由形成复相显微组织的钢制备扁钢产品的方法

摘要

本发明涉及这样一种方法，该方法允许较不费力地制备几何尺寸宽泛的高抗拉强度扁钢产品。为此，根据本发明，将形成复相显微组织并且含有下列成分(以重量％计)的钢铸造成厚度为1至4毫米的铸造带材，其中所述成分为：0.08％至0.11％的碳、1.00％至1.30％的锰、≤0.030％的磷、≤0.004％的硫、0.60％至0.80％的硅、≤0.05％的铝、≤0.0060％的氮、0.30％至0.80％的铬、0.060％至0.120％的钛，其余为铁和不可避免的杂质；在连续过程中将铸造带材在900℃至1100℃的最终热轧温度下在线热轧成厚度为0.5到3.2毫米的热轧带材，变形度大于20％；以及将热轧带材在550℃至620℃的卷绕温度下进行卷绕，从而得到最小抗拉强度Rm为800兆帕、最小断裂延伸率A80为10％的热轧带材。

说明书

本发明涉及一种由高抗拉强度的复相钢 制备扁钢产品(例如带材或金属板坯)的 方法。这种复相钢属于多相钢类。它们通常涉及这样的钢，所述钢的 性能取决于显微组织中相的类型、数量和排列。因此，其显微组织中 至少存在两相(例如，铁素体、马氏体、贝氏体)。结果，与传统钢 相比，它们具有优异的强度/成形性的组合。

由于下列特别的特征，多相钢尤其引起了汽车构造行业的极大 兴趣：因为多相钢具有高的强度，所以一方面它们允许使用较小的材 料厚度，从而同时也减轻了车辆重量；另一方面，在发生碰撞(撞击 行为)的情况下，提高了车身的安全性。因此，与由传统钢制备的车 身相比，整个车身的具有至少相等强度的多相钢允许减小由该多相钢 制备的部件的金属板厚度。

通常，多相钢在转炉炼钢机中熔融，并在连续铸造机上铸造成 扁坯或薄板坯，然后热轧成热轧带材并卷绕。在这种情况下，通过在 热轧后选择性地控制热轧带材的冷却以调节某些显微组织部分，可以 改变热轧带材的机械性能。此外，为了获得更小的金属板厚度，还可 以将热轧带材冷轧成冷轧带材(专利文献EP 0 910 675 B1、EP 0 966 547 B1、EP 1 169 486 B1、EP 1 319 725 B1、EP 1 398 390 A1)。

特别是涉及对包晶凝固的组合物进行铸造时，这种制备路线会 产生问题。在这些钢种的情况下，在连续铸造过程中存在产生纵向裂 纹的风险。这种纵向裂纹的出现会严重降低由扁铸坯或薄板坯制备的 热轧钢带的质量，从而使得它们变得无法使用。为了避免这种风险， 需要采用大量措施(例如，增加火焰处理)，这可能会致使这些钢种 的转化变得不经济。当铸造铝含量高的钢时，由于与粉末状助熔剂的 相互作用也会造成不利效果，因此，由这种钢制备的扁钢产品的质量 也受到了不利的影响。

由高抗拉强度多相钢制备扁钢产品的过程存在另一个问题：当 轧制这些钢时，必须施加高的轧制力。这种要求造成的后果是：一般 来说，采用目前普遍使用的生产机器，通常由所讨论类型的钢可能只 能制得一定宽度和厚度的高抗拉强度热轧带材，这已不能完全满足当 今汽车行业所需的要求。人们还需要足够宽且厚度较小的带材。此外， 在实践中已经表明，采用传统方法难以由多相钢制备强度大于800 兆帕的冷轧带材。

