一种冷轧钢板及其制造方法和应用的制作方法

一种冷轧钢板及其制造方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种冷轧钢板的制造方法，该方法包括：将板坯依次经过热轧、卷取、冷轧、退火和平整，其中，在热轧之后且在卷取之前，将热轧后得到的中间板坯依次进行第一冷却和第二冷却；第一冷却的速率比第二冷却的速率高10-90℃/s。本发明还提供上述制造方法制备的冷轧钢板。本发明还提供上述制造方法制备的冷轧钢板在汽车中的应用。采用本发明的制造方法制备的冷轧钢板，其成品力学性能达到屈服强度ReL为340-420MPa；所述冷轧钢板的抗拉强度Rm为410-510MPa，A80≥21.0%具有优良的市场前景。
【专利说明】一种冷轧钢板及其制造方法和应用

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种冷轧钢板及其制造方法和应用。

【背景技术】
[0002] 近年来，随着汽车轻量化技术的发展，越来越多汽车内部结构件采用高强度或超 高强度钢以减轻车重和提高汽车安全性。汽车结构件一般成形比较简单，许多诸如碳素结 构钢、高强度低合金钢、双相钢、TRIP钢等钢种在汽车结构件中均占有一席之地。受强度、 成形性及焊接性能的限制，碳素结构钢一般屈服强度不超过400MPa ;双相钢、TRIP钢虽然 强度很高且成形性也好，且双相钢和TRIP钢成分设计并不复杂，但工艺控制难度大，对机 组设备要求高，且存在屈强比低和扩孔性能差等问题；而微合金化的高强度低合金钢特点 就是低碳钢，添加 Nb、Ti、V、B等微合金元素，在热循环和热应变作用下，通过碳、氮化物溶 解和析出机制，从而获得较高的强度。有关高强度冷轧钢板的生产技术有：
[0003] CN100453675C涉及一种高强度冷轧钢板，成分由C:0. 004?0. 02重量％、Si:l. 5 重量％以下、Μη: 3重量％以下，P:0. 15重量％以下、S:0. 02重量％以下、Als:0. 1?1. 5重 量％、仏0. 001?0. 007重量％、Nb:0. 03?0. 02重量％、余量为Fe和不可避免的杂质组成。 该发明的高强度冷轧钢板具有340MPa以上的拉伸强度，且耐表面变形性和拉伸性优良，最 适用于汽车面板部件。但该发明的冷轧钢板强度较低，不适用于汽车结构件。
[0004] CN101376844B提供了一种高强度高屈强比冷轧钢板及其制造方法。其化学成分 以重量百分比计包括：C:0. 08?0. 14重量％、Si:0. 4?1. 0重量％、Μη: 1. 2?2. 0重量％、 Ρ 彡 0· 03 重量 ％、S 彡 0· 02 重量 ％、Ν 彡 0· 008 重量 ％、Α1: 0· 02 ?0· 06 重量 ％、Nb: 0· 01 ? 0. 03重量％，余量为Fe和不可避免杂质，获得屈服强度> 500MPa、抗拉强度> 600MPa、屈强 比> 0. 80。该发明还添加 Ti等微合金元素复合强化，合金成本较高。
[0005] CN101265550B涉及一种微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板。其化学成分按重量百 分比为：C:0. 04 ?0· 10 重量 ％、Si:0. 03 ?0· 05 重量 ％、Μη:0· 7 ?0· 9 重量 ％、P 彡 0· 030 重量％、S彡0. 03重量％、Als: 0. 02?0. 07重量％、Nb: 0. 05?0. 07重量％，余量为Fe和 不可避免杂质。工艺为：铁水脱硫一转炉复合吹炼一真空处理一连铸一热连轧一层流冷却 -卷取一酸轧一罩式退火一平整一精整。该发明采用罩式退火工艺，生产效率及自动化程 度不及连续退火生产产品，且表面容易出现氧化色等表面缺陷。且铌添加到〇. 05重量％以 上，其作用达到平台区，提高其含量强化效果不明显。
[0006] 然而，前述方均存在合金成本高、不满足成形复杂高强结构件要求等缺陷，因此有 必要开发一种低成本、满足汽车结构件成形要求的冷轧板的方法。


【发明内容】

[0007] 本发明的目的在于提供一种成品力学性能好的冷轧钢板的制造方法。
[0008] 为了实现上述目的，本发明提供一种冷轧钢板的制造方法，该方法包括：将板坯依 次经过热轧、卷取、冷轧、退火和平整，其中，
[0009] 在热轧之后且在卷取之前，将热轧后得到的中间板坯依次进行第一冷却和第二冷 却；第一冷却的速率比第二冷却的速率高10_90°C /s。
[0010] 本发明还提供上述制造方法制备的冷轧钢板。
[0011] 本发明还提供上述制造方法制备的冷轧钢板在汽车中的应用。
