一种冷成型低合金高强钢变厚板的生产工艺的制作方法

本发明属于变厚板轧制技术，尤其涉及一种冷成型低合金高强钢变厚板的生产工艺。
背景技术：
：当今汽车技术发展的总趋势是节能、环保、安全、舒适、智能化和网络化，在确保性能的前提下降低油耗、减少排放是当今汽车领域需要迫切解决的问题之一，而汽车轻量化是解决这一问题的重要途径，并已成为现代汽车设计制造的主流；考虑到汽车车身质量约占汽车总重的30～40％，且汽车重量每降低100公斤，每百公里至少可节约0.6l燃油，每公里可降低5g的co2排放量；因此通过车身轻量化对于减轻汽车整车自重、提高整车燃油经济性和节能环保至关重要。为了适应汽车降低燃油消耗、减少污染物排放的要求，冷成型领域的低合金高强钢已成为高强度汽车零部件的优选用材之一，而变厚板与低合金高强钢的结合，更是体现了“按需取材”的思路，减重而不失强度。在现有技术中，使用不同厚度低合金高强度钢制作零件时，往往需要将不同厚度的材料进行激光拼焊，然后冷冲压成型为零件，但拼焊板的焊缝强度及成型性能与母材相比仍有一定的差距，在成型时对焊缝质量要求较高，且焊缝的突变结构，势必给后续冲压工艺、模具制造带来一定的挑战。鉴于上述情况，亟待研发一种低合金高强钢板厚板的生产方法，能够弥补激光拼焊工艺的不足，在提升性能的同时，减轻零部件的重量，实现汽车轻量化。技术实现要素：针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种冷成型低合金高强钢变厚板的生产工艺，采用原料选择→变厚轧制→退火→变厚平整→矫直剪切工艺制得冷成型低合金高强钢变厚板，该冷成型低合金高强钢变厚板的过渡段代替焊缝，使得连接强度以及性能大幅提高，弥补了激光拼焊工艺的不足，减轻零部件的重量，实现汽车轻量化。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供一种冷成型低合金高强钢变厚板的生产工艺，包括以下步骤：(1)原料选择，根据标准零件变厚板的厚度和钢种级别选取原料板材；(2)变厚轧制，根据标准零件变厚板的规格以及设定的平整工艺中的每个等厚段的延伸率，计算出成品变厚板的目标轮廓，然后根据所述成品变厚板的目标轮廓以及原料板材的屈服强度进行变厚轧制，得到变厚轧件；(3)退火，将所述变厚轧件进行退火处理得到变厚退火轧件；(4)变厚平整，将所述变厚退火轧件进行平整处理，控制每个等厚段的延伸率与所述步骤(2)中设定的平整工艺中所对应的等厚段的延伸率一致，得到平整变厚卷；(5)矫直剪切，将所述平整变厚卷进行矫直剪切得到所述冷成型低合金高强钢变厚板。优选地，所述步骤(1)中，在原料选择过程中，所述原料板材的厚度根据所述标准零件变厚板的厚度确定，即所述原料板材的厚度h原根据所述标准零件变厚板的最大厚度hmax和最小厚度hmin确定，且满足1.35*hmax≤h原≤2.5*hmin；所述原料板材的钢种级别根据标准零件变厚板的钢种级别确定，即所述原料板材为至少比所述标准零件变厚板的屈服强度高一级别的低合金高强度热轧酸洗钢卷。优选地，所述步骤(2)中，所述变厚轧制过程中，设定的平整工艺中每个等厚段的延伸率为0.5％～3％。优选地，所述步骤(2)中，所述变厚轧制过程中，所述成品变厚板的目标轮廓包括n个等厚段的目标长度和目标厚度，以及n-1个过渡段的目标长度；所述过渡段用于连接两个等厚段。优选地，所述成品变厚板的n个等厚段的目标长度和目标厚度为：第i个等厚段的目标长度：li＝(1-μi)*li；第i个等厚段的目标厚度：hi＝li*hi/li；其中，i＝1，2，3，……，n；li为成品变厚板第i个等厚段的目标长度，单位：mm；li为标准零件变厚板第i个等厚段的长度，单位：mm；μi为设定的第i个等厚段平整工艺的延伸率，0.5％≤μi≤3％；hi为成品变厚板第i个等厚段的目标厚度，单位：mm；hi为标准零件变厚板第i个等厚段的厚度，单位：mm。