测·控领域专业互动媒体平台
推动测试测量,检测诊断,传感物联,遥测自控智能化发展
当前位置:CK365中国测控网 > 论文 > 应用技术 >

唐钢SPCC冷轧板的工艺优化与性能分析

互联网 2012-09-13 13:48:50

[导读] 摘要:唐钢SPCC冷轧板原定位于建筑用板;为开发汽车用SPCC钢板,对其化学成分进行了优化设计,即在化学成分设计上提高了Als含量,降低了N含量,并采用高温加热、高温开轧、低温卷取、适宜的冷轧变形量(70%~75%)等优化的热轧,冷轧,退火工艺,使产品性能达到了汽车内板的使用要求。

  1 前言

  近年来,我国汽车工业的发展速度令世人瞩目。有关专家预计,2010年内我国汽车产量将突破1000万辆,整车用钢的年消费量将超过1100万t。轿车用钢板以冷轧板为主,约占钢板用量的75%。目前,汽车用SPCC钢板的用量占有很大比例,其要求SPCC钢板具有良好的塑性和二定的冲压变形能力。唐山钢铁股份有限公司在原有SPCC品种的基础上,对其生产工艺进行了优化,开发出具有一定深冲性能的SPCC产品,满足了汽车用钢的要求。

  2原SPCC钢板生产存在的问题[1]

  唐钢原SPCC钢板生产存在以下问题:

  (1)生产初期唐钢冷轧产品定位于建筑用板,钢中Als含量控制偏低(0.015%~0.020%),而钢中的Al能消除钢的时效硬化性,从而提高钢板的冲压性能,因此需要提高SPCC钢中Al的含量;

  (2)LF炉精炼后,保护措施不力,造成钢水大量吸氮,钢中的N含量达(80~100)×10一6而钢中的N含量过高,在铸坯中会产生气泡,影响热轧带卷的表面质量和加工性能,甚至引起轧钢生产事故。同时,如N含量大于90×10一6容易造成AIN的析出,脆化奥氏体晶界,使铸坯出现角横裂或振痕处的横裂。此外,N还可钉扎位错,在冷轧时不利于{111)取向晶粒的滑移,带卷退火后r值较低。退火时,钢中Als与N形成AIN质点,其对再结晶形核有阻碍作用,使驱动力较小的晶粒形核受到抑制,而使驱动力较大的{111}取向的晶粒在形核竞争中占优势,促进{111}织构的形成,使产品获得较好的冲压成型性能。通常,钢中ω(A1)/w(N)一8~12时,有利于退火后饼形晶粒的形成,获得良好的冲压性能,因此唐钢冷轧退火板在化学成分上需提高Als的含量,同时降低N的含量。

  (3)SPCC钢板强度较高,但杯突值偏小,n、r值偏低,冲压时易产生横向折棱现象或冲裂现象,造成废品率较高。因此在改进化学成分的同时,还需优化生产工艺,以保证产品的冲压性能。

  3 SPCC钢板生产工艺的优化

  3.1化学成分的优化

  由于铝镇静钢中不添加V、Nb、Ti等合金元素,因此为保证钢具有一定的强度,应加入少量的Mn;为获得{111}织构,钢中要保证有一定量的酸溶铝(Als),并严格控制N含量以减少成品板的时效性。并且应适当降低钢中的碳含量,保证钢中不存在尺寸较大的钙铝硅酸盐夹杂物和溶有铁、锰的A1203颗粒,以减少铸坯裂纹和夹杂物的数量,提高钢的纯净度。因此,化学成分设计应放硫、控硅、控氮、加铝,优化设计的SPCC钢板化学成分见表1。

  3.2热轧工艺的优化

  7热轧工艺对冷轧板性能的影响很大,终轧温度和卷取温度是最主要的影响因素。通过控制热轧工艺,就可以控制AlN的溶解与析出,这对于冷轧后形成饼状晶粒极为重要。在板坯加热过程中,AlN溶于奥氏体中,高温加热有利于其溶解。然而在冷却过程中AlN又会重新析出,如果热轧后急冷,会使AlN来不及析出,而在冷轧后的退火加热过程中析出,平行排列在冷轧纤维结构之间,当退火再结晶时由于沿轧制方向平行排列的AlN阻碍了晶粒沿厚度方向长大,从而形成伸长的饼形晶粒。在Ar。以上的高温终轧有利于A1N固溶,同时得到均匀的再结晶晶粒。但热轧钢卷经过高的卷取温度缓慢冷却下来时,会得到粗大的晶粒和粗大的渗碳体,在后续冷轧时粗大的晶粒和粗大的渗碳体被轧碎,而形成条状渗碳体,在冲压时产生断裂。

