一种成形后无横向条纹缺陷的冷轧IF钢及其生产方法与流程

一种成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢及其生产方法
技术领域
1.本发明属于冷轧汽车用钢技术领域，具体涉及一种成形后无横向条纹的冷轧if钢的制造方法。


背景技术：

2.if钢成形性能优良，在客户处被大量使用生产汽车外板，目前汽车主机厂逐步推进2c1b免中涂工艺，导致钢板成形后的缺陷不容易被漆膜覆盖。if钢在经过冲压变形后会出现横向的不规则条纹缺陷，缺陷间距约1.5mm，涂装后会导致长波、短波、鲜艳性指标不合格，如何控制if钢成形后的横向条纹缺陷，从而满足主机厂对成形后if钢表面质量的要求成为目前各个钢厂研究的重点。
3.例如，中国专利申请号为201810664759.8，申请公开日为2018年11月02日，公开了一种改善冲压成形的if各向同性钢及其制造方法，if各向同性钢由以下重量百分比的成分组成：c：0.0012～0.0026％，si：≤0.026％，mn：0.28～0.52％，p：≤0.015％，s：≤0.010％，al：0.042～0.082％，ti：0.046～0.066％，n：≤0.0030％，其余为fe和不可避免的杂质；该if各向同性钢在后续热轧、冷轧、连退、平整与拉挢生产工艺中，控制卷取温度580～620℃，冷轧压下率85～95％，退火温度708～742℃，平整延伸率1.0～2.0％+拉矫延伸率0.03～0.10％，获得表面粗糙度ra为0.36～0.56μm，峰值数pc≥126，硬度为95～110hv，塑性应变比r90值≥1.8，加工硬化指数n90值≥0.18，
△
r值≤0.20的if各向同性钢。但是，该方法添加了过多的mn会导致产品强度较高，同时导致产品成本的上升。同时该方法生产出来的钢板粗糙度在0.36～0.56μm之间，不能满足大部分主机厂对粗糙度要求的≥0.6um要求。且对过剩ti含量并未要求，按照其添加的优先ti含量上限计算其过剩ti含量可能超过0.04wt％以上，过多的过剩ti会导致晶粒粗大从而引起冲压横纹缺陷的产生。
4.中国专利申请号为201110031863.1，申请公开日为2011年8月17日，公开了一种控制ti-if钢表面成形纹缺陷的方法，该ti-if钢生产工艺为冶炼
→
连铸
→
板坯加热
→
热连轧
→
卷取
→
酸连轧
→
连续退火
→
平整
→
卷取
→
成品。成分设计：c：0.0015～0.0050％，si≤0.03％，mn：0.05～0.25％，p≤0.02％，s≤0.02％，alt：0.005～0.07％，ti：0.05～0.12％，n≤0.007％，余量为fe。轧制工艺：板坯加热温度1200～1300℃，终轧温度为890～920℃，卷取温度为640～700℃，酸轧压下率70～80％，退火温度760～850℃。该ti-if钢通过合理匹配化学成分及热轧工艺，在得到优良深冲性能的前提下，保证板材冲压后不出现成形纹缺陷。但是工艺采用较高的出炉温度，会导致产品表面质量变差，且较高的出炉温度会导致能耗较高，同时也会导致成本升高、力学性能的降低。同时其ti含量要求在0.05～0.12％之间，同样未对过剩ti提出要求，按照其添加的ti含量计算其过剩ti极易超过0.035wt％，进而导致热轧组织粗大遗传到成品组织引起冲压横纹缺陷。
5.中国专利申请号为202010189254.8，申请公开日为2020年6月30日，公开了一种改善汽车外板表面质量的热轧工艺方法，该方法板坯加热炉加热到1200～1240℃，成品带钢卷取温度710～750℃；该方法制备的热轧带钢，完成冷轧之后的成品带钢冲压打磨时，表面
无纵向条纹缺陷；带钢断面的金相检查，没有发现未再结晶层。该方法通过较高的出炉温度与较高的终轧温度改善了热轧组织边部与芯部不均匀问题，解决了因成品因表层存在未回复再结晶导致的纵向条纹缺陷。但是该方法提出的方法解决的是因钢板表层存在未回复再结晶导致的纵向条纹缺陷，对冲压成型后的横向条纹缺陷消除效果并未提到。且采用较高的出炉温度会导致钢板表面质量表差，综合力学性能下降。