[0012] 采用本发明的制造方法制备的冷轧钢板，其成品力学性能达到屈服强度R&为 340-420MPa ;所述冷轧钢板的抗拉强度Rm为410-510MPa，A8Q彡21. 0%具有优良的市场前 旦 -5^ 〇
[0013] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。

【专利附图】

【附图说明】
[0014] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0015] 图1是本发明实施例1制备的冷轧钢板的显微组织照片；
[0016] 图2是本发明实施例2制备的冷轧钢板的显微组织照片。

【具体实施方式】
[0017] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0018] 本发明提供一种冷轧钢板的制造方法，该方法包括：将板坯依次经过热轧、卷取、 冷轧、退火和平整，其中，
[0019] 在热轧之后且在卷取之前，将热轧后得到的中间板坯依次进行第一冷却和第二冷 却；第一冷却的速率比第二冷却的速率高10-90°C /s，优选高40_60°C /s。
[0020] 根据本发明，优选所述第一冷却的终点温度为750-800°C，所述第二冷却的终点温 度为 600-700°C。
[0021] 根据本发明，优选所述第一冷却的速率为50°C /s-100°C /s，所述第一冷却的终点 温度为750-800°C，所述第二冷却的速率为10°C /s-40°C /s，所述第二冷却的终点温度为 600-700。。。
[0022] 根据本发明的一种优选的实施方式，优选所述退火的方式为连续退火，更优选 在所述退火的过程中，冷轧后得到的中间板坯依次经过加热段、均热段、一次冷却段、过 时效段和二次冷却段，所述冷轧后得到的中间板坯在所述加热段、所述均热段、所述一次 冷却段、所述过时效段和所述二次冷却段内的终点温度分别为700-770°C、750-820°C、 220-260°C、270-340°C、10(rC以下。采用连续退火方式结合前述技术方案能够进一步提高 按照本发明的方法制造得到的冷轧钢板的成品力学性能。
[0023] 根据本发明，优选所述均热段的保温时间为30-90S，所述过时效段的保温时间为 60-500s〇
[0024] 根据本发明，优选所述一次冷却段内的冷却速率为30-50°C /s，所述二次冷却段 内的冷却速率为50-KKTC /s。
[0025] 根据本发明，优选所述卷取的温度为550_700°C，优选为550_650°C。
[0026] 根据本发明，优选所述冷轧的压下率为50-80%，优选为60-75%。
[0027] 根据本发明，优选所述平整的平整延伸率为0. 5-1. 5%，优选为1. 0-1. 2%。
[0028] 根据本发明，优选所述热轧的终轧温度为860_920°C，优选为880-900°C。
[0029] 根据本发明，优选所述热轧的温度为1100-1300°C，所述热轧后得到的中间板坯厚 度为3_4mm。
[0030] 根据本发明，所述加热段的终点温度是指加热后得到的中间板坯经过所述加热段 进入所述均热段时的温度；所述均热段的终点温度是指所述冷轧后得到的中间板坯经过所 述均热段进入所述一次冷却段时的温度；所述一次冷却段的终点温度是指所述冷轧后得到 的中间板坯经过所述一次冷却段进入所述过时效段时的温度；所述过时效段的终点温度是 指所述冷轧后得到的中间板坯经过所述过时效段进入所述二次冷却段时的温度；所述二次 冷却段的终点温度是指所述冷轧后得到的中间板坯经过二次冷却段进入下一步处理时的 温度。
[0031] 根据本发明，所述加热段的加热方式可以本领域所公知的各种加热方法，针对本 发明，优选采用火焰燃烧(无氧加热）的加热方法。
[0032] 根据本发明，所述均热段的加热方式可以本领域所公知的各种加热方法，例如可 以采用用电加热辐射管的加热方法。
[0033] 根据本发明，所述一次冷却段的冷却方式可以为本领域所公知的各种冷却方法， 例如可以用流动的冷却气体，如用风机喷气冷却。所用冷却气体可以为本领域常用于喷气 冷却的气体，例如，氮气和氢气的混合气体，其中氢气的体积百分比为2-8%。
[0034] 根据本发明，所述二次冷却段的冷却方式可以为本领域所公知的各种冷却方法， 例如上述喷气冷却。
[0035] 根据本发明，所述控制过时效段的温度的方法可以为常规的控温方法，只要所述 过时效段使得板坯的温度为270-340°C的范围内即可。例如所述控制过时效段的温度的方 法为用电加热辐射管对过时效段进行加热。
