抗拉强度为370MPa级高表面质量汽车用热轧酸洗钢及生产方法

摘要

抗拉强度为370MPa级高表面质量汽车用热轧酸洗钢，其组分及wt%为：C：0.050～0.080%，Si≤0.10%，Mn：0.400～0.700%，P≤0.025%，S≤0.008%，Als：0.015～0.045%；生产方法：常规冶炼并连铸成坯；对铸坯加热；热轧；卷取；层流冷却；酸洗工艺。本发明利用冷轧酸轧联机生产线的富余产能生产汽车用热轧酸洗钢，利用五机架的最后一个机架对酸洗钢的表面粗糙度进行控制，使产品的表面粗糙度在0.8~1.5μm，具有良好的延展性、冷冲压成形性、焊接性以及冷弯性，且钢板的化学成分和机械性能稳定，吨钢生产成本降低不低于15%，完全满足汽车用热轧酸洗钢的高标准制造要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车板及其生产方法，具体地属于一种抗拉强度370MPa级高表面质量汽车用热轧酸洗钢及生产方法。

背景技术

随着钢铁工业产能整体过剩的不断加剧，低成本制造产品越来越受到钢铁行业的重视；而另一方面汽车工业却在飞速发展，汽车用钢的需求越来越大，行业的竞争也越来越激烈，因此对材料成本的控制就至关重要。钢铁工业与汽车工业的发展现状，进一步促进了汽车用热轧酸洗钢的应用与发展。

汽车用热轧酸洗钢厚度一般在2.0~ 6.0 mm的范围，要求高表面质量，以便满足汽车对钢铁材料的严格标准，要求在带钢的表面不得有气泡、裂纹、结疤、折叠和夹杂等对使用有害的缺陷，也不得有超过带钢厚度公差之半的影响带钢成形性能的缺陷，比如划伤、压痕、麻点、辊印等缺陷。汽车用热轧酸洗钢在乘用车中主用用于底盘系统中的大梁、副梁、前桥、后桥；车轮系统中的轮毂、轮辐；车身系统中的结构件及安全件；座椅系统中的受力结构件及安全件、总计一台乘用车酸洗钢用量约100kg。而商用车的驾驶室安全结构件、车厢底板等都使用热轧酸洗钢材料，总计一台商用车酸洗钢用量约16kg。

汽车用热轧酸洗钢的特点如下：与热轧普板相比，汽车用热轧酸洗钢有以下几个优点：一是高表面质量，因为去除了带钢表面的氧化铁皮，带钢表面质量得到改善，提高了材料的焊接性能与涂覆性能，且明显提高了带钢的外观效果，是理想的汽车结构件材料；二是高尺寸精度，汽车用热轧酸洗钢经平整工艺后，其板型得到优化，从而减少了带钢平直度差的缺陷。与冷轧普板相比，在保证带钢表面质量使用要求的前提下，汽车用热轧酸洗钢“以热代冷”能为钢厂降低生产成本、为用户降低采购成本。

在国内外有些大型钢铁企业拥有专业的连续式热轧酸洗钢生产线，而有些钢铁企业只拥有推拉式热轧酸洗钢生产线，也有些企业没有热轧酸洗钢生产线，只能外委生产热轧酸洗钢。连续式热轧酸洗钢生产线生产汽车用热轧酸洗钢质量有保证，但是设备投入成本太高；推拉式热轧酸洗钢生产线与外委生产热轧酸洗钢虽然成本降低了，质量却得不到保障，尤其是生产有高表面质量要求的汽车用热轧酸洗钢没有保障。这些产线还有一个共同的特点，就是没有平整机这道工序，导致酸洗钢表面粗糙度无法控制，而汽车用热轧酸洗钢对表面粗糙度有严格的要求，以便满足材料的冲压成形工艺及表面涂装工艺。本发明克服了这些不足，利用冷轧酸轧联机生产线的富余产能生产汽车用热轧酸洗钢，利用五机架的最后一个机架对酸洗钢的表面粗糙度进行控制，使产品的表面粗糙度在一个合理的范围内，达到一个高表面质量标准，满足汽车用热轧酸洗钢的使用要求。