6.因此，亟需寻求一种成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢外板及其生产方法。


技术实现要素：

7.1、要解决的问题
8.本发明的目的在于提供一种成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢外板及其生产方法，解决了钢板在冲压变形后出现的横向条纹缺陷，从而满足主机厂对冲压后钢板表面质量的要求。
9.2、技术方案
10.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
11.本发明旨在提供一种成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢，其主要化学成分质量百分数为：c：0.0002～0.002wt％，si：≤0.030wt％，mn：0.09～0.13wt％，als：0.015～0.050wt％，p≤0.015wt％、s≤0.015wt％、n≤0.004wt％，ti：0.04～0.060wt％。单ti-if钢通过添加ti使固溶体中的间隙原子(c、n)得以清除，得到纯净的铁素体，从而消除间隙原子的不利影响。过剩ti定义为总添加的ti含量减去有效ti含量，有效ti含量为ti与c、n、s结合的含量，有效ti含量＝(48/14)n+(48/32)s+(48/12)c，对于过剩ti要求控制在0.015～0.035wt％，余量为fe。
12.c：最有效的强化元素，是最经济且强化作用最强的元素。当c含量较低时，其成形性与焊接性能较好；微量的固溶碳可增强晶界强度，改善二次加工脆性，碳含量过高不利于成形性能。本发明中，c含量为0.0002～0.002wt％。
13.si：在钢中有较强的强化作用，但si易形成氧化物，不利于酸洗以及退火后表面容易形成氧化色，还降低钢板的涂镀性，因此本发明添加少量的si或不添加si，其上限控制在0.03wt％。
14.mn：在钢中起固溶强化作用(溶入钢中的mn造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金钢的强度与硬度增加)，同时降低钢的屈强比(韧性和塑性)；另外与钢中的s作用，防止钢的热脆产生。在本专利中mn主要与s发生作用，防止钢的热脆产生，同时起固溶强化作用，其上限控制在0.130％。
15.als：al在钢中主要起脱氧作用，同时al还可形成aln析出，起到一定的细化晶粒的作用。少量al的存在，保证强度性能的前提下，可使钢的延性提高。但是al含量过高，结晶器容易堵塞，同时铸坯容易产生裂纹等缺陷，还增加成本。所以本发明al重量百分比含量控制在0.015％～0.050％。
16.p：为钢中不可避免的有害杂质，对钢的冲压性能、冷脆性、二次加工脆性等均有不良影响，应严格控制钢中的p含量。
17.s：为钢中不可避免的有害杂质，对钢的各向同性、热脆性、冲压性能、冷弯性、翻边成形性能等有不利影响，严格控制钢中的s含量将增加钢的冶炼成本，因此本发明中将s含
量上限控制在0.015％。
18.n：n主要造成屈服效应和应变时效，为有害杂质，应该严格控制n含量的上线，本发明将n控制的上限在0.004wt％。
19.ti：ti使固溶体中的间隙原子(c、n)得以清除，得到纯净的铁素体，从而消除间隙原子的不利影响。
20.过剩钛：过剩ti较低时产品的力学性能特别是r值将会变差，因此过剩ti最低要保证≥0.015wt％，但是当过剩钛含量继续增多，会导致热轧晶粒尺寸增大，在0.04wt％左右时，有最大的热轧晶粒尺寸，进而在随后的轧制与退火过程中遗传导致成品晶粒尺寸较大，当过剩ti＞0.04wt％后，热轧晶粒尺寸会变细小，但过多添加ti是会导致成本过高，且过多的微合金添加会导致产品回复再结晶温度升高，成品的性能和表面质量也会降低，因此过剩ti要求控制在0.015～0.035wt％。
