CN112760463B - 一种780MPa级微合金化双相钢的连续退火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种780MPa级微合金化双相钢的连续退火方法，本发明通过加热温度和均热温度采用“U型”控制策略、缓冷温度采用“∩型控制策略以及快冷段采用快冷Ⅰ和快冷Ⅱ的分段冷却策略，减小了产品的强度波动，提高了产品局部成形性能。获得的产品卷内头中强度差不超过40MPa，断后伸长率16～23％，扩孔率不低于20％。本发明方法简单有效，符合连续退火机组的产线实际。
Description
技术领域
本发明涉及冶金板材生产技术领域，具体涉及一种抗拉强度780MPa级微合金化双相钢的连续退火方法。
背景技术
双相钢由于出色的强塑性匹配，在汽车用钢体系中占有非常重要的地位。随着汽车轻量化的不断发展，双相钢材质零件的结构日益复杂，成型方式也日渐多样化，除了传统的拉深、胀形，还有翻边、弯曲，这对双相钢的成形性能提出了更高的要求。同时，在工业化大生产的应用场景下，市场更加青睐均质性高的产品，这对双相钢的性能稳定性提出了更高的要求。
实际生产中，冷轧双相钢一般采用连续退火方式进行热处理，常规的连续退火炉一般包括预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、过时效段。根据退火炉所采用的冷却技术，相同强度级别冷轧双相钢的合金元素含量和种类有所不同。对于采用高速气体喷射快冷的退火机组，抗拉强度780MPa级及以上的冷轧双相钢合金含量往往较高。采用常规的C、Si、Mn、Cr合金成分设计，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，然而微合金钢本身固有的强度波动大也随之而来，产品的卷内头中部位强度差异可以达到80MPa。
为了改善微合金化钢的强度波动大和性能稳定性差问题，CN 111575592 A(以下称作专利文献1)已经发现通过低O、低N和低Ti控制可以降低大尺寸碳氮化物的占比波动，通过精轧始末机架采用大压下、低温卷取、热轧保温罩缓冷可以提高热卷内外圈的组织均匀性，通过加热段和均热段的退火温度以及带钢速度的厚度区分可以平衡不同厚度之间的变形储能差异，促进充分再结晶，从而获得强度波动小的屈服强度460MPa级的低合金高强钢。但是，本申请发明人发现，微合金化双相钢往往不存在专利文献1所记载的冷轧态纤维组织，专利文献1所记载的通过厚度区分退火温度和带钢速度降低强度波动，对于微合金化双相钢将会显著失效。其次，专利文献1所采取的精轧始末机架大压下和热轧保温罩缓冷等举措，一定程度上可以减小微合金化双相钢的强度波动，但是并不能根本上解决问题。再次，专利文献1所记载的举措对工艺控制要求较高，热轧保温罩缓冷还会降低生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种780MPa级微合金化双相钢的连续退火方法，通过加热温度“U型”控制和缓冷温度“∩型”控制，降低780MPa级微合金化双相钢的强度波动，通过快冷温度的分段控制，更为精准地调节硬质相构成，降低强度波动，提高局部变形能力。
为了实现以上目的，本发明的具体技术方案如下：
一种780MPa级微合金化双相钢的连续退火方法，包括加热、均热、缓冷、快冷Ⅰ、快冷Ⅱ、过时效、平整步骤。
具体地，所述加热和均热步骤，平均加热速率为1.8～3.5℃/s，均热保温85～168s；带钢中部预期目标温度T为780～820℃，采用“U型”控制策略保证带钢头尾部预期目标温度高出中部预期目标温度5～15℃；
进一步的，带钢初始温度设定为T+ΔT，带钢长度1/8～1/6处设定为T，带钢长度4/6～6/8处设定为T+ΔT，其中ΔT为退火温度补偿，并且5℃≤ΔT≤15℃。
具体地，所述缓冷步骤，带钢中部预期目标温度H为660～690℃，采用“∩型控制策略保证带钢头尾部预期目标温度低于中部预期目标温度5～20℃；
进一步的，带钢初始温度设定为H-ΔH，带钢长度1/8～1/6处设定为H，带钢长度4/6～6/8处设定为H-ΔH，其中ΔH为缓冷温度补偿，并且5℃≤ΔH≤20℃。
