一种980MPa级高强度汽车板及其生产方法与流程

本发明涉及冶金板材生产，具体涉及一种980mpa级高强度汽车板及其生产方法。

背景技术：

1、长期以来，钢铁一直是汽车工业的基础材料，汽车用钢通常包括板带、型钢、棒材、钢管和特殊合金钢，其中板带占比70％左右。目前，以高强钢为代表的汽车板已经成为车身结构材料的首选。随着汽车轻量化的不断发展，汽车制造商越来越青睐于强度更高的汽车板产品。当前，对于抗拉强度980mpa级的冷轧超高强度钢，典型牌号就有hc550/980dp、hc650/980dp、hc780/980cp、hc600/980qp、hc550/980dh、hc700/980dh、hc780/980ch。

2、众所周知，冷轧汽车板产品的工业化流程一般为冶炼→连铸→热轧→酸洗冷轧→热处理，技术装备条件不同，产品的成分和工艺也有所不同。热处理的设备通常为连续退火炉，对于采用高速气体喷射冷却技术的退火机组，由于冷却能力不强，为了达到所需的强度等级，钢铁企业现行的措施是添加大量的合金元素。采用常规的c、si、mn、cr合金成分设计，又难以获得突出的成形性能，尤其是局部变形能力(翻边、弯曲)。钢铁企业大多在常规成分的基础之上进行微合金化设计。但是，随之而来的便是酸洗冷轧难度加大问题。

3、氧化铁皮难破碎、冷轧爆辊、轧后边裂、断带事故、轧后板形差、厚度剧烈波动、表面质量差的问题时有发生。为了解决上述问题，现有技术已经提供了一些解决方案。

4、2019年1月15日公开的公开号为cn109207841a的专利一种低成本高成型性1180mpa级冷轧退火双相钢板及其制造方法，公开的无mo、cr成分设计以及400-500℃的低温卷取工艺，通过控制热卷抗拉强度小于1000mpa以及热卷组织中贝氏体含量在80％以上，减小热轧卷的卷内组织性能差异，从而保证冷轧的可制造性，但是其不能解决板型差等问题。

5、2019年12年27年公开的公开号为cn110616303a的专利公开了一种980mpa级以上冷轧或镀锌双相钢板的制造方法，其450℃到贝氏体相变温度以及热卷保温工艺，通过控制热卷组织完全为贝氏体+马氏体，减小热轧卷的卷内组织性能差异，从而解决轧后边裂和厚度剧烈波动问题。但是，由于软相铁素体含量少甚至没有，势必导致冷轧时变形抗力大，酸洗冷轧机组需要具有很高的能力，生产难度大。

6、2021年12年14日公开的公开号为cn113787099a的专利公开了一种780mpa级高强度汽车板的酸洗冷轧方法，通过激光焊接、拉矫工艺、压下率分配、酸洗工艺、辊径大小的合理设计，解决了热卷组织以铁素体+贝氏体/马氏体为主的780mpa级高强度汽车板酸洗冷轧问题。但是其强度较低，不能解决980mpa级冷轧超高强度钢的生产问题。

7、2021年12年14日公开的公开号为cn113787098a的专利公开了一种抗拉强度780mpa级高强度钢的酸洗冷轧方法，通过规范原料组织性能，合理设计压下规程、辊径大小、最大轧制速度以及变形抗力模型，在设计轧制力且电机额定功率不高的酸洗冷轧机组之上实现780mpa级微合金化高强度钢的工业生产，但是其强度较低，不能解决980mpa级冷轧超高强度钢的生产问题。

8、显然，现有技术对抗拉强度980mpa级冷轧超高强度钢的酸洗冷轧给出了一些技术方案。但是，具体到设备能力相对不高的酸洗冷轧机组，既要保证酸洗冷轧的稳定顺行，又要保证热处理之后产品具有优良的成形性能，成分-组织-设备-工艺如何匹配还很不清楚；因此，如何抗拉强度980mpa级的冷轧超高强度钢酸洗冷轧难度大的问题，亟待解决。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种980mpa级高强度汽车板及其生产方法，针对抗拉强度980mpa级的冷轧超高强度钢酸洗冷轧难度大的问题，通过工艺的合理设计，从而在能力不高的酸洗冷轧机组之上实现抗拉强度980mpa级的冷轧超高强度的工业生产，解决了冷轧爆辊、轧后边裂、断带事故、轧后板形差、厚度剧烈波动、表面质量差的问题。

2、本发明具体技术方案如下：

3、一种980mpa级高强度汽车板的生产方法，包括冶炼、连铸、热轧、平整、卷取、酸洗冷轧；

4、所述连铸，中间包的化学成分质量分数满足：0.08％≤c≤0.12％，0.02％≤nb+ti≤0.07％，v≤0.15％，0.1％≤si≤0.5％，b≤0.002％，并且mo、cr为残余元素，余量为fe和不可避免的杂质；