经初步检索，中国专利申请号为201210298259.X的文献，公开了一种厚度≤ 1.8mm汽车用薄规格热轧酸洗钢的生产方法，其采用薄规格CSP工艺生产，钢的化学成分按重量百分数含量为：C0.04~0.07%，Si0.10~0.30%， Mn0.60~1.30%，P ≤0.025%，S ≤0.012%，Ti0.02~0.04%，Als0.010~0.030% ；薄板坯生产厚度≤1.8mm。抗拉强度≥400MPa。生产步骤：铁水脱硫、炉冶炼并合金化处理；钢包炉处理；连铸连轧；高压水除磷，压力控制在25~35MPa ；控制轧制、层流冷却、卷取、酸洗、平整，控制平整延伸率不超过2% ；精整， 采用静电涂油。其存在的不足：由于CSP产线的特点，限制了轧钢的压缩比且钢质成分范围狭窄，生产的钢板板型、表面质量、力学性能较常规热连轧产品要差，不能满足高表面质量汽车用热轧酸洗钢的要求。

中国专利申请号为201310731354.9的文献，公开了一种 380MPa 级单面搪瓷用高强度深冲热轧酸洗钢板，其化学成分质量百分比为 ：Mn0.35-0.65%、 Als0.015-0.045%、 Ti ： 0.030-0.060%、 S ：0.008-0.016%、 C ≤ 0.018%、Si ≤0.05%、P ≤0.020%、N ≤0.006%。实例钢的钢的屈服强度≥380MP， 延伸率35%以上，本发明配合控制轧制和控制冷却技术生产的搪瓷经湿法或静电单面搪瓷工艺制作的搪瓷制品无鳞爆，且密着性能良好，满足2万次1～9bar冷水循环水压疲劳试验。其存在的不足：该钢生产成本较高，Ti含量较大，钢板的力学性能却较低，属于搪瓷钢的生产范畴，不能代替高表面质量汽车用热轧酸洗钢使用。

发明内容

本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种在保证钢板强度及使用性能的前提下，钢板表面粗糙度在0.8~1.5μm，且生产成本降低不低于15%的抗拉强度为370MPa级高表面质量汽车用热轧酸洗钢及生产方法。

实现上述目的的技术措施：

抗拉强度为370MPa级高表面质量汽车用热轧酸洗钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.050～0.080%，Si≤0.10%，Mn：0.400～0.700%，P≤0.025%，S≤0.008%，Als：0.015～0.045%，其余为铁及不可避免的杂质；表面粗糙度：Ra：0.8～1.5μm。

其在于：C：0.050～0.065%，Mn：0.400～0.550%。

其在于：Als：0.038～0.045%。

生产抗拉强度370MPa级高表面质量汽车用热轧酸洗钢的方法，其步骤：

1）按照组分及重量百分比含量为：C：0.050～0.080%，Si≤0.10%，Mn：0.400～0.700%，P≤0.025%，S≤0.008%，Als：0.015～0.045%，其余为铁及不可避免的杂质进行常规冶炼并连铸成坯；