[0036] 在本发明中，所述板坯可以根据生产需要进行选择，例如所述板坯可以为连铸坯。 优选情况下，所述板坯的组成成分的重量百分比为：C :0.01-0. 10重量％，Si 0.05重 量％，]^ :0. 5-1. 2 重量 ％，P :彡 0. 025 重量 ％，S :彡 0. 015 重量 ％，Nb :0. 01-0. 05 重量 ％，A1 : 0. 010-0. 080重量％，余量为Fe和不可避免杂质。
[0037] 所述连铸坯可以采用本领域的公知的方法进行制备，例如可以通过高炉炼铁、铁 水预处理、转炉冶炼、钢包内脱氧、合金化炉后精炼、LF电加热、RH真空处理以及板坯连铸 后获得所述连铸坯。其具体制备的条件为本领域所公知。
[0038] 本发明还提供上述制造方法制备的冷轧钢板。
[0039] 本发明提供的冷轧钢板的屈服强度R&为130_140MPa。
[0040] 本发明提供的冷轧钢板的其它力学性能可以包括：R&为340-420MPa，优选为 345-365MPa ;抗拉强度 为 410-510MPa，优选为 450-480MPa ;A8Q 彡 21. 0%，优选为 32-35%。
[0041] 本发明提供的冷轧钢板的显微组织主要为铁素体组织，铁素体晶粒度可以为12 级，铁素体晶粒尺寸可以5-10 μ m。
[0042] 根据本发明的一种实施方式，所述冷轧钢板中铁素体组织的含量在95%以上，其 余为碳化物组织。
[0043] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0044] 以下实施例中冷轧钢板的力学性能的测定方法为：屈服强度ReL、抗拉强度Rm、 断后伸长率A 8(l的测试方法按照GBT228-2002金属材料室温拉伸试验方法进行，显微组织 的测试方法按照GB/T13299-1991试验方法进行、晶粒度和晶粒尺寸的测试方法按照GB/ T4335-1984试验方法进行。
[0045] 以下实施例中所使用的连续退火机组依次包括加热段、均热段、一次冷却段、过时 效段和二次冷却段。所述加热段通过煤气直火进行加热，所述均热段通过电加热辐射管 进行加热；所述一次冷却段通过喷气进行冷却；所述过时效段通过用电加热辐射管进行控 温；所述二次冷却段通过喷气进行冷却。
[0046] 实施例1
[0047] 本实施例用于说明本发明提供的冷轧钢板的制造方法。
[0048] 在转炉冶炼、经LF炉Ca处理，RH脱碳获得板坯，其化学成分(按重量百分比)含有 C :0· 07%、Si :0· 04%、Mn :0· 88%、P :0· 014%、S :0· 012%、A1 :0· 040%，Nb :0· 02%，余量为 Fe 及不 可避免的杂质。将板坯在1250°C下热轧成3. 0mm厚的中间板坯，热轧的终轧温度为920°C， 然后以75°C /s的速度进行第一冷却至800°C，然后以30°C /s的速度进行第二冷却至650°C 进入卷取机卷取成卷(卷取温度600°C )，然后冷却至室温（25°C )后用盐酸酸洗，在冷连轧 机上以73%的压下率轧成0. 8mm的冷轧板，然后在连续退火机组上退火，其中，在退火的过 程中，机组速度为35m/min ;冷轧后得到的冷轧板依次经过加热段、均热段、一次冷却段、过 时效段和二次冷却段，且所述冷轧后得到的中间板坯在所述加热段、所述均热段、所述一次 冷却段(冷却速率为45°C /s)、所述过时效段和所述二次冷却段内（冷却速率为65°C /s)的 终点温度分别为 750°C、800°C、235°C，330°C、94°C，停留时间分别为 56s、38s、350s、420s、 70s ;然后冷却至室温（25°C )后进行光整和拉矫，延伸率分别为1. 0%和0. 3%。最终制得冷 轧钢板，其成品力学性能为屈服强度350MPa，抗拉强度455MPa，延伸率32. 0%。其显微组织 为铁素体+微量的碳化物组成，铁素体组织含量为99. 5%，铁素体晶粒度12. 0级，铁素体晶 粒尺寸7. Oum左右。其显微组织照片见图1，如图1所示，图1中白色区域为铁素体组织，黑 色区域为碳化物组织。
[0049] 实施例2
[0050] 本实施例用于说明本发明提供的冷轧钢板的制造方法。
