[发明专利]低碳加磷高屈服强度冷轧钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于高强钢生产技术领域，具体涉及一种低碳加磷高屈服强度冷轧钢板及其制造方法。

背景技术

在汽车用新材料中，为满足车身轻量化，轿车的支架、加强板和连接板等安全结构件的冷轧钢板在要求钢板厚度减薄以及具有优良的冲压成型性的同时，还要求钢材具有足够高的屈服强度以满足轿车的碰撞安全要求。汽车安全结构零件由钢板冲压后焊接涂装制成，为保证汽车的平衡稳定与耐蚀性，冷轧钢板要求具有高屈服强度、高的尺寸精度、表面质量、焊接性和高涂装性。因此，在化学成分简单、工艺操作性强、生产成本低的前提下，开发一种具备高屈服强度、高成型性、高精度、高焊接性和高涂装性为主要质量特征的冷轧高强度钢板产品，是市场不断增长的需要。

低碳含磷高屈服强度冷轧钢板主要适用于以平面应变和浅拉延变形为主的汽车结构件及冲压件，例如汽车的顶盖弧形左右端板等较复杂安全结构件。目前汽车制造企业常用260MPa级超低碳含磷高强度冷轧钢板冲压制作汽车结构件及冲压件。260MPa级超低碳含磷高强度冷轧钢是在超低碳钢中通过添加一定量的铌、钛等沉淀强化元素来提高强度，这种钢同时又具有较好的成形性能，适用于制造较复杂的轿车安全结构件。但是由于添加了贵重金属元素，原料成本高，而且冶炼时需要增加真空处理炉外精炼工序，工艺成本又增加许多，另外因铌、钛等元素收得率低，工艺控制难，沉淀强化作用不明显。因此，一种生产成本低，生产工艺容易控制的低碳含磷高屈服强度的钢材及其制备方法成为炼钢企业急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种低碳加磷高屈服强度冷轧钢板及其制造方法。通过在钢的冶炼过程中添加适量廉价的磷和锰使该钢板具备高屈服强度、高成型性、高精度、高焊接性和高涂装性能；该制造方法具有生产成本低、生产工艺容易控制的特点。

为实现上述目的，本发明所设计的低碳加磷高屈服强度冷轧钢板，其特殊之处在于：该钢板中各组分的重量百分比为：C：0.03～0.08，Si：0.10～0.25，Mn：0.40～0.70，P：0.06～0.10，S≤0.010，Als：0.03～0.07，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的低碳加磷高屈服强度冷轧钢板的制造方法，包括铁水脱硫、转炉复合吹炼、吹氩、连铸、热连轧、层流冷却、卷取、酸洗、冷连轧、罩式退火、平整和精整的步骤，其中：

所述吹氩步骤中，向钢水中添加磷铁、中碳锰铁和硅铁进行合金化处理，使钢中组分满足所述重量百分比的要求；

所述热连轧步骤中，终轧温度控制在870～900℃；

所述层流冷却步骤中，采用后段冷却方式进行层流冷却；

所述卷取步骤中，卷取温度控制在550～580℃；

所述冷连轧步骤中，压下率控制在60～70％；

所述罩式退火步骤中，钢卷的冷点控制温度为650～670℃，加热控制温度为700～720℃；

所述平整步骤中，延伸率控制在0.8～1.2％。

进一步的，所述罩式退火时使用全氢炉罩式退火。

本发明的低碳加磷高屈服强度冷轧钢板中各化学成分的作用机理如下：

碳(C)：碳对钢材的性能有巨大的影响，对强度和硬度起主要控制作用，它还会结合钢中残余的氮，并与微合金元素结合形成碳氮化物，在很大范围内调节着钢材的性能，本发明把碳限定在0.03～0.08％之间是为了兼顾基本强度和微合金化效果。

硅(Si)：硅虽然能脱氧并通过固溶强化提高强度，但超过一定量则会明显降低镀层附着力，从而影响涂镀性能和钢板表面质量。

铝(Al)：铝能提高强度，还结合钢中残余的氮形成AlN，促进有利织构的形成以提高成型性，但过量的酸溶铝(Als)显著恶化塑性和韧性。

本发明的低碳加磷高屈服强度冷轧钢板添加微合金元素磷(P)的作用机理：钢板中的P超过一定量后，则会在晶界显著偏析而引起低温脆性在低碳钢中，但是适量的P可溶解于铁素体中，形成间隙固溶体，通过点阵畸变增加位错和畸变能，导致固溶强化而提高强度，但几乎不降低钢板塑性。本发明控制P的重量百分含量在0.06～0.10％之间能很好的控制钢材具有很高的屈服强度同时又有很好的成型性。

添加固溶强化元素锰(Mn)的作用机理：Mn是奥氏体形成元素，扩大奥氏体相区。Mn能较明显地提高奥氏体向铁素体转变温度，增加渗碳体的稳定性，其过冷奥氏体在分解时，由于Mn的扩散速度很慢，退火时不易发生软化。

本发明的低碳加磷高屈服强度冷轧钢板的制造方法的各步骤技术参数设计原理如下：