一種厚規(guī)格超深沖冷軋鋼板及其制造方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種超深沖冷軋鋼板，特別涉及一種厚規(guī)格超深沖冷軋鋼板及其制造 方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 厚度為1. 2-2. 0mm的厚規(guī)格冷乳板主要應(yīng)用于機(jī)電產(chǎn)品的外罩和殼體，作為結(jié)構(gòu) 件，由于具有良好的剛度，對(duì)在一定工況條件下運(yùn)行的儀器裝置、精密機(jī)械等可起到保護(hù)作 用，并在一定程度上達(dá)到減震降噪的效果。隨著機(jī)械裝置等的體積小型化、用途多樣化，外 罩和殼體的外形也越來越復(fù)雜，其沖壓成型工藝對(duì)材料的要求也不斷提高。
[0004] 超低碳無間隙原子鋼（IF鋼)，由于含有碳氮化物形成元素，可以極大的降低鋼種 固溶碳氮原子含量，從而在冷軋產(chǎn)品中獲得優(yōu)良的成型性能。為了使得冷軋產(chǎn)品的深沖性 能以及其它多方面性能達(dá)到最優(yōu)化，根據(jù)制造 IF鋼所采用的不同合金體系、強(qiáng)度級(jí)別、冷 軋次數(shù)、不同退火方式、退火次數(shù)等，已經(jīng)進(jìn)行了大量的成分和工藝摸索。
[0005] 例如，中國專利公開號(hào)CN102884213A公開了一種及用于汽車的外板等的、軟質(zhì)且 加工后的形狀均勻性優(yōu)良的冷軋鋼板及其制造方法。其鋼板兩表面的各表面至10 μ m為止 的板厚表層部中尺寸小于20nm的析出物中含有的Ti元素的含量（質(zhì)量％)為鋼板中總Ti 含量（質(zhì)量％)的9%以下。其冷軋壓下率為50-90%，優(yōu)選70%以上。
[0006] 中國專利公開號(hào)CN101880827B公開了一種Ar彡0. 3的汽車用IF鋼及生產(chǎn) 方法。其化學(xué)組分及重量百分比：C :0. 0009~0. 0049, Si :彡0. 015、Μη :0. 07~0. 21、 Ρ :彡 0· 025、Nb :0· 015 ~0· 049、Ti :0· 01 ~0· 06、Als :0· 015 ~0· 07、S : < 0· 015、Ν : < 0. 005。其含有Nb元素，冷軋壓下率為67-80% ;采用連續(xù)退火方式，厚規(guī)格產(chǎn)品對(duì)連退設(shè) 備能力要求很高。
[0007] 中國專利公開號(hào)CN101135025A公開了一種罩式爐生產(chǎn)冷軋高強(qiáng)度超深沖鋼 板及其制造方法。CS 0.006，Si 彡 0.30，Μη:0· 15-1. 40，PS 0.08，SS 0.02， Ν:0· 001-0 005，A1 :0· 03-0. 06, B :0· 0003-0. 002，Ti 和 Nb 其加入量分別為 Ti-(48/14) Ν=(0· 005-0. 015)，Nb-(93/12)C=(0-0. 03)。其冷軋壓下率大于 73%。
[0008] 由于目前國內(nèi)大多數(shù)普通冷軋連軋?jiān)O(shè)備能力的限制，對(duì)于厚度在1. 2-2. 0mm的超 深沖冷軋產(chǎn)品不能提供足夠的冷軋壓下率，特別是厚規(guī)格產(chǎn)品芯部的變形程度相對(duì)更小， 從而延遲再結(jié)晶過程并影響成型性能。雖然中國專利公開號(hào)CN101880827B公開了能夠生 產(chǎn)較厚規(guī)格的IF鋼產(chǎn)品，但其成分體系中含有Nb，且高溫度、厚規(guī)格的生產(chǎn)，對(duì)連續(xù)退火設(shè) 備能力要求極高。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)中缺乏在冷軋壓下率不足時(shí)，采用罩式爐退火工藝生產(chǎn)沖壓性能良好的 1. 2-2. 0_厚超深沖冷軋產(chǎn)品的方法。
[0010]

【發(fā)明內(nèi)容】
toon] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，需要提供一種厚規(guī)格超深沖冷軋鋼板及其制造方法， 本發(fā)明通過采用合適的成分設(shè)計(jì)，熱軋、冷軋和退火工藝設(shè)計(jì)，用常規(guī)的冷軋連軋?jiān)O(shè)備，制 造出了厚規(guī)格的超深沖冷軋鋼板。
[0012] 本發(fā)明的目的是提供一種厚規(guī)格超深沖冷軋鋼板及其制造方法，解決現(xiàn)有冷軋壓 下率不足時(shí)用罩式爐退火工藝生產(chǎn)的厚度1. 2-2. 0_超深沖冷軋鋼板的沖壓性能不達(dá)標(biāo) 的技術(shù)問題。