2）对铸坯加热，加热温度为1260~1300℃；

3）进行热轧，并控制粗轧出口温度在1050~1100℃，精轧终轧温度在840~880℃；

4）进行卷取，控制卷取温度在600~640℃；

5）进行层流冷却，采用前段式冷却，并控制冷却速度不低于22℃/s；

6）进行酸洗工艺

a、进行开卷并矫直；

b、采取延伸率控制模式进行拉矫，延伸率控制在0.8～1.8%；

采用三个酸洗槽酸轧联机进行酸洗，其中要求：1#酸洗槽：总酸浓度在170～190g/L酸洗液 ，Fe浓度在110～130g/L酸洗液，自由酸的浓度在30～50g/L酸洗液，温度酸洗温度在75～90℃；2#酸洗槽：总酸浓度在170～190g/L酸洗液 ，Fe浓度在80～100g/L酸洗液，自由酸的浓度在80～100g/L酸洗液，酸死温度在75～90℃；3#酸洗槽：总酸浓度在170～190g/L酸洗液，Fe浓度在30～50g/L酸洗液，自由酸的浓度在140～160g/L酸洗液，温度在75～90℃；在每个酸洗槽内按照12～14g/L酸洗液加入缓蚀剂；并控制总的酸洗时间不超过20秒；

c、进行漂洗，漂洗槽采用四级梯级式槽体 , 并用逆流喷洗的方式漂洗，并控制漂洗段的PH值不低于4.5，电导率不超过60μs/cm：并在漂洗槽内按照12～14g/L酸洗液加入缓蚀剂；

d、进行烘干，利用压缩空气将积存在钢带两边的残液向钢带的外侧吹刷，并控制干燥温度在110～130℃；

e、进行冷轧平整，平整率设为1.0～3.0%，平整辊Ra为1.5～2.5μm；并使测厚仪全程投入使用；

f、进行常规静电涂油。

本发明中各元素及主要工艺的作用及机理

碳：碳元素是低碳钢中最经济的强化元素，但含量过高降低了钢的塑性和冲击韧性，恶化冷成型性和焊接性能。碳当量的增加还使钢板的冷弯性能的合格率降低。因此需要在保证强度的前提下，尽量的降低碳的含量。所以，根据实际需要将其含量限定在0.050～0.080%的范围。

硅：硅是廉价而有效的钢液脱氧元素。但是其含量超过0.300%，则会恶化热轧钢板的表面质量，进而影响酸洗钢的表面质量，对于高表面质量汽车用热轧酸洗钢尤其不利。所以，将其含量限定在0.100%以下范围。

锰：锰是提高强度和韧性最有效的元素，锰能够扩大奥氏体区，可改善钢的强度-延伸平衡性。但是过高的Mn含量会对钢的延展性和冲击性能产生严重的影响。鉴于此，将其含量限定在0.400～0.700%范围。

磷：磷是可以提高钢的强度的元素，但是降低了钢的塑性，也对焊接性能不利，并增加焊接开裂的敏感性，因此，在汽车用热轧酸洗钢中是一种有害的元素，应尽可能降低磷在钢中的含量。且磷易引起铸坯中心偏析，引起冷弯成形性能、韧性发生恶化，因此，设定其含量上限为0.025%。

硫：硫是非常有害的元素。钢中的硫主要以(Mn、Fe)S夹杂的形式存在于钢中，这种硫化物夹杂对钢的冲击韧性、冷弯性能、塑性等是十分不利的，并造成钢板性能的各向异性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越好。基于对钢板冷弯成形工艺和制造成本的考虑，拟将钢中硫含量控制在0.008%以下。

铝：铝是为了脱氧而添加的，当Als含量不足0.010%时，不能发挥其效果；另一方面，铝影响钢的焊接性能，添加多量的铝容易形成氧化铝团块。因此，Als含量限定在0.015～0.045%范围。

本发明中，酸洗及平整工艺就是在没有没有热轧连续式酸洗生产线的情况下，利用酸轧联机的富余产能进行，有效的利用了设备能力，增加了经济效益。

本发明整个酸洗钢在酸轧联机生产的工序为：开卷→矫直→切头切尾→焊接→拉矫→酸洗（加缓蚀剂）→漂洗（加缓蚀剂）→烘干→剪边→平整→卷取→精整→涂油→酸洗成品。

在本发明中，之所以在酸洗及漂洗槽中加入缓蚀剂，目的在于防止带钢在酸液及漂洗中停留时间过长而产生过酸洗情况，从而获得表面质量优良的热轧酸洗钢带，以满足不断要求高质量的汽车工业的发展需求。