优选地，所述成品变厚板的n-1个过渡段的目标长度为：第j个过渡段的目标长度：kj＝kj-d；其中，j＝1，2，3，……，n-1；kj为成品变厚板第j个过渡段的目标长度，单位：mm；kj为标准零件变厚板第j个过渡段的长度，单位：mm；d的范围为0～3mm。优选地，所述步骤(2)中，所述变厚轧制过程中所用的变厚板轧机能时实反馈轧制尺寸并自动调整。优选地，所述步骤(3)中，所述退火处理在全氢罩式炉内进行。优选地，所述步骤(4)中，所述变厚平整过程中所用的设备与所述步骤(2)中所用的设备相同。优选地，所述步骤(5)中，所述矫直剪切过程中所用的设备为具备自动识别变厚板尺寸轮廓并定尺送料的变厚板剪切线。本发明所提供的冷成型低合金高强钢变厚板的生产工艺，还具有以下几点有益效果：1)本发明的冷成型低合金高强钢变厚板的生产工艺，采用原料选择→变厚轧制→退火→变厚平整→矫直剪切工艺制得冷成型低合金高强钢变厚板，该冷成型低合金高强钢变厚板的过渡段代替焊缝，使得连接强度以及性能大幅提高，弥补了激光拼焊工艺的不足，减轻零部件的重量，实现汽车轻量化；2)本发明的冷成型低合金高强钢变厚板的生产工艺，能连续性生产，而且生产效率高，厚度组合灵活；3)本发明的冷成型低合金高强钢变厚板的生产工艺所制备的冷成型低合金高强钢变厚板，以过渡段代替焊缝，光滑连接且表面质量好，后续冲压时金属流动性好，模具设计简单；4)本发明的冷成型低合金高强钢变厚板的过渡段有良好的吸收能量效果，抗冲击性能更好。附图说明图1是本发明的冷成型低合金高强钢变厚板的生产工艺的流程示意图；图2是本发明的冷成型低合金高强钢变厚板的生产工艺中所用的设备示意图；图3是本发明实施例1中标准零件变厚板规格示意图；图4是本发明实施例2中标准零件变厚板规格示意图；图5是本发明实施例3中标准零件变厚板规格示意图。具体实施方式为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。如图1所示，本发明所提供的一种冷成型低合金高强钢变厚板的生产工艺，包括以下步骤：(1)原料选择，根据标准零件变厚板的厚度和钢种级别选取原料板材；具体过程为：原料板材根据标准零件变厚板的屈服强度选择至少高一级别的屈服强度的低合金高强度热轧酸洗钢卷，然后根据标准零件变厚板的最大厚度hmax和最小厚度hmin确定原料板材的厚度h原满足1.35*hmax≤h原≤2.5*hmin；(2)变厚轧制，根据标准零件变厚板的规格(厚度和长度)以及平整工艺中设定的每个等厚段的延伸率，计算出成品变厚板的目标轮廓，然后根据成品变厚板的目标轮廓以及原料板材的屈服强度进行变厚轧制，得到变厚轧件；具体过程为：标准零件变厚板的n个等厚段的厚度为hi(i＝1，2，3，……，n)，长度为li(i＝1，2，3，……，n)，n-1个过渡段的长度为kj(i＝1，2，3，……，n-1)，其中过渡段用于连接两个等厚段；根据标准变厚板的平整工艺要求设定平整工艺中n个等厚段的延伸率为μi(i＝1，2，3，……，n)，然后根据标准零件变厚板的规格以及平整工艺中设定的n个等厚段的延伸率计算出成品变厚板的目标轮廓(包括n个等厚段的目标长度和目标厚度以及n-1个过渡段的目标长度)，之后将成品变厚板的目标轮廓、原料板材的屈服强度输入到变厚轧机(参见图2)中，并加载到控制程度，由计算机计算控制和不断调整辊缝，从而制得沿轧制方向上按成品变厚板的目标厚度连续变化的板材，实现由等厚度板到变厚轧件的轧制。其中，上述过程中对于成品变厚板的n个等厚段的目标长度通过对标准零件变厚板的n个等厚段的长度按照设定的成品变厚板所对应的等厚段的延伸率进行缩短得出，n个等厚段的目标厚度利用体积不变定律计算；控制成品变厚板的过渡段的目标长度≤标准零件变厚板的过渡段长度；具体公式如下：成品变厚板的n个等厚段的目标长度和目标厚度为：第i个等厚段的目标长度：li＝(1-μi)*li；第i个等厚段的目标厚度：hi＝li*hi/li；其中，i＝1，2，3，……，n；li为成品变厚板第i个等厚段的目标长度，单位：mm；li为标准零件变厚板第i个等厚段的长度，单位：mm；μi为设定的第i个等厚段平整工艺的延伸率，0.5％≤μi≤3％；hi为成品变厚板第i个等厚段的目标厚度，单位：mm；hi为标准零件变厚板第i个等厚段的厚度，单位：mm。