[0013] 申請(qǐng)人經(jīng)多年試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)采用常規(guī)的IF鋼生產(chǎn)工藝，經(jīng)過罩式退火，雖然厚 規(guī)格IF鋼產(chǎn)品再結(jié)晶充分，屈服強(qiáng)度在150MPa以下，和薄規(guī)格產(chǎn)品相當(dāng)；但，其塑性應(yīng)變比 加權(quán)平均值?值僅在1. 5左右，相比較而言，厚度小于1. 0mm的IF鋼，其塑性應(yīng)變比加權(quán) 平均值f值在2. 0左右。
[0014] 冷軋壓下率不足時(shí)，冷軋過程中形成的有利織構(gòu)相對(duì)較弱；且由于累積的變形能 較小，鋼種第二相粒子的阻礙作用，加之罩式退火的溫度比連續(xù)退火的溫度低很多，因而驅(qū) 動(dòng)力明顯要小，生產(chǎn)過程緩慢，再結(jié)晶過程中不能擇優(yōu)生長，無法得到有利的{111}織構(gòu)。 因此，對(duì)于罩式退火生產(chǎn)的厚規(guī)格IF鋼冷軋產(chǎn)品，影響其成型性的因素根據(jù)重要度排序， 依次為：卷取溫度、加熱制度、熱軋板織構(gòu)。
[0015] IF鋼由于間隙原子含量極低，在變形過程中通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，胞狀亞結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)， 因而隨著冷軋變形率的累加，變形過程中形成的{111}織構(gòu)變強(qiáng)，而低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，在壓下 率較高時(shí)會(huì)發(fā)生晶粒取向轉(zhuǎn)動(dòng)，形成非有利織構(gòu)，因此，再結(jié)晶完成后，IF鋼的成型性能要 好于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼。但是，當(dāng)IF鋼變形率較低時(shí)，或者再結(jié)晶過程遇到阻礙時(shí)，特別是采用 溫度相對(duì)較低的罩式退火方式，晶粒的形核和長大會(huì)受到影響，表現(xiàn)為再結(jié)晶過程中有利 織構(gòu)不容易在較短時(shí)間發(fā)展充分，而再結(jié)晶后不利織構(gòu)容易形成，從而降低材料的成型性 能。
[0016] 對(duì)再結(jié)晶過程形成阻礙作用的，主要是鋼中的第二相粒子。但是為了保證精軋?jiān)?鋼的奧氏體溫度區(qū)間進(jìn)行，連鑄坯的加熱溫度不可避免地達(dá)到1KKTC以上。這個(gè)溫度區(qū)間 長時(shí)間保溫，會(huì)使得Ti 4S2C2大量溶解。在后續(xù)熱軋過程中，析出的Ti4S 2C2粒子尺寸和原始 鑄坯中的相比明顯要小，且同時(shí)析出很多彌散的Tie粒子。第二相粒子越小，對(duì)再結(jié)晶阻礙 的作用就越明顯。
[0017] 如果含Ti的第二相粒子析出尺寸過小，冷軋總變形量不足，則冷軋有利織構(gòu)不足 以克服小粒子的阻礙而在再結(jié)晶過程中優(yōu)先得到發(fā)展。而在高溫下長時(shí)間退火過程中，伴 隨著微細(xì)第二相粒子的熟化，再結(jié)晶過程緩慢進(jìn)行，因而不同織構(gòu)的晶?？梢栽谕粫r(shí)間 段形核長大，不利于得到{111}織構(gòu)。而熱軋后在較高溫度下保溫，可以明顯改善第二相粒 子的尺寸和分布情況?？疾炝藷彳埌寰肀匦Ч麑?duì)最終冷軋板成型性能的影響，通過試驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)，當(dāng)卷取溫度小于700°c時(shí)，厚規(guī)格冷軋板不能滿足超深沖的用途。
[0018] 此外，熱軋織構(gòu)對(duì)冷軋織構(gòu)有明顯的遺傳作用，尤其在冷軋總變形量不足的情況 下，熱軋板織構(gòu)顯得非常重要。較厚的粗軋坯，可以獲得較大的壓下量，在精軋后得到更為 細(xì)小的晶粒，對(duì)于成型性能有利；同時(shí)在精軋結(jié)束后略高于Ar3溫度短時(shí)間內(nèi)實(shí)施冷卻，由 于奧氏體層錯(cuò)能較高又累積大量變形能，因而保存了較強(qiáng)的非再結(jié)晶區(qū)軋制織構(gòu)，可以形 成較為有利的{112}、{113}、{332}熱軋板織構(gòu)，而快速冷卻進(jìn)一步減弱不利的{001}〈110> 相變織構(gòu)。當(dāng)然，根據(jù)其對(duì)厚規(guī)格IF鋼成型性能的重要度，提高相變冷卻速度應(yīng)以保證卷 取溫度為前提。
