一种500MPa级低合金高强钢的生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种500MPa级低合金高强钢，其特征在于：其化学成分的质量百分含量为：C 0.06～0.10%，Si 0.10～0.50%，Mn 0.8～2.0%，P≤0.025%，S≤0.010%，N≤50ppm，Als 0.025～0.05%，Cr 0.10～0.5%,Nb 0.020?0.040%，Ti 0.020?0.040%,其余为铁和不可避免的杂质。其生产方法包括下述工序：铁水预处理、炼钢、热轧、冷轧、退火和平整工序。本发明采用低碳设计，通过Si和Mn的固溶强化、Nb和Ti的析出强化和细晶强化以及Mn和Cr的组织强化来增强材料的强度，并严格控制工艺参数，在改善材料强度同时，仍然保持良好的塑形、扩口性能和翻边性能。
【专利说明】
一种500MPa级低合金高强钢的生产方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种高强钢，尤其是一种500MPa级低合金高强钢的生产方法，属于冶 金技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着"节能环保"越来越成为了广泛关注的话题，轻量化也广泛应用到普通汽车领 域，要求汽车在提高操控性的同时还要有出色的节油表现。汽车的油耗主要取决于发动机 的排量和汽车的总质量，在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下，降低汽 车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性，提高车速、降低油耗、减少 废气排放量、提升安全性。有研究数字显示，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高 6 %-8 %;若车桥、变速器等装置的传动效率提高10%，燃油效率可提高7 %。汽车车身约占 汽车总质量的30%，空载情况下，约70%的油耗用在车身质量上。因此，车身的轻量化已成 为世界发展的潮流。
[0003] 为了实现汽车车身的轻量化，车身制造中越来越多地采用具有良好强塑积的高强 钢，尤其是在一些安全件和结构件生产上，一方面不损失汽车安全性能；另一方面降低车身 重量，从而降低油耗和减少环境污染。传统的微合金化高强钢具有良好的屈强比和焊接性 能，在汽车零部件制造中仍然广泛使用。该钢种主要通过添加 Μη和Si等固溶强化元素以及 Nb、V和Ti等微合金化元素来提高材料强度，但是微合金化钢随着材料强度的提高，塑形性 会逐步降低，成形性能会变差，这是采用固溶强化和析出强化带来的弊端。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种500MPa级低合金高强钢的生产方法，采用低碳设计，通过Si和Μη 的固溶强化、Nb和Ti的析出强化和细晶强化以及Μη和Cr的组织强化来增强材料的强度，并 严格控制工艺参数，在改善材料强度同时，仍然保持良好的塑形、扩口性能和翻边性能。
[0005] 本发明所采取的技术方案是： 一种500MPa级低合金高强钢，其化学成分的质量百分含量为:C 0.06~0.10%，Si 0.10 ~0·50%，Μη 0.8~2·0%，Ρ彡0.025%，S彡0·010%，Ν彡50ppm，Als 0.025~0.05%，Cr 0.10~ 0.5%，Nb 0.020-0.040%，Ti 0.020-0.040%，其余为铁和不可避免的杂质。
[0006] 本发明还提供了 500MPa级低合金高强钢的生产方法，包括下述工序:铁水预处理、 炼钢、热乳、冷乳、退火和平整工序。
[0007] 上述铁水预处理工序采用白灰和颗粒镁复合脱硫，脱硫周期为25-30分钟，白灰加 入量为3.5-5.5kg/吨铁，颗粒镁加入量0.65-0.86kg/吨铁，预处理后铁水中的硫含量在 0.0050%以下。