[0051] 在转炉冶炼、经LF炉Ca处理，RH脱碳获得板坯，其化学成分(按重量百分比）含 有 C :0· 05%、Si :0· 03%、Μη :0· 72%、P :0· 015%、S :0· 010%、A1 :0· 045%，Nb :0· 032%，余量为 Fe及不可避免的杂质。将板坯在1250°C下热轧成3. 75mm厚的中间板坯，热轧的终轧温度 为918°C，然后以80°C /s的速度进行第一冷却至800°C，然后以40°C /s的速度进行第二 冷却至600°C进入卷取机卷取成卷(卷取温度550°C)，然后冷却至室温（25°C)后用盐酸酸 洗，在冷连轧机上以60%的压下率轧成1. 5mm的冷轧板，然后在连续退火机组上退火，其中， 在退火的过程中，机组速度为20m/min ;冷轧后得到的冷轧板依次经过加热段、均热段、一 次冷却段、过时效段和二次冷却段，且所述冷轧后得到的中间板坯在所述加热段、所述均热 段、所述一次冷却段(冷却速率为40°C /s)、所述过时效段和所述二次冷却段内（冷却速率 为60°C /s)的终点温度分别为720°C、760°C、245°C，290°C、97°C，停留时间分别为56s、38s、 350s、370 S、70s ;然后冷却至室温（25°C)后进行光整和拉矫，延伸率分别为1. 2%和0. 4%。最 终制得的冷轧钢板，其成品力学性能为屈服强度365MPa，抗拉强度475MPa，延伸率35. 0%。 其显微组织为铁素体+微量的碳化物组成，铁素体组织含量为99. 2%，铁素体晶粒度12. Ο 级，铁素体晶粒尺寸5. 5um左右。其显微组织照片见图2,如图2所示，图2中白色区域为铁 素体组织，黑色区域为碳化物组织。
[0052] 实施例3
[0053] 本实施例用于说明本发明提供的冷轧钢板的制造方法。
[0054] 在转炉冶炼、经LF炉Ca处理，RH脱碳获得板坯，其化学成分(按重量百分比）含 有 C :0· 08%、Si :0· 03%、Μη :0· 86%、P :0· 012%、S :0· 010%、A1 :0· 045%，Nb :0· 025%，余量为 Fe及不可避免的杂质。将板坯在1250°C下热轧成3. 5mm厚的中间板坯，热轧的终轧温度 为880°C，然后以80°C /s的速度进行第一冷却至780°C，然后以20°C /s的速度进行第二 冷却至680°C进入卷取机卷取成卷(卷取温度650°C)，然后冷却至室温（25°C)后用盐酸酸 洗，在冷连轧机上以65%的压下率轧成1. 2mm的冷轧板，然后在连续退火机组上退火，其中， 在退火的过程中，机组速度为30m/min ;冷轧后得到的冷轧板依次经过加热段、均热段、一 次冷却段、过时效段和二次冷却段，且所述冷轧后得到的中间板坯在所述加热段、所述均热 段、所述一次冷却段(冷却速率为50°C /s)、所述过时效段和所述二次冷却段内（冷却速率 为70°C /s)的终点温度分别为750°C、800°C、235°C、280°C、94°C，停留时间分别为50s、40s、 355s、365s、65s ;然后冷却至室温（25°C)后进行光整和拉矫，延伸率分别为1. 0%和0. 3%。最 终制得冷轧钢板，其成品力学性能为屈服强度345MPa，抗拉强度450MPa，延伸率33. 0%。其 显微组织为铁素体+微量的碳化物组成，铁素体组织含量为99. 4%，铁素体晶粒度12. 0级， 铁素体晶粒尺寸8. Oum左右。
[0055] 实施例4
[0056] 本实施例用于说明本发明提供的冷轧钢板的制造方法。
[0057] 按照实施例1的方法制造冷轧钢板，不同的是，第一冷却的速率为70°C /s，第二冷 却的速率为40°C /s，得到冷轧钢板，其成品力学性能为屈服强度339MPa，抗拉强度440MPa， 延伸率25. 0%。其显微组织为铁素体+微量的碳化物组成，铁素体组织含量为99%，铁素体 晶粒度11级，铁素体晶粒尺寸12. Oum左右。
[0058] 对比例1
[0059] 按照实施例1的方法制造冷轧钢板，不同的是，第一冷却的速率为75°C /s，第二冷 却的速率为75°C /s，得到冷轧钢板，其成品力学性能为屈服强度480MPa，抗拉强度500MPa， 延伸率12% (虽然屈服强度、抗拉强度高，但延伸率低，在变形过程中容易出现开裂，基本不 能用来变形)，其显微组织为铁素体+微量的碳化物组成，铁素体呈条带状，晶粒大小不均 勻，铁素体组织含量为99. 2%，铁素体晶粒度12. 5级，铁素体晶粒尺寸4um左右。
[0060] 对比例2
[0061] 按照实施例1的方法制造冷轧钢板，不同的是，第一冷却的速率为30°C /s，第二冷 却的速率为30°C /s，得到冷轧钢板，其成品力学性能为屈服强度280MPa，抗拉强度390MPa， 延伸率25%，其显微组织为粗大铁素体+微量的碳化物组成，铁素体组织含量为99. 5%，铁素 体晶粒度8. 5级，铁素体晶粒尺寸18um左右。
[0062] 对比例3