  因此生产SPCC钢板时,应采用高温加热、高温开轧、高温终轧和低温卷取的工艺。目的是让A1N在高温时固溶,在快速低温卷取中避免其析出,而在冷轧后退火时缓慢析出,以抑制不利织构而促进有利织构的形成。

3.3冷轧工艺的优化

  冷轧压下率是影响织构形成的主要因素,普通用低碳钢板的平均塑性应变比,.值随冷轧压下率的增加而提高,当压下率在70%~75%之间时,r出现峰值,因此冷轧压下率要保证控制在70%~75%,以利于产生有益的形变织构,为下一步退火产生高退火织构(高r值)创造条件,不同规格SPCC钢板的冷轧变形量见表2。

  此外,冷轧过程中应保证乳化液浓度,具有良好的润滑条件,减少带钢双面残油、残铁量;应保证轧辊工况良好,避免划伤带钢或产生辊印;应采用厚度自动控制系统和板形仪,以保证钢板板形。

  3.4退火工艺的优化

  优化前,由于升温速度较快,保温时间短,产品的晶粒较细,n、r值较低,为了提高产品性能,将热点温度下调,冷点温度适当提高,并重新制定了带罩冷却时间及减慢升温速度。缓慢加热使AlN在再结晶开始前充分析出,AIN质点对再结晶形核有阻碍作用,使驱动力较小的晶粒的形核受到抑制,驱动力大的{111)晶粒在形核竞争中占优势,从而加强了形核的选择性,得到很强的{111)组分,有利于产品的加工性能。

  3.5平整工艺的优化,

  平整工艺对钢板的成形性能也起到关键的作用,这是由于退火后钢中的碳、氮原子又通过扩散而将位错钉扎,这样冷轧退火后的钢板在拉伸变形时,会出现上下屈服点,即存在屈服平台。而有屈服平台的钢板在冲制零件时,当变形量在5%~15%时就会出现碳、氮原子与位错脱锚,产生滑移线,在冲压件表面留下难以掩饰的缺陷。为消除SPCC钢板在冲压过程中形成滑移线,必须在其生产过程中进行预变形处理,即在平整机上施以合适的小变形量,使碳、氮原子在此变形下与位错脱锚,即可消除屈服平台。

  4应用效果及产品性能分析

  生产工艺优化后,SPCC钢板的抗拉强度、屈服强度,屈强比较优化前降低,屈强比达0.6以下,伸长率达45%,r值为1.4~1.6,完全满足汽车用板标准的要求。优化前后,SPCC钢板力学性能对比见图1,金相组织对比见图2。

  由图2可见,优化前SPCC冷轧板金相组织为铁素体+珠光体等轴晶粒,晶粒尺寸10.1μm,晶粒度10级,优化后晶粒尺寸13.9μm,晶粒度为9级,比较均匀,这对深加工和性能都是有利的。

  工艺优化前后SPCC钢板的Φ2—45o取向分布函数(ODF)见图3。由图3可见,工艺优化后SPCC钢板的γ织构明显增强,即钢中与板面平行的{111)晶面增多,因此,r平均值增大,深冲性能也有所提高。这也是钢板成形性能改善的主要原因。

  5结语

  生产工艺优化后,唐钢SPCC钢板在河北长城、中兴汽车厂进行了3000多个汽车内板零部件的冲压试验,最大冲压深度达到200mm,最大冲压件尺寸为1.0mm×1540mm×1020mm,冲压性能和表面质量达到了其使用要求。目前,该类产品在唐钢已进入批量生产和销售阶段。

  [参考文献]

  [1]郭玮,褚建东,赵志毅,等.唐钢冷连轧低碳薄板深冲性能的研究[J].轧钢,2007,24(4)t11—15.

[整理编辑:中国测控网]
标签:  SPCc钢板[15]    工艺优化[4]    产品性能[2]
 
[ 论文搜索 ]  [ ]  [ 好友分享 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]  [ 返回顶部 ]

版权与免责声明:

①凡本网注明"来源:中国测控网"的所有作品,版权均属于中国测控网,转载请必须注明中国测控网 www.ck365.cn。违反者本网将追究相关法律责任。
②本网转载并注明自其它来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。
③如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

注册成为中国测控网会员

可以无需任何费用浏览专业技术文章

 
 
注册中国测控网会员以便浏览全文