n-1个过渡段的目标长度为：第j个过渡段的目标长度：kj＝kj-d；其中，j＝1，2，3，……，n-1；kj为成品变厚板第j个过渡段的目标长度，单位：mm；kj为标准零件变厚板第j个过渡段的长度，单位：mm；d的范围为0～3mm。(3)退火，将变厚轧件进行退火处理得到变厚退火轧件；具体过程为：将步骤(2)制得的变厚轧件放置到全氢罩式炉(比如全氢电加热罩式炉，参见图2)内按设定工艺进行退火处理得到变厚退火轧件。(4)变厚平整，将变厚退火轧件进行平整处理，控制每个等厚段的延伸率与步骤(2)中设定的成品变厚板所对应的等厚段的延伸率一致，得到平整变厚卷；具体过程为：将变厚退火轧件放在步骤(2)中的变厚轧机(参见图2)上进行平整处理得到平整变厚卷，其中每个等厚段的延伸率与步骤(2)中设定的对应的等厚段缩短率保持一致，即满足预先设定的平整工艺延伸率，以保证材料各等厚段的力学性能，且由测厚仪和测速仪对目标轮廓进行实时反馈调整，保证平整出的变厚板尺寸与设计零件标准相符。(5)矫直剪切，将平整变厚卷进行矫直剪切得到冷成型低合金高强钢变厚板。具体过程为：将步骤(4)中制备的平整变厚卷在一条具备自动识别变厚板尺寸轮廓并定尺送料的变厚板剪切线(参见图2)进行矫直剪切得到冷成型低合金高强钢变厚板。实验证明，根据上述制备工艺制备的冷成型低合金高强钢变厚板，每段的长度公差为±2mm，厚度公差为±0.05mm，表面质量良好，过渡段强度及延伸率与等厚段一致，满足用户要求，且无焊缝开裂、隐裂隐患，冲压时金属流动性好，零件服役及抗冲击性能好，高强减重。下面结合具体的例子对本发明的冷成型低合金高强钢变厚板的生产工艺进一步介绍；实施例1(1)原料选择：标准零件变厚板规格如图3所示，为1.0-1.3*440*730mm，440mm为标准零件变厚板的宽度，730mm为标准零件变厚板的总长度，其中1.0等厚段长度：300mm，1.3等厚段：400mm，过渡段长度30mm，标准零件变厚板的钢种牌号为hc340la，根据标准零件变厚板的屈服强度≥340mpa，选用qste420tm酸洗卷为原料板材，规格为1.9*440mm。(2)变厚轧制：设定平整工艺中的延伸率，1.0等厚段的延伸率：1％，1.3等厚段的延伸率：1.5％；如表1所示，对标准零件变厚板的各等厚段的长度按比例进行缩小得到成品变厚板各等厚段的目标长度，并计算出成品变厚板各等厚段的目标厚度，然后将成品变厚板的各等厚段的目标长度、目标厚度、过渡段的目标长度以及原料板材的屈服强度输入到变厚轧机中，并加载到控制程度，上卷，穿带，轧制启动，变规程序投入，卷取，下卷，得到1.01-1.32*440mm的变厚轧件。表1成品变厚板的目标轮廓以及原料板材屈服强度等厚段过渡段等厚段目标厚度mm1.01-1.32目标长度mm29729394原料板材屈服强度mpa450450450(3)退火：轧制完成后，通过全氢电加热罩式炉对变厚轧件进行退火得到变厚退火轧件；(4)变厚平整：通过变厚轧机的变厚平整程序对变厚退火轧件进行变厚板平整处理，其中1.01厚度段延伸率控制在1％，1.32厚度段延伸率控制在1.5％，得到符合hc340la性能要求的平整变厚卷；(5)矫直剪切：在变厚板剪切线上对平整变厚卷进行矫直剪切，得到符合成品要求的冷成型低合金高强钢变厚板。实践证明，这种冷成型低合金高强度变厚板，每段长度精度为±2mm，厚薄公差为±0.05mm，同时表面质量良好，过渡段强度及延伸率与等厚段一致，满足hc340la的性能要求，且无焊缝开裂、隐裂隐患，冲压时金属流动性好，零件服役及抗冲击性能好，高强减重。