罩式退火工艺平面各向同性钢及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冷乳钢板领域具体地指一种罩式退火工艺平面各向同性钢及其制造方法。
【背景技术】
[0002]各向同性钢(IS，isotropysteel)具有低Ar值(Ar: (r0+r90_2r45)/2)的特点，成形时材料在各个方向上稳定流动和相互协调，有利于获得良好的加工成形性，尤其对于冲压杯状物件，壁厚减薄均匀且制耳很小，屈服强度级别最高级别为300MPa，有必要开发一种成分及工艺可控、成本低廉的具有平面各向同性300MPa级别的钢板以促进各向同性钢的应用。
[0003]目前，冷乳各向同性特性钢板屈服强度在220MPa级别、260MPa级别、300MPa级别。目前，对于屈服强度300MPa级产品在汽车冲压结构件应用中，主要使用低合金高强钢产品，但产品的合金成本高，且不能满足更为复杂成形的零件要求，有必要开发成本低廉且成形性更好的各向同性钢产品。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供了一种罩式退火工艺平面各向同性钢及其制造方法。该方法利用罩式退火产线生产成本低廉的300MPa级别具有各项同性特性的冷乳产品，替代部分300MPa级低合金高强钢产品，满足更为复杂成形要求的汽车结构件冲压。
[0005]为实现上述目的，本发明提供的一种罩式退火工艺平面各向同性钢，所述同性钢的原料按重量百分比计为:C:0.008 ?0.020%、Mn:0.50?0.70%、ALs:0.02?0.06%、P:0.050?0.070%、Nb:0.015?0.030%、S1:0.20?0.30%、S< 0.012%、N< 0.003% ;余量为Fe及不可避免杂质。
[0006]进一步地，所述同性钢的原料按重量百分比计为:C:0.010?0.020%、Mn:0.50?0.70%、ALs:0.03?0.05%、P:0.055?0.065%、Nb:0.020?0.028%、S1:0.20?0.30%、S:0.005?0.012%、Ν:0.001?0.003% ;余量为Fe及不可避免杂质。
[0007]再进一步地，所述同性钢的原料按重量百分比计为:C: 0.012%、Mn: 0.65 %、ALs:0.035%、P:0.06%、Nb:0.023%、S1:0.22%、S:0.008%、N:0.0015% ;余量为Fe及不可避免杂质。
[0008]再进一步地，所述同性钢的屈服强度为300MPa级、RpQ.2 = 300?350MPa，抗拉强度Rm = 340?400MPa、伸长率A8Qmm2 30%，塑性应变比r9Q > 1.4，加工硬化指数n9Q 2 0.16且Ar<0.20。
[0009]本发明还提供了一种罩式退火工艺平面各向同性钢的制备方法，该方法通过板坯加热、冷却卷取、冷乳、罩式退火、钢卷冷却的五大步骤制备同性钢，
[0010]1)板坯加热过程中，板坯均热温度1220?1280°C，1050°C开乳，热乳终乳结束温度890-920°C，乳制厚度为 2.5?5.0mm;
[0011]2)冷却卷取过程中，钢板经喷水冷却到680?720°C进行卷取；
[0012]3)冷乳过程中，钢卷自然冷却到70°C?室温，开卷酸洗去掉表面氧化铁皮，实施68?80%总压下率进行冷乳，乳制厚度0.5?1.6mm;
[0013]4)罩式退火过程中，退火炉钢卷热点温度680°C，冷点温度660°C，达到温度后保温1?3小时，换冷却罩，通过喷水冷却和风冷到400°C，自然冷却到170°C出炉；
[0014]5)钢卷冷却过程中，钢卷冷却到70°C?室温，控制平整机张力<30吨，通过平整机乳制力实施1.2?1.6%平整延伸率。
[0015]本发明的原理
[0016]1)本发明的C含量降低(较低碳钢)，提高塑性；另一方面，钢中保证适当的C，与Nb结合成二相粒子，有利于控制钢的各向同性。
[0017]2)本发明添加成本低廉Μη、Ρ元素，在钢中起到固溶强化的作用，控制钢的强度。
[0018]3)本发明添加的S在深冲钢中是有害元素，在钢中形成MnS等硫化物，应避免S含量过高，Si元素稳定控制在一定区间，减少固溶在钢中Si元素对钢板强度波动的影响。