[0019] 申請(qǐng)人經(jīng)試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)在熱軋過程中需要嚴(yán)格控制IF鋼中的第二相粒子尺寸 和分布、熱軋板的原始織構(gòu)，以此在冷軋實(shí)現(xiàn)厚規(guī)格的超深沖冷軋鋼板的制造。
[0020] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種厚規(guī)格超深沖冷軋鋼板，其化學(xué)成分重量百分比為：C < 0. 003%，Si < 0. 03%， Μη :0· 1 % ~1· 0 %，P 彡 0· 02 %，S 彡 0· 02 %，N 彡 0· 005 %，Alt 彡 0· 05%，Ti% : (Ti%)-3. 4X (N%)-1. 5X (S%)-4X (C%)= (0. 004~0. 03)，余量為 Fe 和不可避免的夾雜元素。
[0021] 本發(fā)明厚規(guī)格超深沖冷軋鋼板的化學(xué)成分限定在上述范圍內(nèi)的理由如下： 碳：碳為固溶強(qiáng)化元素，有助于提高強(qiáng)度，且對(duì)剛性的提高有利，但為了得到優(yōu)良的深 沖性，應(yīng)盡量降低。此外，大量含有碳時(shí)，鋼中含鈦的碳化物量增加，不利于后續(xù)的再結(jié)晶。 本發(fā)明設(shè)定的碳含量< 〇. 003%。
[0022] 硅：硅固溶在鋼板基體中有明顯的強(qiáng)化效果，但是硅含量過高對(duì)鋼板塑性和韌性 不利，同時(shí)硅含量過高會(huì)在熱軋板表面形成嚴(yán)重的難以去除的Fe 203，影響產(chǎn)品外觀及后續(xù) 表面處理，本發(fā)明限定硅含量< 0. 03%。
[0023] 錳：猛作為固溶強(qiáng)化元素使鋼強(qiáng)度增大。為了確保鋼板剛性，需要含有0. 1%以上 的錳。但過量的含有會(huì)妨礙加工性。本發(fā)明限定Μη含量為0. 1%~1. 0%。
[0024] 磷：磷是固溶強(qiáng)化元素，對(duì)鋼的強(qiáng)化和屈服強(qiáng)度的提高有效。但是，磷含量較高時(shí) 時(shí)會(huì)導(dǎo)致熱裂紋、冷裂紋，本發(fā)明限定0.02%。
[0025] 硫：硫易偏析，而且對(duì)鋼板質(zhì)量危害比較大，硫應(yīng)盡可能控制在較低水平。要保證 一定的成型和深沖性能，要求盡量降低鋼中的硫含量，本發(fā)明限定S < 0. 02%。
[0026] 氮：氮化鈦和碳化鈦共格，可以減少彌散微細(xì)的碳化鈦粒子的數(shù)量，同時(shí)也是一種 不可避免的雜質(zhì)元素。但減少氮含量對(duì)加工性有利，且可以減少合金鈦的添加量，因此越少 越好。本發(fā)明限定Ν < 0. 005%。
[0027] 鋁：鋁是作為脫氧劑而含有的元素，能夠保證脫氧效果即可，本發(fā)明限定Alt含量 ^ 0. 05%〇
[0028] 鈦：鈦用于固定鋼中的碳、氮、硫，需要根據(jù)其對(duì)其余三種元素原子量的比值確 定所需最小的鈦含量。鋼中存在一定量的剩余鈦(本發(fā)明中設(shè)定為大于〇. 004%)，除了進(jìn) 一步降低游離態(tài)的碳、氮原子數(shù)量從而確保鋼板無時(shí)效之外，同時(shí)對(duì)提高鋼板的塑性應(yīng) 變比r值有利。但過量的剩余鈦會(huì)提高再結(jié)晶的溫度。因而本發(fā)明設(shè)定剩余鈦含量為 0· 004%~0. 03%，鈦含量為（Ti%)-3. 4X (Ν%)-1· 5X (S%)-4X (C%)= (0· 004、· 03)。
[0029] -種厚規(guī)格超深沖冷軋鋼板的制造方法，該方法包括： 鋼水經(jīng)真空脫氣處理后進(jìn)行連鑄得到連鑄板坯，其中所述鋼水成分的質(zhì)量百分比為： C 彡 0· 003%，Si 彡 0· 03%，Μη :0· 1%~1. 0%，P 彡 0· 02%，S 彡 0· 02%，N 彡 0· 005%， Alt 彡 0· 05%，Ti% : (Ti%)-3. 4Χ (Ν%)-1· 5Χ (S%)-4X (C%) = (0. 004~0· 03)，余量為鐵和不可 避免夾雜。
[0030] 連鑄板坯于1KKTC~1200°C，加熱150~240min后進(jìn)行熱軋，所述的熱軋為兩段 式軋制工藝，粗軋為5道次連軋，在奧氏體再結(jié)晶溫度以上軋制，粗軋結(jié)束溫度