本发明属于金属材料冶炼领域，具体涉及一种抗拉强度450mpa级汽车用冷轧罩式退火高强钢及其制造方法。
背景技术：
1、随着汽车行业的发展，对汽车钢的碰撞安全性、节能效果与成本提出了更高的要求。碳锰高强钢在拥有高强度的同时，具有成本低、成形性能好等特点，是目前汽车结构件使用最为广泛的材料之一。
2、传统的高强度碳锰结构钢退火方式为连续退火，如公开号为cn102839329a的发明专利《一种抗拉强度450mpa级冷轧双相钢钢板及其制备方法》，公开了一种抗拉强度450mpa级冷轧双相钢，屈服强度为200mpa～250mpa，抗拉强度为440mpa～500mpa，延伸率为26％～32％，其制备方法包括冶炼与凝固、铸坯或铸锭的热连轧、酸洗冷轧和连续退火，该发明通过退火过程快速冷却形成双相钢满足力学性能的要求，对产线设备要求较高；又如公开号为cn103509997a的发明专利《一种440mpa级冷轧高强度汽车结构钢及其制造方法》，公开了一种440mpa级冷轧高强度汽车结构钢，屈服强度为270mpa～370mpa，抗拉强度为440mpa～510mpa，延伸率为31％～38％，其制造方法包括冶炼、连铸、热轧、酸洗冷轧和连续退火，产品厚度生产范围≤2.5mm，但连续退火时间短，成品组织不均匀，性能波动较大；又如公开号为cn111304540a的《一种280mpa级汽车结构用冷轧钢带及其制造方法》，公开了一种280mpa级汽车结构用冷轧钢带，其制造方法包括炼钢工序、热轧工序、酸连轧工序和连续退火工序，最终达到屈服强度≥280mpa，抗拉强度≥440mpa，延伸率≥30％，该方法同样采取连续退火的方式，由于在连续退火生产，产品的力学性能稳定性较差，且可生产厚度≤2.5mm，且由于添加少量p，导致产品二次加工脆性性能可能显著降低。由此可知，连续退火具有生产速率快、效率高的优点，可生产厚度为0.5mm～2.5mm，但是连续退火也会导致退火不均匀，使得产品组织不均匀，力学性能波动大，客户使用容易产生开裂现象。
3、针对于此，也有人研究了采用罩式退火生产汽车结构用钢。如公开号为cn104498822a的发明专利《汽车结构用钢及其生产方法》，公开了一种汽车结构用钢及其生产方法，通过对成分的合理控制，并对热轧、冷轧和罩式退火等工艺进行优化的基础上，所生产的罩式退火钢板抗拉强度≥539mpa，屈服强度≥330mpa，延伸率≥23.2％，但其添加了金属nb，成本较高；又如公开号cn103866182a的《基于罩式退火处理的700mpa级冷轧高强度钢及薄钢带的低成本制造方法》，公开了一种基于罩式退火处理的700mpa级冷轧高强度钢及薄钢带的低成本制造方法，包括热轧、一次冷轧、罩式退火、二次冷轧，制得抗拉强度700mpa以上、延伸率8％以上，具有良好成型性能的钢带，但其添加了金属元素v，成本较高。
4、因此，需要开发一种罩式退火工艺生产，生产过程不受产品规格、工艺等限制，且组产方便，制造成本低，成品组织均匀，力学性能稳定。
技术实现思路
1、1.发明目的
2、本发明的目的在于提供一种抗拉强度450mpa级汽车用冷轧罩式退火高强钢及其制造方法，解决了连续退火工艺生产的产品组织不均匀，性能稳定性较差的问题，同时未添加金属nb、金属v等元素，显著降低了成本，扩大了可生产厚度范围。
3、2.技术方案
4、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
5、本发明提供了一种抗拉强度450mpa级汽车用冷轧罩式退火高强钢，其主要化学成分质量百分数为：c：0.05～0.20％，si：≤0.50％，mn：1.0～2.0％，als：0.015～0.060％，p≤0.022％、s≤0.015％，余量为fe和不可避免的杂质；本发明通过添加c、mn元素实现450mpa高强钢稳定生产，由于不添加nb、mo、cr等高成本的元素，因此本发明成本较低，且上述元素添加对热轧、退火工艺的波动不敏感，因此可实现产品性能的稳定。其中：
6、c：最有效的强化元素，是最经济且强化作用最强的元素，当c含量较低时，其成形性与焊接性能较好；但是c含量过低，很难获得所需的强度，同时c含量过低，c的过饱和度小，很难形成碳化物元素析出，从而抗时效性较差；为了获得所需的强度与良好的抗时效性能，c含量的下限控制在0.05％；c含量过高，使得钢的延伸性能与焊接性能下降，因此本发明将c含量的上限控制在0.20％；
7、si：在钢中有较强的强化作用，但si易形成氧化物，不利于酸洗以及退火后表面容易形成氧化色，还降低钢板的涂镀性，因此本发明添加少量的si或不添加si，其上限控制在0.50％；