5、所述热轧，在精轧机之前投用边部加热器，保证断面宽度方向上中间坯的中部温度和距离边部20～50m处的温度之差不超过50℃；

6、所述热轧，热轧卷取温度530～700℃，并且采用u型冷却工艺，距离热轧卷头、卷尾20～100m以外的中部卷取温度目标值为550～600℃，距离热轧卷头、卷尾20～100m处的卷取温度目标值高于中部卷取温度目标值30～100℃；

7、所述平整，平整以后，带钢平直度≤50i；平整步骤中，切除头尾温度不在卷取温度工艺要求的缺陷部分，一般切除长度5～30m。

8、卷取后获得的热轧平整卷，其微观组织为贝氏体和铁素体，其中铁素体的面积占比为40～70％，抗拉强度不超过1000mpa，卷内抗拉强度差不超过50mpa。

9、所述酸洗冷轧包括开卷、焊接、拉矫、酸洗、轧制。

10、所述酸洗冷轧，采用集中组产+首尾过渡的策略，即过渡卷→980mpa级高强度汽车板热轧平整卷→过渡卷，首尾的过渡卷数量至少2卷，过渡卷与980mpa级高强度汽车板热轧平整卷的抗拉强度差小于200mpa，前后钢卷的厚度差|d2-d1|/d2×100％≤15％，其中前卷厚度为d1，后卷厚度为d2。首尾采用过渡卷分别与980mpa焊接后，连续生产。

11、所述焊接，采用激光焊接工艺，焊后进行退火处理，退火电流为120～180a。

12、所述拉矫，矫直延伸率为0.3～2.0％。

13、所述酸洗，酸槽酸液温度为80～90℃，酸洗速度为60～240m/min，抑制剂添加比为酸液质量的0.5～2‰，漂洗水温度≥45℃。

14、所述轧制，采用六辊五机架连轧，酸轧机组中f1～f5机架的设计最大轧制力为2800～3200t，工作辊辊径450～500mm；作为优选的，酸轧机组的设计最大轧制力为3000t。

15、f1～f5机架的工作辊直径为450～550mm，f5机架的工作辊为毛化辊。

16、进一步的，f2～f4机架的工作辊凸度为35～45μm，f1～f4机架的窜辊量为230～260mm，f5机架的窜辊量为40～60mm。

17、所述轧制，成品厚度为0.7～2.5mm，成品宽度为850～1600mm，40％≤总压下率＜60％；f1～f5机架的压下率依次为10～15％、13～25％、11～24％、10～22％、0.1～1.0％。

18、采用的酸轧机组采用了自动化控制系统，生产之前需要完善轧制力模型系统，其中静态变形抗力ks采用以下方程进行维护，并且根据f1～f5机架的工作辊直径和压下率要求，对轧制力模型系统的相关底层参数进行适应性的优化设定，以更好地分配轧制负荷，具体为：

19、ks＝l×(εi+m)n；

20、其中，l、m、n为模型参数，l＝145～165，m＝0.01～0.05，n＝0.10～0.15；εi为平均变形率；i为机架号，i＝1，2，3，4，5。

21、kp＝ks(1000ε)α，kp为平均变形抗力，ks为静态变形抗力，ε为平均应变，α为应变系数；针对980mpa级别；ks≥85kg/mm2时，α＝0，即kp＝ks；

22、进一步地，由于带钢强度过高，在轧制过程中需要考虑轧辊的赫兹应力，以保护轧辊的使用，防止轧制过程中出现溃边、爆辊等现象，故需要针对轧辊的材质、轧辊的长度以及窜辊量综合考虑，设定保护轧辊的最大轧制力：

23、pmax＝a×absim2-b×absim+c；

24、absim＝(l-w)/2-δ；

25、其中a、b、c为常量，根据不同轧机型号、刚度确定；通过在轧机调零测试过程中，拟合轧制力与absim参数曲线获得；absim为中间辊窜辊位置，单位为mm，l为轧辊长度，单位为mm，w为带钢宽度，单位为mm，δ为窜辊值，不同机组轧辊长度和和带钢宽度都不一样，根据实际情况确定，δ一般为50mm，pmax单位为吨。

26、轧制中，f1～f4机架实际轧制力波动在±200t范围内，且f1～f4机架实际轧制力不高于pmax。

27、所述轧制，采用乳化液温度为55～65℃，f1～f4机架的乳化液质量浓度为3.5～4.0％，第五机架的乳化液质量浓度≤0.7％，乳化液皂化值≥150mgkoh/g，乳化液ph值4.0～7.0。

28、本发明提供的一种980mpa级高强度汽车板，采用上述方法生产得到。所生产的980mpa级高强度汽车板进行热处理，热处理以后，抗拉强度为980～1100mpa，扩孔率不小于30％。

