一种低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷及其制备方法与流程

本发明属于冶金和轧钢领域，具体涉及一种低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法及其产品。

背景技术：

实现汽车轻量化的重要途径是在汽车零件中应用大量的高强度和超高强度的钢板。然而随着钢板强度的增加，其冲压成型性能则迅速下降，那些高强度和超高强度的钢板在常温下进行冲压时易出现开裂、严重回弹现象，而复杂形状零件的冲压成型尤其困难。

使用热成型钢板是解决上述问题的有效途径，不仅可以有效减轻车身重量，降低油耗，并且可以提高车型的安全性和舒适性。

热成型钢是通过将钢板坯加热至奥氏体化温度后，在模具内冲压成型并淬火的一种高强度钢板。通过热冲压成型可将材料的强度大幅度提升，最高可达1500mpa以上。目前使用冷轧热成型钢卷已成为大趋势，而冷轧热成形钢卷需要有较低的强度，通常会使用退火类处理的热成型钢裸板，但是这类热成型钢裸板在进行冲压时，其表面脱落的氧化铁皮易掉落在模具中，难以清理，损伤模具，而清理模具大大降低了生产效率，见附图1。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提供一种低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷及其制备方法，采用本发明所提供的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷制备的低强度耐铁皮脱落的热成型钢能够有效解决了在现有技术中通过冷轧热成型钢的强度过高并在冲压成型时表面铁皮易脱落的技术问题。

用于实现上述目的的技术方案如下：

本发明提供一种低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷，按质量百分比计，所述热成型钢卷包含：c0.20～0.25％，si0.20～0.30％，mn1.10～1.50％，alt0.02～0.06％，b0.002～0.004％，p≤0.02％，s≤0.003％，n≤0.005％，余量为铁和不可避免的杂质。

在一个实施方案中，本发明所述的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷中，按质量百分比计，所述热成型钢卷包含：c0.22％，si0.25％，mn1.30％，alt0.035％，b0.0025％，p0.012％，s0.002％，n0.004％，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明还提供本发明所述的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：冶炼并连铸得到钢板坯，将所述钢板坯依次进行加热、热轧、冷却和冷轧，得到带钢；将所述带钢依次进行清洗处理、涂油处理、卷取，得到所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷钢卷；

其中，所述钢板坯包含：c0.20～0.25％，si0.20～0.30％，mn1.10～1.50％，alt0.02～0.06％，b0.002～0.004％，p≤0.02％，s≤0.003％，n≤0.005％，余量为铁和不可避免的杂质；

所述冷却的方式为后段层流冷却；

所述冷轧为采用单机架进行轧制；所述轧制过程中所使用的轧辊的粗糙度为6.0-6.5μm；所述冷轧后得到的所述带钢的表面粗糙度为0.8～1.5μm。

在一个实施方案中，本发明所述的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法中，所述钢板坯包含：c0.22％，si0.25％，mn1.30％，alt0.035％，b0.0025％，p0.012％，s0.002％，n0.004％，余量为铁和不可避免的杂质。

在一个实施方案中，本发明所述的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法中，所述加热的过程中，加热温度为1260～1300℃，优选1280℃；加热时间为230～300min。

在一个实施方案中，本发明所述的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法中，所述热轧包括粗轧和精轧；其中，所述钢板坯在进行所述粗轧前的厚度为237mm；所述钢板坯在进行所述粗轧后的厚度为30～40mm；所述钢板坯在进行所述精轧后的厚度为2.5～3mm；所述精轧的过程由7架轧机进行。

上述实施方案中，所述粗轧的过程采用两架轧机进行轧制，其中分别使用“1+5”模式或“3+3”模式进行轧制，将所述钢板坯由厚度237mm轧制成厚度为30～40mm的钢板坯；所述精轧的温度为850～1100℃。

上述实施方中，所述冷却的方式为后段层流冷却，即在所述层流冷却的后段，即层流冷却的最后25～35m的这个阶段进行层流冷却。

在一个实施方案中，本发明所述的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法中，所述冷轧的总压下率为20～35％。本发明所限定的所述冷轧的总压下率能够在保持晶粒度≥9级的前提下，充分减少所述冷轧过程的加工硬化现象，从而降低所述冷轧后的带钢的强度。

在一个实施方案中，本发明所述的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法中，所述将所述带钢依次进行清洗处理、涂油处理的过程中，所述带钢经所述清洗处理后的残油量＜50mg/m²；所述带钢经所述清洗处理后的残铁量＜100mg/m²；优选地，所述带钢经所述涂油处理后的涂油量为300～1000mg/m³；其中，对所述带钢使用碱液进行清洗处理(即脱脂处理)，并烘干；

优选地，所述卷取的温度为680～720℃。

本发明还提供本发明所述的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法制备得到的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷。