21.余量为fe及不可避免的杂质元素，杂质元素在不增加额外成本的基础上越少越好。
22.本发明采用上述的化学成分，生产制造工艺流程为：
23.冶炼
→
连铸和热轧
→
卷取
→
酸洗冷轧
→
连续退火
→
平整
→
成品。
24.本发明采用以上化学成分和工艺流程生产成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢外板，具体实施方式如下：
25.(1)冶炼与连铸：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼，获得目标钢水；采用连铸生产铸坯，钢水在结晶器作用下，成形并迅速凝固结晶，形成板坯；
26.(2)铸坯热连轧：对连铸板坯进行热轧，得到热轧板坯；热轧过程中，加热温度控制在1160～1200℃，低温加热工艺能够保障if钢热轧后产生粗大的第二相粒子和细小的铁素体晶粒，从而促使在随后的冷轧和退火过程中产生较强且分布均匀的γ再结晶织构，进而提高冲压性能。终轧温度控制在920020℃，过低的终轧温度容易导致产品进入两相区轧制，从而出现边部组织的分层现象。终轧温度过高会导致组织粗化，导致成品组织粗大进而引起横纹的产生。对热轧板坯进行卷取，得到热轧钢卷；卷取温度控制根据过剩ti含量不同采取阶梯控制，当过剩ti含量在0.015～0.02wt％时，卷取温度控制在660～680℃，当过剩ti含量在0.02～0.03wt％时，卷取温度控制在640～660℃在之间，当过剩ti含量在0.03～0.035wt％时，卷取温度控制在620～640℃之间。
27.卷取温度是控制碳化物析出的一个影响因素，卷取温度升高，再结晶温度下降，r提高。适降低卷取温度，有利于析出物细化，抑制晶粒长大。较低的卷取温度同时可改善热轧边部组织粗化现象，改善成品组织均匀性。但是卷取温度过低会导致成品成形性能的降低，因此需根据过剩ti含量的不同控制卷取温度，保持组织控制在稳定的范围内。
28.(3)酸洗冷轧：采用常规酸洗工艺，充分去除带钢表面的氧化铁皮，然后冷轧至成品所需厚度规格，冷轧压下率控制在65～85％，采用较低的酸轧压下率使表层剪切织构比例降低，同时较低酸轧压下率在随后的退火过程中因储存能较低，晶粒长大的驱动力减少，成品组织晶粒更为细小；
29.(4)连续退火：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，控制退火温度为760～800℃，退火速度≥200m/min；
30.(5)平整：平整采用的轧辊粗糙度控制在1.6～2.5μm之间，平整延伸率控制为1.0
～1.4％，平整后得到所需钢板。
31.3、有益效果
32.相比于现有技术，本发明的方法使用以来，取得以下实施效果：
33.采用本发明生产出来的产品成品热轧组织边部无分层粗化现象，成品组织细小均匀，力学性能良好，成形后采用bup600进行5％模拟变形后用油石打磨无横纹缺陷，对比正常工艺卷进行5％模拟变形后用油石打磨横纹缺陷明显。
附图说明
34.图1为实施例1中无横纹缺陷的冷轧if钢；
35.图2为对比例中存在横纹缺陷的冷轧if钢；
36.图3为实施例1中产品组织微观图；
37.图4为实施例2中产品组织微观图；
38.图5为实施例3中产品组织微观图；
39.图6为对比例中产品组织微观图。
具体实施方式
40.下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述，但它们不对本发明构成限定。
41.实施例1
42.本实施例提供一种成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢外板及其制造方法，该外板的化学成分(质量百分比)为：c：0.0013wt％，mn：0.108wt％，si：0.0025wt％，p：0.008wt％，s：0.0076wt％，al：0.045wt％，n：0.0031wt％，ti：0.045wt％，过剩ti：0.018wt％余量为fe和不可避免的杂质。