欧洲专利EP 1 072 689 B1(DE 600 09 611 T2)中提出了一种由 多相钢制备钢带的可供替换的方法。按照该已知的制备薄带钢的方 法，首先将钢熔体铸造成厚度为0.5至10毫米、特别是1至5毫米 的铸造带材，其中所述钢熔体含有(以重量％计)：0.05％至0.25％ 的碳；总计0.5％至3％的锰、铜和镍；总计0.1％至4％的硅和铝；总 计最多达0.1％的磷、锡、砷和锑；总计小于0.3％的钛、铌、钒、锆 和稀土金属；以及分别小于1％的铬、钼和钒；余量为铁和不可避免 的杂质。随后，以在线的方式将铸造带材一道或多道热轧成热轧带材， 变形度为25％至70％。在这种情况下，最终热轧温度高于Ar₃温度。 在热轧结束后，将得到的热轧带材在两个步骤中冷却。在第一冷却步 骤中，保持5℃/秒至100℃/秒的冷却速率直到温度达到400℃至550℃ 为止。然后将热轧带材在该温度下保持一定的停留时间，需要该停留 时间是为了允许残余奥氏体含量超过5％的钢发生贝氏体相变。在这 种情况下要避免形成珠光体。在停留足以获得所需显微组织的时间 后，通过开始第二冷却步骤来中断相变过程，其中，为了随后将热轧 带材在350℃以下的卷绕温度下卷绕成卷，将热轧带材的温度降到 400℃以下。

采用专利文献EP 1 072 689 B1中所述的方法，应该可以按照简 便的方式由多相钢制备具有贝氏体显微组织部分的热轧带材，所述热 轧带材具有TRIP特性(“TRIP”＝“相变诱导塑性(Transformation Induced Plasticity)”)。这种钢具有相对高的强度和良好的成形性。 然而，该强度对于许多应用来说是不够的，特别在汽车构造领域更是 如此。

因此，本发明的目的包括提供这样一种方法，该方法允许较不 费力地制备几何尺寸宽泛的高抗拉强度扁钢产品。

基于上述现有技术，通过这样的制备扁钢产品的方法来实现该 目的，其中，根据本发明，将形成复相显微组织并且含有下列成分(以 重量％计)的钢铸造成厚度为1至4毫米的铸造带材，其中所述成分 为：0.08％至0.11％的碳、1.00％至1.30％的锰、至多0.030％的磷、 至多0.004％的硫、0.60％至0.80％的硅、至多0.05％的铝、至多0.0060％ 的氮、0.30％至0.80％的铬、0.060％至0.120％的钛，其余为铁和不可 避免的杂质；其中在连续过程中将铸造带材在900℃至1100℃的最终 热轧温度下在线热轧成厚度为0.5到3.2毫米的热轧带材，变形度大 于20％；以及其中将热轧带材在550℃至620℃的卷绕温度下进行卷 绕，从而得到最小抗拉强度R_m为800兆帕、最小断裂延伸率A₈₀为 10％的热轧带材。

本发明利用了这样一种可能性，即，带材铸造法有可能将高抗 拉强度并且为包晶凝固的复相钢转化成热轧带材。由于在这种情况 下，所述铸造带材本身已经具有较小的厚度，因此为了制备具有较小 的厚度的扁钢产品(如汽车构造领域中尤具所需的那样)，在热轧该 钢带的过程中仅须保持相对较低的变形度。因此，使用根据本发明的 方法，通过指定铸造带材相应的初始厚度，就有可能毫无问题地制成 这样的热轧带材，该热轧带材具有最佳的特性分布并且最大厚度为 1.5毫米，而且由该热轧带材可以制备用于(例如)车辆支撑结构的 部件。

由于热轧过程中的变形度低，因此这种方法所需的轧制力小于 采用传统方法热轧扁坯或薄板坯所需的轧制力，从而使得可以使用根 据本发明的方法毫无问题地制得宽度较大的热轧带材，所述宽度显著 大于按照传统方式铸造的具有相同强度和厚度的热轧带材的宽度。由 此，本发明允许可靠地制备这样的高抗拉强度的热轧带材，所述热轧 带材由其组成如本发明所述和加工的复相钢构成，并且其宽度大于 1200毫米，特别是大于1600毫米。