本发明另外提供本发明所述的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷在制备低强度耐铁皮脱落的热成型钢板或低强度耐铁皮脱落的热成型钢结构件中的应用。

在本发明中，控制所述冷轧过程中轧辊的粗糙度和所述冷轧后得到的带钢的表面粗糙度，能够提高所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的表层铁皮与基体的附着力，从而防止在后续工艺和后续使用中发生铁皮脱落的现象。

在本发明中，将制备得到的所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷进行开卷和落料，得到热成型材料，然后通过冲片设备将所述热成型材料冲压成坯料(将所述带钢加工为坯料形式)，然后将所述坯料依次进行热处理和冲压淬火处理，得到低强度耐铁皮脱落的成型带钢。在一个实施方案中，所述热处理的步骤包括：在氮气保护下，将所述坯料加热至900～910℃，保温200～220秒；在一个实施方案中，所述冲压淬火处理的过程包括：将所述坯料在冲压淬火模具中进行冲压，后以冷却速率为50～100℃/秒冷却至温度为100～200℃，冷却时间为8～12秒，即得到所述所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢。

在本发明所述的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法中，不需另外增加合金成本，即能够获得具有低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷，用于制备后续产品热成型钢；本发明所述的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法简单易行，适用性强，而且效果显著。

本发明通过大量筛选试验，明确了本发明所述钢板坯在进行所述粗轧和所述精轧后的冷却方式对所述热成型钢的微观组织的影响。本发明发现在相同的冷却方式下，所得钢板的晶粒大小有明显差别，如图2(a)和(b)所示。将所得到的带钢在进行层流冷却的后段进行冷却，能够充分避免快速冷却所导致的马氏体、贝氏体结构。所述钢板坯采用温度为680～720℃进行卷取，并随后采用后段层流冷却的方式进行层流冷却，避免了马氏体、贝氏体结构的形成，也避免了后续工艺中进行的冲压淬火处理所产生的内应力和大量位错现象。

在相同工艺和相同性能下，本发明人发现在所述带钢的厚度、工艺的参数相同时，所述冷轧的压下率越大，所得热成型钢卷的强度(屈服强度、抗拉强度)越高。本发明为了获得抗拉强度低于850mpa的所述热成型钢卷，将所述冷轧的压下率限定为20～35％。

本发明通过大量筛选试验，发现了以下规律：在所述冲压淬火过程中，所述热成型钢卷的表面铁皮会随着冷轧后得到的带钢的表面粗糙度的变化而变化；当所述冷轧后得到的带钢的表面粗糙度越大，则热成型钢卷的表面铁皮越致密越不易脱落；而带钢的表面粗糙度越大，经过冲压淬火后的钢板的表层铁皮与基体结合力越强。进一步地，本发明将冷轧轧制所使用的轧辊的粗糙度控制在6.0-6.5μm范围内，并将该辊面的辊面进行镀铬处理，从而使得冷轧后的带钢的表面粗糙度不会随着冷轧辊面的磨损而明显衰减。

本发明在冷轧过程中会有一些铁粉和乳化液的油脂残留在带钢上，而铁粉会成为疏松铁皮发生的形核点，残留的油脂则会加剧带钢的氧化行为而造成带钢表面的铁皮更严重且易脱落，因而带钢需要进行涂油脱脂处理。

综上所述，本发明所述方法有效解决了在现有技术中热成型钢的强度过高而导致表面铁皮易脱落的技术问题。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1示出了现有技术中的热成型钢表面铁皮的脱落形貌；

图2示出了本发明所述得到的低强度耐铁皮脱落的热成型钢与现有技术热成型钢的晶粒形态的比较；

图3示出了现有技术的热成型钢的表面铁皮疏松易脱落的形貌；

图4示出了本发明所述得到的低强度耐铁皮脱落的热成型钢表面致密性良好耐脱落的形貌。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。

实施例1

本发明所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法包括：

(1)将铁水或废钢经过冶炼并连铸后，得到钢板坯；其中，该钢板坯包含：c0.20％，si0.20％，mn1.10％，alt0.02％，b0.002％，p0.02％，s0.003％，n0.005％，余量为铁和不可避免的杂质；

(2)将步骤(1)得到的钢板坯进行加热，加热温度为1260℃，加热时间为230min；

(3)将步骤(2)得到的钢板坯进行粗轧，粗轧的过程采用两架轧机进行轧制，其中分别使用“1+5”模式或“3+3”模式进行轧制；粗轧前的钢板坯厚度为237mm；粗轧后的钢板坯厚度为30mm；