具体地，所述快冷Ⅰ步骤，快冷Ⅰ温度预期目标温度K为470℃+ΔK，快冷Ⅰ冷速为65～140℃/s；其中ΔK为快冷Ⅰ温度补偿，并且-30℃≤ΔK≤30℃。
具体地，所述快冷Ⅱ步骤，快冷Ⅱ温度为280～315℃，快冷Ⅱ冷速为15.0～40.0℃/s；
进一步的，可以按照带钢厚度设定快冷Ⅱ温度，当0.6mm≤轧硬卷厚度≤1.2mm时，快冷Ⅱ温度300±10℃；当1.2mm<轧硬卷厚度<1.6mm时，快冷Ⅱ温度295±10℃；当1.6mm≤轧硬卷厚度≤2.5mm时，快冷Ⅱ温度290±10℃。
具体地，所述过时效步骤，过时效温度为275～310℃，时间控制在6.0～11.6min。
具体地，所述平整步骤，平整延伸率为0.2～1.0％。
具体地，所述780MPa级微合金化双相钢的厚度为0.6～2.5mm，长度为950～3000m。
进一步的，作为更优选的技术方案，连续退火炉中加热段、均热段、缓冷段、快冷Ⅰ段和快冷Ⅱ段的有效带钢长度分别为520～550m、220～230m、20～30m、3.5～5.0m、11～13m，快冷Ⅰ段和快冷Ⅱ段采用高速气体喷射冷却工艺。
进一步的，作为更优选的技术方案，所述780MPa级微合金化双相钢的化学成分质量分数满足以下条件：0.03％≤Ti+Nb≤0.10％，2.0％≤Mn+Cr≤2.8％，Si≤0.8％。
上述的780MPa级微合金化双相钢具有铁素体、马氏体和贝氏体的微观组织，其中贝氏体的体积分数为10～20％。
上述的780MPa级微合金化双相钢的卷内头中强度差不超过40MPa，断后伸长率16～23％，扩孔率不低于20％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)通过简单易操作的加热温度“U型”控制和缓冷温度“∩型”控制，明显改善工业生产中780MPa级微合金化双相钢普遍存在的卷内强度差异大、中部强度容易偏低的问题；
(2)通过采用快冷温度的分段控制，更加精准地调节硬质相构成，获得10～20％体积分数的贝氏体，降低强度波动，断后伸长率和扩孔率优异，能够满足复杂零件的成形要求。
附图说明
图1实例例2加热目标温度-带钢长度曲线示意图；
图2实例例2缓冷目标温度-带钢长度曲线示意图；
图3实施例2扫描组织，图中M为马氏体，B为贝氏体；
具体实施方式
下面结合说明书附图1-3和具体的实施例对本发明作进一步说明，
本发明提供了一种780MPa级微合金化双相钢连续退火方法。
影响钢板强度波动的因素很多，除了检测偏差之外，成分波动、工艺波动、设备状态波动都会不同程度地影响强度结果。但是，这些因素在生产控制环节均有相关技术规定。因此，分析和探讨影响强度波动的其它因素是很有必要的。
传统的连续退火过程，加热段、均热段、缓冷段的带钢温度只有固定的一个预期目标，快冷段往往只控制进出口温度，没有进行分段或者分区控制。本申请发明人发现，微合金化双相钢的卷内头尾部位的强度往往高于中部强度，这主要是因为头尾部位往往具有更少的软质相铁素体以及头尾部位具有更加细小的铌钛析出物，另外硬质相中马氏体和贝氏体的占比变化对强度波动也有一定影响，特别是对扩孔率的影响。在现有工艺条件下，想要明显改善这种现象是十分有难度的。因此，发明人意识到解决现有技术中微合金化双相钢强度和扩孔率波动问题的突破口，在于如何采用合适的工艺方法减小卷间和卷内的微观组织差异。
发明人通过大量的理论分析和实践，发现：1.微合金元素在热轧阶段并没有完全析出，还有相当部分以固溶态存在于带钢中，由于头中尾部位冷却条件的差异，往往会造成头尾部的固溶态微合金元素相对更高，在后续连续退火时它们再析出，由于聚合长大的时间相对热轧阶段的析出物有所缩短，因此在相同的退火温度下，头尾部的析出物尺寸更小；2.在其它工艺不变的条件下，加热温度和均热温度的适度变化，并不会根本上改变软质相和硬质相的占比关系；3.连续退火炉快冷段采用分段或者分区控制，硬质相中马氏体和贝氏体的占比变化将变得更加具有预期性。