[0008] 上述炼钢工序采用顶底复吹转炉，通过转炉吹炼降低碳和磷，出钢过程中采用挡 渣器进行挡渣，采用硅铝复合脱氧，将锰和铌配置到成分中限;在LF炉精炼工序，加入石灰、 铝镁钙铁进行造渣脱氧脱硫操作，渣中的FeO+MnO质量百分数含量小于1%，加入铌铁、钛铁、 铬铁和金属锰铁对成分进行微调，并进行钙处理，对夹杂物进行变性，钢水中的钙含量为 15-30ppm，钙处理后静吹7-15分钟，帮助夹杂物上浮，连铸工序浇铸速度为1.0-1.5m/min， 铸坯厚度为180-230_，中包钢水过热度控制在15-30°C。
[0009] 上述热乳工序:加热温度1250~1320 °C，加热时间为160~210分钟，热乳终乳温度 为870 ±10 °C，卷取温度为600 ±20 °C。
[0010] 上述冷乳工序:冷乳压下率控制在50~70%。
[0011] 上述退火工序：退火均热温度为800 ±30°C，均热时间为60~250s，快冷开始温度 为680 ±20°C，过时效温度为340 ±40°C，最后入水冷却至室温。
[0012] 上述平整工序：采用平整延伸率控制模式；平整延伸率<0.5%，平整辊直径为 650mm〇
[0013] 本发明中： C:碳是钢中最基本的元素，作为钢中的间隙原子，对提高钢的强度起着非常重要的作 用，对钢的屈服强度和抗拉强度影响最大。通常情况下，钢的强度越高，延伸率越低，因此碳 含量控制在〇. 06~0.10%之间。
[0014] Si:固溶强化元素，但是随着Si含量的提高会降低材料的延伸率，每添加1%(质量 百分比)含量的Si会提高铁素体的屈服强度约为80MPa，因此Si含量控制在0.5%以下。
[0015] Μη:固溶强化元素，一般每加入1%(质量百分比）含量的Μη会将铁素体的强度提高 40MPa，通常情况下，对于Α1镇静钢为了避免S产生的热裂纹，一般需要将Mn/S控制在20以 上;同时在过冷奥氏体转变过程中，可以推迟向贝氏体和珠光体的转变。
[0016] P:固溶强化元素，在本发明中，P为杂质元素，控制的越低越好。
[0017] A1:脱氧元素，为了有效地脱氧通常将Als控制在200~500ppm。
[0018] N:为有害杂质元素，在室温的铁素体中扩散速度快，很容易导致室温时效，为了使 得最终产品具有良好的成形性能，本发明中N含量控制在50ppm及以下。
[0019] S:有害杂质元素，控低越好，本发明控制在0.025%及以下。
[0020] Cr:为弱碳化物形成元素，可以推迟过冷奥氏体向贝氏体和珠光体转变； Nb:为碳化物、氮化物或碳氮化物形成元素，在热乳时，可以抑制再结晶，细化热乳以及 退火后成品的晶粒，同时可以通过形成析出相相改善材料的韧性，提高强度。
[0021] Ti:为碳化物、氮化物或碳氮化物形成元素，可以通过形成析出相来强化材料基 体。
[0022] 通过Si和Μη的固溶强化、Nb和Ti的析出强化和细晶强化以及Μη和Cr的组织强化来 增强材料的强度，在改善材料强度同时，仍然保持良好的塑形、扩口性能和翻边性能。
[0023] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于： 本发明采用低碳设计，通过Si和Μη的固溶强化、Nb和Ti的析出强化和细晶强化以及Μη 和Cr的组织强化来增强材料的强度，并严格控制工艺参数，在改善材料强度同时，仍然保持 良好的塑形、扩口性能和翻边性能。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例对本发明做进一步地说明； 实施例1-8中500MPa级低合金高强钢的生产方法按下述工序进行： (1)铁水预处理工序采用白灰和颗粒镁复合脱硫，脱硫周期为25-30分钟，白灰加入量 为3.5-5.5kg/吨铁，颗粒镁加入量0.65-0.86kg/吨铁，预处理后铁水中的硫含量在0.0050% 以下。
[0025] (2)炼钢工序采用100吨的顶底复吹转炉，通过转炉吹炼降低碳和磷，出钢过程中 采用挡渣器进行挡渣，采用硅铝复合脱氧，将锰和铌配置到成分中限；在LF炉精炼工序，加 入石灰、铝镁钙铁进行造渣脱氧脱硫操作，渣中的FeO+MnO质量百分数含量小于1%，加入铌 铁、钛铁、铬铁和金属锰铁对成分进行微调，并进行钙处理，对夹杂物进行变性，钢水中的钙 含量为15-30ppm，钙处理后静吹7-15分钟，帮助夹杂物上浮，连铸工序浇铸速度为1. Ο-?. 5m/min， 铸坯厚度为 230mm， 中 包钢水过热度控制在 15-30 °C 。