[0019]4)A1在深冲钢中是作为脱氧剂加入的，目的主要是去除冶炼时溶在钢液中的氧，另外铝作为定氮剂，可抑制氮在铁素体中的固溶，消除应变时效，提高低温韧性。
[0020]5)N的负面影响是造成钢板屈服效应和应变时效，通过较少N元素的含量，以稳定钢板性能稳定。
[0021]6)Nb元素与C、N元素生成二相粒子NbC、Nb(CN)，一方面起到调控钢中C元素的目的，另一方面，适当的均衡分布在钢中的二相粒子有利于控制产品的各向同性。
[0022]7)在工艺方面，采用高温的终乳温度和卷取温度，结合680°C的罩式退火温度，实现产品冲压成形性能的提高;而罩式退火工艺热点680°C与冷点660°C相接近，风冷到400°C以后长时间的自然冷却使钢中C元素更为均衡的固溶，有利于获得产品性能的均匀性，获得各向同性特性;通过乳制力实施1.2?1.6%的平整延伸率，消除钢板的屈服点延伸，避免钢板0°、45°、90°的r值产生巨大差异，从而最终获得理想的各向同性钢产品。
[0023]本发明的有益效果在于:
[0024]本发明的同性钢屈服强度300MPa级(Rpq.2 = 300?350MPa，抗拉强度Rm = 340?400MPa)，并具有优良的深冲性能(伸长率A8Qmm2 30%，塑性应变比r9Q > 1.4，加工硬化指数n90 2 0.16。)，同时具有Ar < 0.20的特点。
【具体实施方式】
[0025]为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
[0026]实施例1
[0027]罩式退火工艺平面各向同性钢1的原料按重量百分比计为:C:0.015%、Mn:0.60%、ALs:0.04%、P:0.060%、Nb:0.022%、S1:0.25%、S:0.006%、N:0.001% ;余量为Fe
及不可避免杂质；该同性钢1通过板坯加热、冷却卷取、冷乳、罩式退火、钢卷冷却的五大步骤制备得到:
[0028]1)板坯加热过程中，板坯均热温度1250°C，1050°C开乳，热乳终乳结束温度900°C，乳制厚度为3.0mm;
[0029]2)冷却卷取过程中，钢板经喷水冷却到700°C进行卷取；
[0030]3)冷乳过程中，钢卷自然冷却到室温，开卷酸洗去掉表面氧化铁皮，实施77 %总压下率进行冷乳，乳制厚度0.7mm;
[0031]4)罩式退火过程中，退火炉钢卷热点温度680°C，冷点温度660°C，达到温度后保温1小时，换冷却罩，通过喷水冷却和风冷到400°C，自然冷却到170°C出炉；
[0032]5)钢卷冷却过程中，钢卷冷却到室温，控制平整机张力<30吨，通过平整机乳制力实施1.3%平整延伸率。
[0033]实施例2
[0034]罩式退火工艺平面各向同性钢2的原料按重量百分比计为:C:0.020%、Mn:0.50%、ALs:0.02%、P:0.070%、Nb:0.015%、S1:0.30%、S:0.012%、N:0.003% ;余量为Fe
及不可避免杂质；该同性钢2通过板坯加热、冷却卷取、冷乳、罩式退火、钢卷冷却的五大步骤制备得到:
[0035]所述同性钢的原料按重量百分比计为:(::0.012%、111:0.65%)1^:0.035%、？:0.06%、Nb:0.023%、S1:0.22%、S:0.008%、N:0.0015% ;余量为Fe及不可避免杂质。
[0036]1)板坯加热过程中，板坯均热温度1280°C，1050°C开乳，热乳终乳结束温度890°C，乳制厚度为5.0mm;
[0037]2)冷却卷取过程中，钢板经喷水冷却到680°C进行卷取；
[0038]3)冷乳过程中，钢卷自然冷却到50°C，开卷酸洗去掉表面氧化铁皮，实施68%总压下率进行冷乳，乳制厚度1.6mm;
[0039]4)罩式退火过程中，退火炉钢卷热点温度680°C，冷点温度660°C，达到温度后保温3小时，换冷却罩，通过喷水冷却和风冷到400°C，自然冷却到170°C出炉；
[0040]5)钢卷冷却过程中，钢卷冷却到室温，控制平整机张力<30吨，通过平整机乳制力实施1.6%平整延伸率。
[0041 ] 所述同性钢的屈服强度为300MPa级，RP