元素為Mn《1. 8%、P《0. l%、Cr《0. 5%、Mo《0. 5%。
3. 按照專利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟3中，在粗軋中所使用的初軋 軋機(jī)中，至少一個(gè)機(jī)架上進(jìn)行有潤(rùn)滑的軋制。
4. 按照專利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟4中，在精軋中所使用的精軋 軋機(jī)中，所有精軋機(jī)的機(jī)架上進(jìn)行有潤(rùn)滑的軋制。
5. 按照專利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟5中，所述層流冷卻使用冷卻 裝置，該冷卻裝置設(shè)置一個(gè)冷卻能力至少為2麗/m2的冷卻裝置。
6. 按照專利要求5所述的方法，冷卻裝置以高的位置密度防止的噴嘴
7. 按照專利要求1-5所述的方法，其特征在于，在所述步驟3的粗軋之后，采用保溫罩 進(jìn)行保溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鐵素體區(qū)軋制高強(qiáng)IF鋼的方法。該高強(qiáng)IF鋼是在普通Nb+Ti-IF鋼種添加微量的Mn≤1.8％、P≤0.1％、Cr≤0.5％、Mo≤0.5％等固容強(qiáng)化行合金元素，以提高IF鋼的強(qiáng)度。生產(chǎn)該高強(qiáng)IF鋼加熱溫度≤1150℃，保溫0.5～1小時(shí)，開軋溫度1100℃，粗軋?jiān)趭W氏體區(qū)進(jìn)行，粗軋壓下率為80％，以細(xì)化粗軋后奧氏體晶粒；精軋?jiān)阼F素體區(qū)軋制進(jìn)行，終軋溫度≤780℃，層流冷卻后進(jìn)行卷取。本方法大幅度降低由此產(chǎn)生的氧化鐵皮損耗，提高帶鋼質(zhì)量，可以以更少的能耗生產(chǎn)更寬更薄的熱軋板帶。
文檔編號(hào)B21B45/02GK101693253SQ20091021112
公開日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者唐荻, 孫薊泉, 田沖, 蘇嵐, 趙征志, 趙愛民, 陳銀莉 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué);