本发明涉及一种低成本具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢及其生产方法，属于热轧酸洗带钢生产工艺技术领域。
背景技术
热轧酸洗产品是介于冷轧和热轧之间的中间品，它具有接近冷板的表面质量，同时保持着热轧产品的力学性能，应用范围十分广泛，有着较好的市场前景。与普通热轧板相比，热轧酸洗板去除了表面氧化铁皮，提高了钢材的表面质量，以酸洗板代替冷轧板，可以为企业显著降低成本，目前已经广泛用于制造汽车车身结构件、底盘系统等。而随着汽车行业的发展，汽车工业对轻量化、安全、降低成本控制和燃油的经济性要求越来越高，采用高强度钢和先进高强度钢是适应汽车工业发展的必然趋势。
热轧酸洗高扩孔钢作为先进高强钢(ahss)中的一个钢种，与传统的低合金高强度、铁素体马氏体双相钢相比，以其高强度、高扩孔性能，已被广泛地用于制造汽车轮辐、底盘、车体各种框架等结构件。
与传统材料低合金高强度钢、铁素体马氏体双相钢相比，热轧铁素体贝氏体带钢由于基体组织中两相(铁素体、贝氏体)硬度差较小，使得其具有良好的冷成形性的配合、良好的扩孔性能及疲劳性能。
而现有热轧酸洗高扩孔钢生产技术中，难于获得较高的扩孔率及优异的带钢表面质量。例如当成分体系含量较高含量的c、p元素，由于较多碳化物和晶界p偏聚，不利于带钢的扩孔性能，而较高的si含量导致铁橄榄石(2feo-sio2)氧化铁皮的形成而难以去除，难于获得较高等级表面质量的热轧酸洗带钢。
s元素作为有害元素，其产生的夹杂物mns严重影响扩孔率。在众多钢厂实际生产过程中，可通过lf、lf+rh等精炼工序实现s≤0.006％，以消除过高的s含量对扩孔率不利的影响。本专利成分体系引入稀土元素re，优化夹杂物mns形态，提高产品扩孔率，达到s含量≤0.006％水平扩孔率。通过此方法，可显著降低高扩孔钢对产品s含量要求，可通过较低成本精炼工序实现生产。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种能提高扩孔率及优异的带钢表面质量的具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢及其生产方法。
本发明涉及一种具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢，其原料化学成分质量百分比(％)为：c0.05～0.1％；si0.1-0.7％；mn0.9～1.6％；p≤0.02％；s≤0.015％；nb0.01～0.05％；al0.01～0.07％；re0.002-0.05％；其余是fe及不可避免杂质。
另一方面，本发明还涉及一种上述具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢的生产方法，包括：
(1)将铁水预处理后，经过转炉冶炼、精炼获得上述成分的钢水后连铸获得板坯；
(2)将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板；
(3)将所述热轧板进行分阶段冷却，冷却后卷取成热轧卷；
(4)将所述热轧卷经平整、酸洗后获得成品。
本发明详细说明
本发明提供了一种具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢，其原料化学成分质量百分比(％)为：c0.05～0.1％；si0.1-0.7％；mn0.9～1.6％；p≤0.02％；s≤0.015％；nb0.01～0.05％；al0.01～0.07％；re0.002-0.05％；其余是fe及不可避免杂质。
以下是本发明所涉及的主要组分的作用及其限定说明：
碳：碳是奥氏体元素，碳含量的高低很大程度地决定了钢板的抗拉强度级别，是影响碳当量很重要的指标。本发明中将c元素的含量控制在0.05～0.1％，保证钢种高强度下既能高韧化，又具备良好的成形和焊接性能。
锰：本发明中利用锰推迟珠光体转变，提高钢的淬透性且降低贝氏体转变温度，使钢的组织亚结构细化。因此，本发明采用0.8～1.2％的mn含量，在保障产品抗拉强度的前提下，同时具有良好的成形性。
稀土元素：稀土元素re可优化夹杂物mns形态，提高产品扩孔率，本发明将re含量限定在0.002-0.05％。
铌：本发明利用微合金元素铌促进铁素体晶粒的细晶强化，有助于缩小贝氏体/铁素体基体之间的强度差，从而改善钢材的延伸凸缘性。本发明中将nb元素的含量控制在0.01～0.05％。
铝：铝是氮化物形成元素，主要用来固定钢中的氮，对改善钢的时效性能有利。本发明将al含量限定在0.01～0.07％。
硅：硅有一定的强化作用但恶化耐蚀性，本发明将si含量限定在0.3-1.0％，用来促进铁素体基体中的纯净度。
磷：钢中磷一般固溶在铁素体中，有很强的固溶强化作用，用来提高钢的强度，降低钢的韧性，但过高含量的p对焊接性能不利，是有害元素，故应尽量减少磷含量，本发明中p的含量≤0.02％。