[0063] 按照实施例1的方法制造冷轧钢板，不同的是，第一冷却的速率为30°C /s，第二冷 却的速率为70°C /s，得到冷轧钢板，其成品力学性能为屈服强度300MPa，抗拉强度390MPa， 延伸率32%，其显微组织为铁素体+微量的碳化物组成，铁素体组织含量为99. 3%，铁素体晶 粒度9级，铁素体晶粒尺寸15um左右。
[0064] 根据实施例可知，采用本发明的制造方法制备的冷轧钢板，其成品力学性能达到 屈服强度R&为340-420MPa，抗拉强度R m为410-510MPa，A8。彡21. 0%，具有优良的市场前 旦 -5^ 〇
[0065] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这 些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0066] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[〇〇67] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1. 一种冷轧钢板的制造方法，该方法包括：将板坯依次经过热轧、卷取、冷轧、退火和 平整，其特征在于， 在热轧之后且在卷取之前，将热轧后得到的中间板坯依次进行第一冷却和第二冷却； 第一冷却的速率比第二冷却的速率高10-90°c /s。
2. 根据权利要求1所述的制造方法，其中，第一冷却的速率比第二冷却的速率高 40-60°C /s ;所述第一冷却的速率为50-KKTC /s，所述第一冷却的终点温度为750-800°C ; 所述第二冷却的速率为10_40°C /s，所述第二冷却的终点温度为600-700°C。
3. 根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述退火的方式为连续退火，在所述退火 的过程中，冷轧后得到的中间板坯依次经过加热段、均热段、一次冷却段、过时效段和二 次冷却段，所述冷轧后得到的中间板坯在所述加热段、所述均热段、所述一次冷却段、所 述过时效段和所述二次冷却段内的终点温度分别为700-770°C、750-820°C、220-260°C、 270-340°C、100°C 以下。
4. 根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述均热段的保温时间为30-90s，所述过时 效段的保温时间为60-500S。
5. 根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述一次冷却段内的冷却速率为30-50°C / s，所述二次冷却段内的冷却速率为50-KKTC /s。
6. 根据权利要求1-5中任意一项所述的制造方法，其中， 所述卷取的温度为550-700°C ; 所述冷轧的压下率为50-80% ; 所述平整的平整延伸率为0. 5-1. 5% ; 所述热轧的终轧温度为860-920°C，所述热轧的温度为1100-1300°C，所述热轧后得到 的中间板述厚度为3-4_。
7. 根据权利要求1-5中任意一项所述的制造方法，其中，所述板坯的组成成分的重量 百分比为：C :0.01-0. 10 重量 ％，Si 0.05 重量 ％，Mn :0.5-1. 2 重量 ％，P 0.025 重量 ％， S :彡0. 015重量％，Nb :0. 01-0. 05重量％，A1 :0. 010-0. 080重量％，余量为Fe和不可避免 杂质。
8. 根据权利要求1-7中任意一项所述的制造方法制备的冷轧钢板。
9. 根据权利要求8所述的冷轧钢板，其中，所述冷轧钢板的R&为340-420MPa，抗拉强 度 Rn 为 410-510MPa，A80 彡 21. 0%。
10. 根据权利要求8或9所述的冷轧钢板，其中，所述冷轧钢板的显微组织主要为铁素 体组织，铁素体晶粒度为12级，铁素体晶粒尺寸为5-10 μ m。
11. 根据权利要求10所述的冷轧钢板，其中，所述冷轧钢板中铁素体组织的含量在95% 以上，其余为碳化物组织。
12. 权利要求8-11中任意一项所述的冷轧钢板在汽车中的应用。
【文档编号】C21D8/02GK104060069SQ201310341601
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年8月7日 优先权日:2013年8月7日
【发明者】张功庭, 郑之旺, 王敏莉, 张 林, 梁英, 刘勇, 刘富贵, 王平利, 刘庆春, 谢勇 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司