实施例2(1)原料选择：标准零件变厚板规格如图4所示，为0.8-1.2*460*680mm，460mm为标准零件变厚板的宽度，680mm为标准零件变厚板的总长度，其中0.8等厚段长度：240mm，1.2等厚段：400mm，过渡段长度40mm，标准零件变厚板的钢种牌号为b250p1，根据标准零件变厚板的屈服强度≥250mpa，选用saph440酸洗卷为原料板材，规格为1.8*460mm。(2)变厚轧制：设定平整工艺中的延伸率，0.8等厚段的延伸率：1.25％，1.2等厚段的延伸率：2.5％；如表1所示，对标准零件变厚板的各等厚段的长度按比例进行缩小得到成品变厚板各等厚段的目标长度，并计算出成品变厚板各等厚段的目标厚度，然后将成品变厚板的各等厚段的目标长度、目标厚度、过渡段的目标长度以及原料板材的屈服强度输入到变厚轧机中，并加载到控制程度，上卷，穿带，轧制启动，变规程序投入，卷取，下卷，得到0.81-1.23*460mm的变厚轧件。表1成品变厚板的目标轮廓以及原料板材屈服强度等厚段过渡段等厚段目标厚度mm0.81-1.23目标长度mm23739390原料板材屈服强度mpa350350350(3)退火：轧制完成后，通过全氢电加热罩式炉对变厚轧件进行退火得到变厚退火轧件；(4)变厚平整：通过变厚轧机的变厚平整程序对变厚退火轧件进行变厚板平整处理，其中0.81的厚度段延伸率控制在1.25％，1.23的厚度段延伸率控制在1.25％，得到符合b250p1性能要求的平整变厚卷；(5)矫直剪切：在变厚板剪切线上对平整变厚卷进行矫直剪切，得到符合成品要求的冷成型低合金高强钢变厚板。实践证明，这种冷成型低合金高强度变厚板，每段长度精度为±2mm，厚薄公差为±0.05mm，同时表面质量良好，过渡段强度及延伸率与等厚段一致，满足b250p1的性能要求，且无焊缝开裂、隐裂隐患，冲压时金属流动性好，零件服役及抗冲击性能好，高强减重。实施例3(1)原料选择：标准零件变厚板规格如图5所示，为0.9-1.8*440*690mm，440mm为标准零件变厚板的宽度，690mm为标准零件变厚板的总长度，其中0.9等厚段长度：400mm，1.8等厚段：200mm，过渡段长度90mm，标准零件变厚板的钢种牌号为hc380la，根据标准零件变厚板的屈服强度≥380mpa，选用s460mc酸洗卷为原料板材，规格为2.3*440mm。(2)变厚轧制：设定平整工艺中的延伸率，0.9等厚段的延伸率：1％，1.8等厚段的延伸率：2％；如表1所示，对标准零件变厚板的各等厚段的长度按比例进行缩小得到成品变厚板各等厚段的目标长度，并计算出成品变厚板各等厚段的目标厚度，然后将成品变厚板的各等厚段的目标长度、目标厚度、过渡段的目标长度以及原料板材的屈服强度输入到变厚轧机中，并加载到控制程度，上卷，穿带，轧制启动，变规程序投入，卷取，下卷，得到0.91-1.84*460mm的变厚轧件。表1成品变厚板的目标轮廓以及原料板材屈服强度等厚段过渡段等厚段目标厚度mm0.91-1.84目标长度mm39688196原料板材屈服强度mpa470470470(3)退火：轧制完成后，通过全氢电加热罩式炉对变厚轧件进行退火得到变厚退火轧件；(4)变厚平整：通过变厚轧机的变厚平整程序对变厚退火轧件进行变厚板平整处理，其中0.91的厚度段延伸率控制在1％，1.84的厚度段延伸率控制在2％，得到符合hc380la性能要求的平整变厚卷；(5)矫直剪切：在变厚板剪切线上对平整变厚卷进行矫直剪切，得到符合成品要求的冷成型低合金高强钢变厚板。实践证明，这种冷成型低合金高强度变厚板，每段长度精度为±2mm，厚薄公差为±0.05mm，同时表面质量良好，过渡段强度及延伸率与等厚段一致，满足hc380la的性能要求，且无焊缝开裂、隐裂隐患，冲压时金属流动性好，零件服役及抗冲击性能好，高强减重。本
技术领域：
中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。当前第1页12