硫：硫含量和硫化物的形态是影响成形性的主要因素，硫化物的数量越多，尺寸越大，对扩孔性能性能越不利，因此本发明中产品s含量实际控制水平未进行严格限制，本发明中s含量≤0.015％。
本发明所述热轧酸洗带钢的内部显微组织为铁素体+贝氏体。
进一步地，所述热轧酸洗带钢的内部显微组织由体积分数为80-90％铁素体和10-20％贝氏体组成。该比例的组织类型可保证所述热轧酸洗带钢抗拉强度≥590mpa，扩孔率λ≥95％，具备优异的带钢表面质量。
在本专利申请中，c、si、mn等元素通过固溶强化作用提高带钢屈服强度、抗拉强度；nb元素通过固溶强化、细晶强化及析出强化作用进一步提升产品的屈服强度、抗拉强度，并改善延伸率及扩孔率；稀土元素re主要通过改善夹杂物类型从而提升产品扩孔率。以上元素综合作用来保证材料的性能满足标准的要求。
本发明还提供一种具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢的生产方法，包括：
(1)将铁水预处理后，经过转炉冶炼、精炼获得上述成分的钢水后连铸获得板坯；
(2)将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板；
(3)将所述热轧板进行分阶段冷却，冷却后卷取成热轧卷；
(4)将所述热轧卷经平整、酸洗后获得成品。
根据本发明所述热轧酸洗带钢的生产方法，在步骤(2)中，在所述精轧时采用恒速轧制，所述热轧板厚度规格变化范围控制在1.8～5.5mm，轧制速度因厚度变化，控制在5～11m/s。轧制速度的变化主要是保证在目标温度点下，保证带钢顺利通过轧机，由精轧入口温度与终轧温度的差别来定的。恒速轧制时是保证空冷时间的稳定，如不采用恒速则空冷时间难于控制，不利于后期组织稳定性，影响扩孔率。
根据本发明所述热轧酸洗带钢的生产方法，在步骤(2)中，所述粗轧终止温度控制为1000～1080℃，所述精轧终止温度控制为830～890℃。温度过高易于形成针状铁素体，塑性差；而温度过低则容易形成拉长的铁素体晶粒或者进入γ+α两相区。将粗轧终止温度控制在1000～1080℃，精轧终止温度控制在820～900℃，该温度区间即可保证钢板具有良好的强度及延伸率匹配。
根据本发明所述热轧酸洗带钢的生产方法，在步骤(3)中，所述分阶段冷却包括将所述热轧板先快速冷却至600～680℃，然后再进行5～10s的空冷，最后再进行水冷至400～500℃。600～680℃为铁素体(α)相的快速形核区，快速冷却至该温度点利于铁素体相的形核，而5～10s的空冷时间保证铁素体相具有足够的长大时间，400～500℃冷却温度是为了形成贝氏体组织，温度过高易于形成珠光体，过低易于形成马氏体等组织。
根据本发明所述热轧酸洗带钢的生产方法，在步骤(4)中，先将所述热轧卷冷却至室温然后再进行平整，平整延伸率控制在1～3％。
根据本发明所述热轧酸洗带钢的生产方法，在步骤(4)中，经过平整后的所述热轧卷进行酸洗时的运行速度控制在60～100m/min。酸洗速度过低易于造成过酸洗，速度过快易于造成欠酸洗，不能满足带钢表面fb级表面质量要求。
进一步地，酸洗过程中最后一个酸洗槽酸洗温度控制为80～90℃、铁离子浓度控制为30～40g/l，使得生产处的带钢满足表面fb级表面质量要求。
本发明提供的具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢及其生产方法，通过对化学成分的控制及轧制、酸洗工艺参数的控制，使得成产出来的带钢微观金相组织为铁素体+贝氏体，其中贝氏体组织所占体积比10～20％，该带钢抗拉强度≥590mpa，扩孔率λ≥95％，具备优异的带钢表面质量。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
实施例1
本发明实施例提供了一种具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢，其化学成分按照重量百分数计为：c0.07％、si0.3％、mn1.2％、p0.012％、s0.012％、nb0.03％、al0.05％、re0.05％，其余是fe及不可避免杂质。
其生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、平整和酸洗。其中，粗轧终止温度控制为1040℃，精轧终止温度控制为860℃；在粗轧、精轧时采用恒速轧制，粗轧速度控制在5m/s，精轧轧制速度控制在10m/s；轧后采用分阶段冷却工艺，精轧后的热轧板以80℃/s的冷速快速冷却至620℃，然后再进行7s的空冷，最后再以90℃/s进行水冷至410℃。将冷却至室温的带钢进行平整，控制带钢延伸率1.5％。酸洗时采用浅槽紊流式酸洗，带钢运行速度80m/min，且控制5#酸洗槽(最后一个酸洗槽)酸洗温度为85℃、铁离子浓度为34g/l。酸洗后带钢表面颜色为灰白色，再经过烘干，双面静电喷涂防锈油后卷取、包装后成为成品，生产出具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢。