基于以上发现，本发明提供一种780MPa级微合金化双相钢连续退火方法，带钢原料厚度为0.6～2.5mm，长度为950～3000m。带钢加热和均热时，平均加热速率为1.8～3.5℃/s，均热保温85～168s带钢中部预期目标温度T为780～820℃，采用“U型”控制策略保证带钢头尾部预期目标温度高出中部预期目标温度5～15℃；优选地，带钢初始温度设定为T+ΔT，带钢长度1/8～1/6处设定为T，带钢长度4/6～6/8处设定为T+ΔT，其中ΔT为退火温度补偿，并且5℃≤ΔT≤15℃。带钢缓冷时，带钢中部预期目标温度H为660～690℃，采用“∩型控制策略保证带钢头尾部预期目标温度低于中部预期目标温度5～20℃；优选地，带钢初始温度设定为H-ΔH，带钢长度1/8～1/6处设定为H，带钢长度4/6～6/8处设定为H-ΔH，其中ΔH为缓冷温度补偿，并且5℃≤ΔH≤20℃。带钢快冷Ⅰ时，快冷Ⅰ温度预期目标温度K为470℃+ΔK，快冷Ⅰ冷速为65～140℃/s；其中ΔK为快冷Ⅰ温度补偿，并且-30℃≤ΔK≤30℃。带钢快冷Ⅱ时，快冷Ⅱ温度为280～315℃，快冷Ⅱ冷速为15.0～40.0℃/s；优选地，可以按照带钢厚度设定快冷Ⅱ温度，当0.6mm≤轧硬卷厚度≤1.2mm时，快冷Ⅱ温度300±10℃；当1.2mm<轧硬卷厚度<1.6mm时，快冷Ⅱ温度295±10℃；当1.6mm≤轧硬卷厚度≤2.5mm时，快冷Ⅱ温度290±10℃。带钢过时效时，过时效温度为275～310℃，时间控制在6.0～11.6min。带钢平整时，平整延伸率为0.2～1.0％。
值得说明的是，带钢成分和产线差异等会影响产品强度。退火温度补偿ΔT、缓冷温度补偿ΔH、快冷Ⅰ温度补偿ΔK为经验值，具体为：对微合金化双相钢带钢原料进行ΔT、ΔH、ΔK的分批组合试验，每批试验的钢卷数不低于20卷，当带钢100％满足卷内头中强度差不超过40MPa、断后伸长率16～23％且扩孔率不低于20％时，该温度补偿取值组合即为最优。
进一步优选地，带钢按照冶炼→连铸→热轧→酸洗冷轧的工艺路线制得，化学成分质量分数满足以下条件：0.03％≤Ti+Nb≤0.10％，2.0％≤Mn+Cr≤2.8％，Si≤0.8％。
进一步优选地，连续退火炉中加热段、均热段、缓冷段、快冷Ⅰ段和快冷Ⅱ段的有效带钢长度分别为520～550m、220～230m、20～30m、3.5～5.0m、11～13m，快冷Ⅰ段和快冷Ⅱ段采用高速气体喷射冷却工艺。
实施例1
1)进行开卷清洗，带钢原料厚度1.2mm，长度1739m；
2)进行预热，温度控制在170℃；
3)进行加热，加热速率为2.72～2.83℃/s，初始温度设定为820℃，带钢长度1/7处设定为810℃，带钢长度5/7处设定为820℃；
4)进行均热，保温时间89.2S，初始温度设定为820℃，带钢长度1/7处设定为810℃，带钢长度5/7处设定为820℃；
5)进行缓冷，缓冷速率为12.0～16.5℃/s，初始温度设定为680℃，带钢长度1/7处设定为690℃，带钢长度5/7处设定为680℃；
6)进行快冷Ⅰ，温度控制在485℃，快冷速率为115～128℃/s；
7)进行快冷Ⅱ，温度控制在300℃，快冷速率为36～39℃/s；
8)进行过时效，温度控制在295℃，时间6.2min；
9)进行终冷，温度控制在150℃；
10)进行水淬，温度控制在43℃以下；
11)进行平整，平整延伸率为0.6％；
12)进行卷取，获得双相钢成品。
实施例2
1)进行开卷清洗，轧硬卷厚度1.6mm，长度1364m。
2)进行预热，温度控制在170℃；
3)进行加热，加热速率为2.31～2.42℃/s，初始温度设定为810℃，带钢长度1/6处设定为800℃，带钢长度4/6处设定为810℃；
4)进行均热，保温时间111.5S，初始温度设定为810℃，带钢长度1/6处设定为800℃，带钢长度4/6处设定为810℃；
5)进行缓冷，缓冷速率为9.0～13.5℃/s，初始温度设定为670℃，带钢长度1/6处设定为680℃，带钢长度4/6处设定为670℃；
6)进行快冷Ⅰ，温度控制在455℃，快冷速率为107～115℃/s；
7)进行快冷Ⅱ，温度控制在290℃，快冷速率为25～28℃/s；
8)进行过时效，温度控制在285℃，时间7.7min；
9)进行终冷，温度控制在150℃；
10)进行水淬，温度控制在43℃以下；
11)进行平整，平整延伸率为0.6％；
12)进行卷取，获得双相钢成品。
实施例3