29、所述热处理为加热温度900±10℃，均热温度790±10℃；缓冷温度660±10℃；闪冷温度290±10℃。

30、对于980mpa级高强度汽车板，既要达到所需的强度等级，又要获得突出的拉延和翻边性能，行之有效的措施便是采用微合金化的成分设计。但是，随之而来的便是酸洗冷轧难度加大问题。实际生产中，存在冷轧爆辊、轧后边裂、断带事故、轧后板形差、厚度剧烈波动、表面质量差的问题。产品能否顺利轧制，除了受制于轧机的设备能力，还取决于酸洗冷轧原料的组织性能。如何降低酸洗冷轧原料的强度，如何提高酸洗冷轧原料的性能均匀性，如何发挥酸洗冷轧机组的设备能力，是解决上述问题的关键。

31、本发明通过板形的全流程管控，采用u型冷却工艺、投用边部加热器，增加对热卷带钢平直度要求与控制，同时匹配酸轧机辊形设计，通过合理的窜辊控制，实现产品板形的高精度控制，获得较好的板形。

32、冷轧轧制过程是一个典型的多变量、时变、强耦合和非线性过程，除了考虑机组设备能力、设备保护，通过成分设计，较小原料强度；采取u型冷却工艺、投用边部加热器获得原料纵向、横向性能的均匀性，防止在轧制过程中出现厚度波动，甚至轧机断带事故；同时对计划排产要求，实现轧制过程的稳定性，实现连续稳定轧制；高浓度的乳化液控制；考虑轧辊的赫兹应力，拟合轧辊最大轧制力，综合设计压下规程，以保护轧辊的使用，防止轧制过程中出现溃边、爆辊等现象。

33、化学成分是钢铁材料的根基，成分设计缺陷往往很难通过后续工序消除。采用不添加mo、cr的特殊成分设计，从材料的源头避免mo、cr、nb、ti、v的共同析出，减小原料强度。si含量高，不利于表面质量，因此含量限定为0.1-0.5％。

34、热轧工艺影响酸洗冷轧原料的组织性能。首先，采用不低于550℃的卷取温度，从工艺角度确保可以获得铁素体面积率为40～70％的组织，减小原料强度；其次，采用u型冷却工艺和中间坯边部加热工艺，从工艺角度提高原料长度和宽度方向的性能均匀性；最后，采用平整工艺，从工艺角度改善原料板形，减小板形遗传。

35、最终，获得中铁素体面积率为40～70％、抗拉强度不超过1000mpa、卷内抗拉强度差不超过50mpa和平直度≤50i的热轧平整卷。

36、对于以述方法生产的特定的酸洗冷轧原料，具体至特定的酸洗冷轧机组，本发明对酸洗冷轧工艺进行了如下的特殊设计：为了避免断带事故，本发明采用了焊后退火处理工艺，从而提高焊接优良率；为提高轧后板形和减小厚度波动，本发明对静态变形抗力模型参数进行了优化设计，从而有效地提高轧制力的计算精度；为了减小轧制难度，本发明采用了相对较低的总压下率(40％≤总压下率＜60％；)和f1～f5机架压下率依次为10～15％、13～25％、11～24％、10～22％、0.1～1.0％的分配制度；为了提高轧制顺行，本发明采用了集中组产+首尾过渡的排产策略。同时，为了提高表面质量，对酸液温度、酸洗速度、抑制剂添加量、漂洗水温度进行了合理设计。

37、酸轧机组生产之前需要完善轧制力模型系统，其中静态变形抗力ks采用以下方程进行维护，ks＝l×(εi+m)n，并且根据f1～f5机架的工作辊直径和压下率要求，对轧制力模型系统的相关底层参数进行适应性的优化，通过修改变形抗力中l、n、m值，使设定轧制力与实际轧制力接近；最终设定l＝145～165，m＝0.01～0.05，n＝0.10～0.15；实际轧制力和计算轧制力的比值处于0.85～1.15区间。

38、根据hill轧制力方程，工作辊直径越小，轧制力越小；再考虑本身设备能力的条件下制定f1～f4机架的工作辊直径为450～500mm；并匹配f2～f4机架的工作辊凸度为35～45μm，f1～f4机架的窜辊量为230～260mm，f5机架的窜辊量为40～60mm，窜辊操作在过渡卷进入轧机之前完成的窜辊制度；从而在能力不高的酸洗冷轧机组之上实现了抗拉强度980mpa级微合金化高强度钢的工业生产，解决了冷轧爆辊、轧后边裂、断带事故、轧后板形差、厚度剧烈波动、表面质量差的问题。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过采取u型冷却工艺卷取温度530～700℃；同时投用边部加热器，保证断面宽度方向上中间坯的中部温度和边部20～50m处的温度之差不超过50℃，最终实现热卷原料微观组织中铁素体的面积率为40～70％，抗拉强度不超过1000mpa，卷内抗拉强度差不超过50mpa，有利于后续酸洗冷轧工艺。本发明针对抗拉强度980mpa级微合金化高强度钢不易酸轧的问题，通过原料、焊接、拉矫、压下、辊径、排产、窜辊、酸洗和变形抗力模型的合理设计，从而在能力不高的酸洗冷轧机组之上实现了抗拉强度980mpa级微合金化高强度钢的工业生产，解决了冷轧爆辊、轧后边裂、断带事故、轧后板形差、厚度剧烈波动、表面质量差的问题。