(4)将步骤(3)得到的带钢进行精轧，精轧的温度为850℃；精轧后的钢板坯厚度为2.5mm；精轧的过程由7架轧机进行；

(5)将步骤(4)得到的带钢进行后段层流冷却(在所述层流冷却的后段，即层流冷却的最后25～35m的这个阶段)；

(6)将步骤(5)得到的带钢进行冷轧，在冷轧过程中，总压下率为20％；所述冷轧为采用单机架进行轧制，其中所使用的轧辊的粗糙度为6.0μm；冷轧后得到的钢卷的表面粗糙度为0.8μm；

(7)将步骤(6)得到的带钢使用碱液进行清洗，该带钢进行清洗处理后的残油量为30mg/m²，残铁量为80mg/m²；

(8)将步骤(7)得到的带钢进行涂油处理，该带钢的涂油量为300mg/m³。如果所述带钢的涂油量过低则无法满足运输和存储的需要，容易生锈，如果所述带钢的涂油量过高则容易形成铁皮；

(9)将步骤(8)得到的带钢在温度为680℃下进行卷取处理，得到所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷。

本发明所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢的制备方法包括：

(1)将上述得到的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷进行开卷和落料，得到热成型材料，然后通过冲片设备将所述热成型材料冲压成坯料(将所述带钢加工为坯料形式)；

(2)将步骤(1)得到的坯料依次进行热处理和冲压淬火处理，得到低强度耐铁皮脱落的成型带钢；

其中，所述热处理的步骤包括：在氮气保护下，将所述坯料加热至900℃，保温200秒；所述冲压淬火处理的过程包括：将所述坯料在冲压淬火模具中进行冲压，后以冷却速率为50℃/秒冷却至温度为100℃，冷却时间为8秒。

实施例2

本发明所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法包括：

(1)将铁水或废钢经过冶炼并连铸后，得到钢板坯；其中，该钢板坯包含：c0.25％，si0.30％，mn1.50％，alt0.06％，b0.004％，p0.01％，s0.002％，n0.003％，余量为铁和不可避免的杂质；

(2)将步骤(1)得到的钢板坯进行加热，加热温度为1300℃，加热时间为300min；

(3)将步骤(2)得到的钢板坯进行粗轧，粗轧的过程采用两架轧机进行轧制，其中分别使用“1+5”模式或“3+3”模式进行轧制；粗轧前的钢板坯厚度为237mm；粗轧后的钢板坯厚度为40mm；

(4)将步骤(3)得到的带钢进行精轧，精轧的温度为1100℃；精轧后的钢板坯厚度为3mm；精轧的过程由7架轧机进行；

(5)将步骤(4)得到的带钢进行后段层流冷却(在所述层流冷却的后段，即层流冷却的最后25～35m的这个阶段)；

(6)将步骤(5)得到的带钢进行冷轧，在冷轧过程中，总压下率为35％；所述冷轧为采用单机架进行轧制，其中所使用的轧辊的粗糙度为6.5μm；冷轧后得到的钢卷的表面粗糙度为1.5μm；

(7)将步骤(6)得到的带钢使用碱液进行清洗，该带钢进行清洗处理后的残油量为20mg/m²，残铁量为50mg/m²；

(8)将步骤(7)得到的带钢进行涂油处理，该带钢的涂油量为1000mg/m³。如果所述带钢的涂油量过低则无法满足运输和存储的需要，容易生锈，如果所述带钢的涂油量过高则容易形成铁皮；

(9)将步骤(8)得到的带钢在温度为720℃下进行卷取处理，得到所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷。

本发明所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢的制备方法包括：

(1)将上述得到的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷进行开卷和落料，得到热成型材料，然后通过冲片设备将所述热成型材料冲压成坯料(将所述带钢加工为坯料形式)；

(2)将步骤(1)得到的坯料依次进行热处理和冲压淬火处理，得到低强度耐铁皮脱落的成型带钢；

其中，所述热处理的步骤包括：在氮气保护下，将所述坯料加热至910℃，保温220秒；所述冲压淬火处理的过程包括：将所述坯料在冲压淬火模具中进行冲压，后以冷却速率为100℃/秒冷却至温度为200℃，冷却时间为12秒。

实施例3

本发明所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷的制备方法包括：

(1)将铁水或废钢经过冶炼并连铸后，得到钢板坯；其中，该钢板坯包含：c0.22％，si0.25％，mn1.30％，alt0.035％，b0.0025％，p0.012％，s0.002％，n0.004％，余量为铁和不可避免的杂质；

(2)将步骤(1)得到的钢板坯进行加热，加热温度为1280℃，加热时间为300min；

(3)将步骤(2)得到的钢板坯进行粗轧，粗轧的过程采用两架轧机进行轧制，其中分别使用“1+5”模式或“3+3”模式进行轧制；粗轧前的钢板坯厚度为237mm；粗轧后的钢板坯厚度为35mm；