1)进行开卷清洗，轧硬卷厚度2.0mm，长度980m；
2)进行预热，温度控制在170℃；
3)进行加热，加热速率为1.93～2.01℃/s，初始温度设定为800℃，带钢长度1/6处设定为790℃，带钢长度4/6处设定为800℃；
4)进行均热，保温时间121.6S，初始温度设定为800℃，带钢长度1/6处设定为790℃，带钢长度4/6处设定为800℃；
5)进行缓冷，缓冷速率为9.0～11.5℃/s，初始温度设定为660℃，带钢长度1/6处设定为670℃，带钢长度4/6处设定为660℃；
6)进行快冷Ⅰ，温度控制在470℃，快冷速率为82.5～92.0℃/s；
7)进行快冷Ⅱ，温度控制在290℃，快冷速率为24.0～28.0℃/s；
8)进行过时效，温度控制在285℃，时间8.4min；
9)进行终冷，温度控制在150℃；
10)进行水淬，温度控制在43℃以下；
11)进行平整，平整延伸率为0.4％；
12)进行卷取，获得双相钢成品。
表1力学性能检测结果
从图3和表1可见，本发明制备的780MPa级微合金化双相钢由铁素体、马氏体和贝氏体组成，头中强度差不超过40MPa，断后伸长率不低于16％，扩孔率不低于20％。
Claims (6)
1.一种780MPa级微合金化双相钢的连续退火方法，其特征是，所述退火方法的步骤包括：加热、均热、缓冷、快冷Ⅰ、快冷Ⅱ、过时效、平整，并且加热温度和均热温度采用“U型”控制策略，缓冷温度采用“∩型” 控制策略；
所述加热和均热步骤，带钢中部的预期目标温度T为780～820℃，采用“U型”控制策略保证带钢头尾部预期目标温度高出中部预期目标温度5～15℃；具体为带钢初始温度设定为T+ΔT，带钢长度1/8～1/6处设定为T，带钢长度4/6～6/8处设定为T+ΔT；
所述缓冷步骤，带钢中部预期目标温度H为660～690℃，采用“∩型” 控制策略保证带钢头尾部预期目标温度低于中部预期目标温度5～20℃；具体为带钢初始温度设定为H-ΔH，带钢长度1/8～1/6处设定为H，带钢长度4/6～6/8处设定为H-ΔH；
所述快冷Ⅰ步骤，快冷Ⅰ温度预期目标温度K为470℃+ΔK，快冷Ⅰ冷速为65～140℃/s；
所述快冷Ⅱ步骤，快冷Ⅱ温度为280～315℃，快冷Ⅱ冷速为15.0～40.0℃/s；
其中，
ΔT为退火温度补偿，并且5℃≤ΔT≤15℃；
ΔH为缓冷温度补偿，并且5℃≤ΔH≤20℃；
ΔK为快冷Ⅰ温度补偿，并且-30℃≤ΔK≤30℃。
2.根据权利要求1所述的一种780MPa级微合金化双相钢的连续退火方法，其特征是：所述过时效步骤，过时效温度为275～310℃，时间控制在6.0～11.6min；所述平整步骤，平整延伸率为0.2～1.0％；所述带钢厚度为0.6～2.5mm，长度为950～3000m。
3.根据权利要求1所述的一种780MPa级微合金化双相钢的连续退火方法，其特征是：按照带钢厚度设定快冷Ⅱ温度，当0.6mm≤轧硬卷厚度≤1.2mm时，快冷Ⅱ温度300±10℃；当1.2mm<轧硬卷厚度<1.6mm时，快冷Ⅱ温度295±10℃；当1.6mm≤轧硬卷厚度≤2.5mm时，快冷Ⅱ温度290±10℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种780MPa级微合金化双相钢的连续退火方法，其特征是：所述加热段、均热段、缓冷段、快冷Ⅰ段和快冷Ⅱ段的有效带钢长度分别为520～550m、220～230m、20～30m、3.5～5.0m、11～13m，采用高速气体喷射快冷工艺。
5.根据权利要求1所述的一种780MPa级微合金化双相钢的连续退火方法，其特征是：带钢化学成分质量分数满足0.03％≤Ti+Nb≤0.10％，2.0％≤Mn+Cr≤2.8％，Si≤0.8％。
6.根据权利要求1所述的一种780MPa级微合金化双相钢的连续退火方法，其特征是：所述780MPa级微合金化双相钢的卷内头中强度差不超过40MPa，断后伸长率16～23％，扩孔率不低于20％；并且具有铁素体、马氏体和贝氏体的微观组织，其中贝氏体的体积分数为10～20％。
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