本发明与现有技术相比，其具有良好的延展性能、冷冲压成形性能、焊接性能以及冷弯性能良好，且钢板的化学成分和机械性能稳定，冷冲压成形性能良好，并拥有高表面质量，即表面粗糙度在0.8~1.5μm，且吨钢生产成本降低不低于15%，完全能够满足汽车用热轧酸洗钢的高标准制造要求。其试制的汽车的纵梁与前纵梁后外板，经对制造成的零部件进行试验，发现零件的涂装性能、尺寸精度、焊接性能等检测结果均符该汽车企业的标准要求。

附图说明

附图1为本发明的金相组织结构图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的组分取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的酸洗前主要工艺参数取值列表；

表3为本发明各实施例及对比例的酸洗及漂洗工艺参数取值列表；

表4为本发明各实施例及对比例性能检测结果列表。

本发明各实施例均按照以下步骤生产：

1）按照组分及重量百分比含量为：C：0.050～0.080%，Si≤0.10%，Mn：0.400～0.700%，P≤0.025%，S≤0.008%，Als：0.015～0.045%，其余为铁及不可避免的杂质进行常规冶炼并连铸成坯；

2）对铸坯加热，加热温度为1260~1300℃；

3）进行热轧，并控制粗轧出口温度在1050~1100℃，精轧终轧温度在840~880℃；

4）进行卷取，控制卷取温度在600~640℃；

5）进行层流冷却，采用前段式冷却，并控制冷却速度不低于22℃/s；

6）进行酸洗工艺

a、进行开卷并矫直；

b、采取延伸率控制模式进行拉矫，延伸率控制在0.8～1.8%；

采用三个酸洗槽酸轧联机进行酸洗，其中要求：1#酸洗槽：总酸浓度在170～190g/L酸洗液 ，Fe浓度在110～130g/L酸洗液，自由酸的浓度在30～50g/L酸洗液，温度酸洗温度在75～90℃；2#酸洗槽：总酸浓度在170～190g/L酸洗液 ，Fe浓度在80～100g/L酸洗液，自由酸的浓度在80～100g/L酸洗液，酸死温度在75～90℃；3#酸洗槽：总酸浓度在170～190g/L酸洗液，Fe浓度在30～50g/L酸洗液，自由酸的浓度在140～160g/L酸洗液，温度在75～90℃；在每个酸洗槽内按照12～14g/L酸洗液加入缓蚀剂；并控制总的酸洗时间不超过20秒；

c、进行漂洗，漂洗槽采用四级梯级式槽体 , 并用逆流喷洗的方式漂洗，并控制漂洗段的PH值不低于4.5，电导率不超过60μs/cm：并在漂洗槽内按照12～14g/L酸洗液加入缓蚀剂；

d、进行烘干，利用压缩空气将积存在钢带两边的残液向钢带的外侧吹刷，并控制干燥温度在110～130℃；

e、进行冷轧平整，平整率设为1.0～3.0%，平整辊Ra为1.5～2.5μm；并使测厚仪全程投入使用；

f、进行常规静电涂油。

表1 本发明各实施例及对比例钢的化学成分取值列表（wt.%）

表2 本发明各实施例及对比例的酸洗前主要工艺参数取值列表

表3 本发明各实施例及对比例的酸洗及漂洗、烘干工艺参数取值列表

注：表3中l为每升酸洗液；漂洗介质为冷凝水或脱盐水；烘干采用压缩空气。

表4 本发明各实施例及对比例产品的性能检测结果列表

从表4中可以获知，本发明钢主要是2.0mm以上常用规格的汽车用热轧酸洗钢）由于具有良好的综合力学性能，抗拉强度适中，可以替代同级别的冷轧产品，在汽车上广泛应用，从而降低汽车制造成本，提高效益。经统计，吨钢成本平均比现有技术降低15.6%。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。