(4)将步骤(3)得到的带钢进行精轧，精轧的温度为1100℃；精轧后的钢板坯厚度为3mm；精轧的过程由7架轧机进行；

(5)将步骤(4)得到的带钢进行后段层流冷却(在所述层流冷却的后段，即层流冷却的最后25～35m的这个阶段)；

(6)将步骤(5)得到的带钢进行冷轧，在冷轧过程中，总压下率为29％；所述冷轧为采用单机架进行轧制，其中所使用的轧辊的粗糙度为6.5μm；冷轧后得到的钢卷的表面粗糙度为1.5μm；

(7)将步骤(6)得到的带钢使用碱液进行清洗，该带钢进行清洗处理后的残油量为40mg/m²，残铁量为90mg/m²；

(8)将步骤(7)得到的带钢进行涂油处理，该带钢的涂油量为600mg/m³。如果所述带钢的涂油量过低则无法满足运输和存储的需要，容易生锈，如果所述带钢的涂油量过高则容易形成铁皮；

(9)将步骤(8)得到的带钢在温度为720℃下进行卷取处理，得到所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷。

本发明所述低强度耐铁皮脱落的热成型钢的制备方法包括：

(1)将上述得到的低强度耐铁皮脱落的热成型钢卷进行开卷和落料，得到热成型材料，然后通过冲片设备将所述热成型材料冲压成坯料(将所述带钢加工为坯料形式)；

(2)将步骤(1)得到的坯料依次进行热处理和冲压淬火处理，得到低强度耐铁皮脱落的成型带钢；

其中，所述热处理的步骤包括：在氮气保护下，将所述坯料加热至910℃，保温220秒；所述冲压淬火处理的过程包括：将所述坯料在冲压淬火模具中进行冲压，后以冷却速率为100℃/秒冷却至温度为200℃，冷却时间为12秒。

实施例4：

本实施例中，进行以下筛选试验，在所述冷轧压下率和所述精轧后的厚度确定的情况下，选择本发明所述钢板坯的最佳加热温度、加热时间和冷却条件；从而实现本发明所述热成型钢卷的金相组织的优化，获得所述低强度而耐铁皮脱落的热成型钢卷等产品，如表1所示；可以看出，在经过精轧后的厚度和冷轧压下率保持不变的前提下，所述钢板坯的加热温度越高、加热时间越长，最终所述热成型钢卷的抗拉强度也就越低；而在精轧后的厚度和冷轧压下率保持不变的前提下，采用层流后段冷却的方式，其中卷取温度越高，最终所述热成型钢的抗拉强度也就越低。综上，本发明针对综合性能的优化，限定了最适应的参数范围，即：加热温度为1260～1300℃，加热时间为230～300min，冷却的方式为后段层流冷却，卷取的温度为680～720℃，得到综合性能最优的热成型钢卷等产品。

表1

实施例5：

本实施例中，进行以下筛选试验，在所述加热温度、加热时间和冷却条件确定的情况下，优化选择本发明所述冷轧压下率和所述精轧后的厚度的条件，如表2所示；可以看出，所述冷轧压下率越小，热成型钢的抗拉强度也就越低；所述精轧后的厚度越小，热成型钢的抗拉强度也就越高。因此，本发明所限定的参数范围所得到的热成型钢性能最优。综上，本发明针对综合性能的优化，限定了最适应的参数范围，即：冷轧压下率为20～35％，精轧后的厚度为2.5～3mm，得到综合性能最优的热成型钢卷等产品。

表2

实施例6：

本实施例中，将热成型钢卷等产品的表面氧化铁皮的脱落情况从轻到重分为3种程度：(1)氧化铁皮的脱落严重；(2)r角位置有明显铁皮脱落，其余位置铁皮情况致密不脱落；(3)氧化铁皮无明显脱落。在冲压淬火和热成型钢卷等产品表面清洁度保持不变的情况下，对冷轧轧制所使用的轧辊的粗糙度进行了优化选择，提高了冷轧后得到的带钢的表面粗糙度，如表3所示。可以看出，如果轧辊的粗糙度越大，则带钢的表面粗糙度越大；如果带钢的表面粗糙度越大，则热成型钢卷等产品的表面铁皮脱落的情况越轻微。

表3

实施例7：

本实施例中，进行以下筛选试验，在带钢的表面粗糙度确定的情况下，优化选择本发明针对带钢清洗处理后的残油量和残铁量的限定条件，如表4所示。可以看出，当清洗处理后的带钢的残油量和残铁量越少，则带钢的氧化铁皮越少，越不易脱落氧化铁皮。将氧化铁皮的脱落情况从轻到重分为3种程度：(1)表面氧化铁皮的脱落严重；(2)r角位置有明显铁皮脱落，其余位置铁皮情况致密不脱落；(3)表面氧化铁皮无明显脱落。

表4

总之，以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。