[0026] (3)热乳工序:加热温度1250~1320°C，加热时间为160~210分钟，热乳终乳温度 为870 ±10 °C，卷取温度为600 ±20 °C。
[0027] (4)冷乳工序:冷乳压下率控制在50~70%。
[0028] (5)退火工序:退火均热温度为800 ± 30°C，均热时间为60~250s，快冷开始温度为 680 ± 20°C，过时效温度为340 ±40°C，最后入水冷却至室温。
[0029] (6)平整工序：采用平整延伸率控制模式；平整延伸率<0.5%，平整辊直径为 650mm〇
[0030]实施例1-8中钢的化学成分见表1: 表1实施例1-8中钢的化学成分
注:表1中，余量为铁和不可避免的杂质。
[0031] 铁水经过铁水预处理和炼钢工序，得到钢坯;钢坯经热乳、冷乳、退火和平整工序， 得到所述的高强度钢板。实施例1-8中铁水预处理和炼钢工序参数见表2和表3,热乳和冷乳 工序的工艺参数见表4,退火和平整工序的工艺参数见表5。 [0032] 表2实施例1-8中铁水预处理工序参数
表3实施例1-8中炼钢工序工艺参数
表4实施例1-8中热乳和冷乳工序的工艺参数
表5实施例1-8中退火和平整工序的工艺参数
表5中的厚度是指退火工序所得带钢的厚度。
[0033] 对实施例1-8所得高强度钢板进行机械性能检测，机械性能数据见表6。
[0034] 表6实施例1-8得到的高强钢的机械性能数据
由表6可见，本方法所得高强度钢板的性能稳定，能达500MPa级高强钢标准。
【主权项】
1. 一种500MPa级低合金高强钢，其特征在于:其化学成分的质量百分含量为:C 0.06~ 0.10%，Si 0.10~0·50%，Μη 0.8~2·0%，Ρ彡0.025%，S彡0·010%，Ν彡50ppm，Als 0.025~ 0.05%，Cr 0.10~0·5%,Nb 0.020-0.040%，Ti 0.020-0.040%,其余为铁和不可避免的杂质。2. 根据权利要求1所述的一种500MPa级低合金高强钢的生产方法，其特征在于包括下 述工序:铁水预处理、炼钢、热乳、冷乳、退火和平整工序。3. 根据权利要求2所述的一种500MPa级低合金高强钢的生产方法，其特征在于:所述铁 水预处理工序采用白灰和颗粒镁复合脱硫，脱硫周期为25-30分钟，白灰加入量为3.5-5.5kg/吨铁，颗粒镁加入量0.65-0.86kg/吨铁，预处理后铁水中的硫含量在0.0050%以下。4. 根据权利要求2所述的一种500MPa级低合金高强钢的生产方法，其特征在于:所述炼 钢工序采用顶底复吹转炉，通过转炉吹炼降低碳和磷，出钢过程中采用挡渣器进行挡渣，采 用硅铝复合脱氧，将锰和铌配置到成分中限；在LF炉精炼工序，加入石灰、铝镁钙铁进行造 渣脱氧脱硫操作，渣中的FeO+MnO质量百分数含量小于1%，加入铌铁、钛铁、铬铁和金属锰铁 对成分进行微调，并进行钙处理，对夹杂物进行变性，钢水中的钙含量为15-30ppm，钙处理 后静吹7-15分钟，帮助夹杂物上浮，连铸工序浇铸速度为1.0-1.5m/min，铸坯厚度为180~ 230mm，中包钢水过热度控制在15-30°C。5. 根据权利要求2所述的一种500MPa级低合金高强钢的生产方法，其特征在于:所述热 乳工序:加热温度1250~1320°C，加热时间为160~210分钟，热乳终乳温度为870±10°C，卷 取温度为600 ±20 °C。6. 根据权利要求2所述的一种500MPa级低合金高强钢的生产方法，其特征在于:所述冷 乳工序:冷乳压下率控制在50~70%。7. 根据权利要求2所述的一种500MPa级低合金高强钢的生产方法，其特征在于:所述退 火工序：退火均热温度为800 ± 30 °C，均热时间为60~250s，快冷开始温度为680 ± 20 °C，过 时效温度为340 ±40°C，最后入水冷却至室温。8. 根据权利要求2所述的一种500MPa级低合金高强钢的生产方法，其特征在于:所述平 整工序:采用平整延伸率控制模式;平整延伸率<0.5%。
【文档编号】C22C38/18GK105950967SQ201610501228
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】夏明生, 刘立学, 孙良博, 刘丽萍, 王建兴, 史文, 郭志凯, 李桂兰, 邢振环, 刘大亮, 关淑巧, 解鸽
【申请人】唐山钢铁集团有限责任公司