除了上述优点以外，根据本发明将带材铸造方法用于转化高抗 拉强度钢(该高抗拉强度钢属于根据本发明设计的类型)的这种应用， 由于所述高抗拉强度钢的特性和针对该方法而定的工艺参数(例如， 热轧最终温度、冷却温度、卷绕温度)以及考虑到凝固行为，所以还 提供了可以可靠地铸造根据本发明所加工的这类关键的钢组成的可 能性。因此，与传统的制备方法相比，铸造带材非常快速的凝固(这 是带材铸造法的特征)导致出现心部偏析的风险大幅降低，其结果是， 根据本发明制备的热轧带材在其横截面和长度上具有特别均匀的特 性分布和显微组织。

根据本发明的方法的另一个独特优点为：根据本发明制备的热 轧带材具有至少800兆帕的高强度，而无需在热轧结束和卷绕之间另 外对热轧带材进行特殊的冷却循环，在(例如)专利文献EP 1 072 689 B1中规定，为了满足中断冷却的需要，在热轧结束和卷绕之间必须 维持该冷却循环。在实施根据本发明的方法时，只需确保热轧在限定 得相对较窄的温度窗中终止、以及确保卷绕在精确限定的温度范围内 进行。在此之间发生单步冷却。

根据本发明的方法的又一个优点为：基于单一的钢分析，通过 改变冷却和轧制条件，能够实现根据本发明制备的带材的机械性能范 围的扩展。

根据本发明制备的热轧带材尤其适合于随后转化成冷轧带材。 因此，本发明的一个实用的实施方案为将所述热轧带材冷轧成厚度为 0.5至1.4毫米、特别是0.7毫米到至多1.3毫米的冷轧带材作好了准 备，而这正是构造车体所需要的。为了消除冷轧过程中出现的凝固， 可以在750℃至850℃的退火温度下对所述冷轧带材进行退火处理。 对于按照该方式由根据本发明制备的热轧带材而制成的冷轧带材来 说，能够可靠地保证最小抗拉强度为800兆帕。同时能够可靠地保证 冷轧带材的最小断裂延伸率A₅₀为10％。

按照本发明的另一个有利的实施方案，按照本身已知的方式为 冷轧带材设置金属涂层(例如，该金属涂层可以是锌涂层)。

下面基于示例性实施方案对本发明进行详细描述。

在为验证本发明的效果而进行的试验中，将根据本发明设计的、 具有表1所示组成的两种钢A和B熔融，在双辊铸造机中分别铸造 成1.6毫米厚的铸造带材。

表1(数据以重量％计)

 C   Mn     P     S     Si     Al     N     Cr     Ti     A  0.09   1.17     0.005     0.003     0.71     0.019     0.0043     0.68     0.065     B  0.09   1.16     0.006     0.003     0.71     0.017     0.0047     0.68     0.089

在铸造带材之后，在最终热轧温度WET下将由钢A和B铸造 的带材立即在线热轧成1.25毫米厚的热轧带材。随后，将在每种情 况下得到的热轧带材立即在冷却步骤中冷却到卷绕温度HT，并进行 卷绕。在卷绕后，在每种情况下由钢A和B制备的热轧带材都具有 一定的抗拉强度R_m和断裂延伸率A₈₀，它们与制备过程中在每种情 况下所保持的最终热轧温度WET和卷绕温度HT都显示在表2中。

表2

    钢     WET[℃]     HT[℃]   Rm[MPa]     A₈₀[％]     A     1000     580   836     11.0     B     1030     615   813     11.7

将由钢B制备的热轧带材在卷绕和酸洗后，冷轧成0.7毫米厚 的冷轧带材，并在800℃的退火温度下进行在线退火，从而使该带材 重结晶。

采用上述方法得到的冷轧带材的抗拉强度R_m为838兆帕、断裂 延伸率A₅₀为15.4％。