本实施例最终生产出来的带钢微观金相组织为铁素体+贝氏体，其中贝氏体组织所占体积比为15％，该带钢抗拉强度为600mpa，扩孔率λ为100％，表面质量为fb级。
实施例2
本发明实施例提供了一种具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢，其化学成分按照重量百分数计为：c0.09％、si0.3％、mn1.5％、p0.015％、s0.015％、nb0.015％、al0.04％、re0.002％，其余是fe及不可避免杂质。
其生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、平整和酸洗。其中，粗轧终止温度控制为1000℃，精轧终止温度控制为840℃；在粗轧、精轧时采用恒速轧制，粗轧速度控制在8m/s，精轧轧制速度控制在11m/s；轧后采用分阶段冷却工艺，精轧后的热轧板以90℃/s的冷速快速冷却至610℃，然后再进行6s的空冷，最后再以80℃/s进行水冷至430℃。将冷却至室温的带钢进行平整，控制带钢延伸率1.8％。酸洗时采用浅槽紊流式酸洗，带钢运行速度90m/min，且控制5#酸洗槽酸洗温度为82℃、铁离子浓度为36g/l。酸洗后带钢表面颜色为灰白色，再经过烘干，双面静电喷涂防锈油后卷取、包装后成为成品，生产出具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢。
本实施例最终生产出来的带钢微观金相组织为铁素体+贝氏体，其中贝氏体组织所占体积比为12％，该带钢抗拉强度为595mpa，扩孔率λ为105％，表面质量为fb级。
实施例3
本发明实施例提供了一种具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢，其化学成分按照重量百分数计为：c0.06％、si0.6％、mn1.2％、p0.01％、s0.015％、nb0.04％、al0.03％、re0.02％，其余是fe及不可避免杂质。
其生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、平整和酸洗。其中，粗轧终止温度控制为1020℃，精轧终止温度控制为850℃；在粗轧、精轧时采用恒速轧制，粗轧速度控制在6m/s，精轧轧制速度控制在9m/s；轧后采用分阶段冷却工艺，精轧后的热轧板以68℃/s的冷速快速冷却至670℃，然后再进行8s的空冷，最后再以70℃/s进行水冷至480℃。将冷却至室温的带钢进行平整，控制带钢延伸率2.0％。酸洗时采用浅槽紊流式酸洗，带钢运行速度70m/min，且控制5#酸洗槽酸洗温度为88℃、铁离子浓度为39g/l。酸洗后带钢表面颜色为灰白色，再经过烘干，双面静电喷涂防锈油后卷取、包装后成为成品，生产出具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢。
本实施例最终生产出来的带钢微观金相组织为铁素体+贝氏体，其中贝氏体组织所占体积比为12％，该带钢抗拉强度为600mpa，扩孔率λ为98％，表面质量为fb级。
实施例4
本发明实施例提供了一种具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢，其化学成分按照重量百分数计为：c0.08％、si0.3％、mn1.1％、p0.008％、s0.012％、nb0.05％、al0.02％、re0.015％，其余是fe及不可避免杂质。
其生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、平整和酸洗。其中，粗轧终止温度控制为1060℃，精轧终止温度控制为870℃；在粗轧、精轧时采用恒速轧制，粗轧速度控制在7m/s，精轧轧制速度控制在10.5m/s；轧后采用分阶段冷却工艺，精轧后的热轧板以85℃/s的冷速快速冷却至630℃，然后再进行9s的空冷，最后再以65℃/s进行水冷至490℃。将冷却至室温的带钢进行平整，控制带钢延伸率2.5％。酸洗时采用浅槽紊流式酸洗，带钢运行速度68m/min，且控制5#酸洗槽酸洗温度为84℃、铁离子浓度为37g/l。酸洗后带钢表面颜色为灰白色，再经过烘干，双面静电喷涂防锈油后卷取、包装后成为成品，生产出具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢。
本实施例最终生产出来的带钢微观金相组织为铁素体+贝氏体，其中贝氏体组织所占体积比为18％，该带钢抗拉强度为605mpa，扩孔率λ为100％，表面质量为fb级。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。