8、mn：在钢中起固溶强化作用，溶入钢中的mn造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金钢的强度与硬度增加，同时降低钢的屈强比(韧性和塑性)；另外与钢中的s作用，防止钢的热脆产生；在本专利中mn主要与s发生作用，防止钢的热脆产生，同时起固溶强化作用，其上限控制在2.0％；
9、al：在钢中主要起脱氧作用，同时al还可形成aln析出，起到一定的细化晶粒的作用；少量al的存在，保证强度性能的前提下，可使钢的延性提高；但是al含量过高，结晶器容易堵塞，同时铸坯容易产生裂纹等缺陷，还增加成本；所以本发明al重量百分比含量控制在0.015％～0.060％；
10、p：为钢中不可避免的有害杂质，对钢的冲压性能、冷脆性、二次加工脆性等均有不良影响，应严格控制钢中的p含量，因此本发明中将s含量上限控制在0.022％；
11、s：为钢中不可避免的有害杂质，对钢的各向同性、热脆性、冲压性能、冷弯性、翻边成形性能等有不利影响，严格控制钢中的s含量将增加钢的冶炼成本，因此本发明中将s含量上限控制在0.015％。
12、优选地，上述冷轧罩式退火高强钢，其主要化学成分质量百分数为：c：0.09％，si：0.40％，mn：1.46％，al：0.038％，p：0.001％，s：0.003％，余量为fe和不可避免的杂质。
13、优选地，上述冷轧罩式退火高强钢，其主要化学成分质量百分数为：c：0.10％，si：0.39％，mn：1.48％，al：0.047％，p：0.015％，s：0.004％，余量为fe和不可避免的杂质。
14、优选地，上述冷轧罩式退火高强钢，其主要化学成分质量百分数为：c：0.11％，si：0.41％，mn：1.46％，al：0.042％，p：0.015％，s：0.002％，余量为fe和不可避免的杂质。
15、优选地，上述冷轧罩式退火高强钢，屈服强度≥298mpa，抗拉强度≥450mpa，延伸率≥34％，屈强比≤0.68。
16、本发明还提供了上述冷轧罩式退火高强钢的制造方法，包括：冶炼→连铸→热轧→酸洗冷轧→罩式退火→平整的工艺流程。
17、优选地，上述工艺流程具体如下：
18、(1)冶炼与连铸：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼，获得目标钢水；采用连铸生产铸坯，钢水在结晶器作用下，成形并迅速凝固结晶，形成板坯；
19、(2)铸坯热连轧：板坯加热至1200～1240℃，经过除磷和6个道次的粗轧，进行7个道次的精轧，将板坯热轧至冷轧所需的原料目标厚度，其终轧温度：860～890℃，卷取温度500～580℃；终轧后采用较高的冷却速率，使n在热轧过程中不析出，并且碳化物细小均匀分布，有利于获得细小的晶粒，改善钢的塑性与冲压性能；
20、(3)酸洗冷轧：采用酸洗工艺充分去除带钢表面的氧化铁皮，然后冷轧至成品所需厚度规格，冷轧压下率控制在50～75％；
21、(4)罩式退火：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，控制退火目标温度为600～660℃，采用随炉分段加热与冷却，分段加热过程设置为：400±40℃，1±0.1h，450±45℃，1±0.1h，500±50℃，1±0.1h，550±10℃，1±0.1h，目标温度，8±0.1h。
22、(5)平整：控制平整延伸率为1.0～2.0％，平整后带钢上下屈服点波动范围减小，基本可以消除屈服伸长，抗拉强度略有增加，延伸率略有下降，幅度均不大，平整率过小(平整率≤1.0％)，对带钢性能影响很小或没有影响，过大(平整率≥2.0％)，则出现了明显的加工硬化，很大程度上恶化了带钢的综合性能。
23、优选地，上述热轧中终轧后采用较高的冷却速率为12～20℃/s。更进一步地，冷却速率为16℃1s。
24、3.有益效果
25、本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
26、(1)本发明提供的一种抗拉强度450mpa级汽车用冷轧罩式退火高强钢及其制造方法，其采用罩式退火，罩式退火时间长，组织长大充分、均匀，且本发明显强化元素为c、mn，未添加对工艺较为敏感的nb、mo、cr等微合金元素，解决了连退产品组织不均匀、性能稳定性较差的问题，同时扩大了该产品可生产厚度范围，其制备工艺简单，设备要求低，组产方便，可生产厚度范围大，是一种经济型高强冷轧汽车板制备方法。
27、(2)本发明提供的一种抗拉强度450mpa级汽车用冷轧罩式退火高强钢及其制造方法，其化学成分简单，无须加入nb、v等贵金属，节约了制造成本，产出的成品屈服强度≥298mpa，抗拉强度≥450mpa，延伸率≥34％，屈强比≤0.66，力学性能稳定，组织均匀，屈强比低，拥有良好的塑性性能，在客户处冲压稳定，不易产生开裂问题。