43.该产品生产方法包括如下工艺流程：冶炼
→
连铸
→
热轧
→
酸洗冷轧
→
连续退火
→
平整
→
成品，具体工艺参数为：按上述成分进行转炉冶炼，并连铸成230mm厚的板坯，然后将板坯加热至1180℃进行热轧，热轧终轧温度为920℃，终轧后快速冷却，卷取温度为675℃，热轧卷厚度为4.0mm，然后进行酸洗冷轧，冷轧压下率为82.5％，冷轧轧至目标厚度0.7mm，退火温度为790℃，退火速度221m/min，轧辊粗糙度1.8um，平整延伸率为1.2％。
44.得到的产品组织如图3所示，组织细小均匀，晶粒度评级9.0，成形后打磨无横向条纹缺陷如图1所示，其屈服强度为152mpa，抗拉强度299mpa，延伸率46％，n值0.24、r90为3.0。
45.实施例2
46.本实施例提供一种成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢外板及其制造方法，该外板的化学成分(质量百分比)为：c：0.0014％，mn：0.104％，si：0.0031％，p：0.011％，s：0.0063％，al：0.043％，n：0.0021wt％，ti：0.045wt％，过剩ti：0.023wt％，余量为fe和不可避免的杂质。
47.该产品生产方法包括如下工艺流程：冶炼
→
连铸
→
热轧
→
酸洗冷轧
→
连续退火
→
平整
→
成品，具体工艺参数为：按上述成分进行转炉冶炼，并连铸成230mm厚的板坯，然后将板坯加热至1185℃进行热轧，热轧终轧温度为922℃，终轧后快速冷却，卷取温度为653℃，
热轧卷厚度为3.4mm，然后进行酸洗冷轧，冷轧压下率为79.9％，冷轧轧至目标厚度0.65mm，退火温度为790℃，退火速度201m/min，轧辊粗糙度2.0um，平整延伸率为1.1％。
48.得到的产品组织如图4所示，组织细小均匀，晶粒度评级9.0，成形后打磨无横向条纹缺陷，其屈服强度为144mpa，抗拉强度289mpa，延伸率47％，n值0.24、r90为2.9。
49.实施例3
50.本实施例提供一种成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢外板及其制造方法，该外板的化学成分(质量百分比)为：c：0.0015％，mn：0.111％，si：0.0031％，p：0.012％，s：0.0075％，al：0.042％，n：0.0016wt％，ti：0.056wt％，过剩ti：0.033wt％，余量为fe和不可避免的杂质。
51.该产品生产方法包括如下工艺流程：冶炼
→
连铸
→
热轧
→
酸洗冷轧
→
连续退火
→
平整
→
成品，具体工艺参数为：按上述成分进行转炉冶炼，并连铸成230mm厚的板坯，然后将板坯加热至1198℃进行热轧，热轧终轧温度为918℃，终轧后快速冷却，卷取温度为632℃，热轧卷厚度为2.8mm，然后进行酸洗冷轧，冷轧压下率为76.8％，冷轧轧至目标厚度0.65mm，退火温度为780℃，退火速度235m/min，轧辊粗糙度2.5um，平整延伸率为1.0％。
52.得到的产品组织如图5所示，成形后打磨无横向条纹缺陷，组织细小均匀，晶粒度评级9.0，其屈服强度为139mpa，抗拉强度287mpa，延伸率49％，n值0.24、r90为2.7。
53.对比例
54.本对比例化学成分(质量百分比)为：c：0.0014％，mn：0.109％，si：0.0031％，p：0.011％，s：0.0045％，al：0.045％，n：0.0024wt％，ti：0.064wt％，过剩ti：0.043wt％，余量为fe和不可避免的杂质。
55.该产品生产方法包括如下工艺流程：冶炼
→
连铸
→
热轧
→
酸洗冷轧
→
连续退火
→
平整
→
成品，具体工艺参数为：按上述成分进行转炉冶炼，并连铸成230mm厚的板坯，然后将板坯加热至1235℃进行热轧，热轧终轧温度为915℃，终轧后快速冷却，卷取温度为700℃，热轧卷厚度为3.2mm，然后进行酸洗冷轧，冷轧压下率为80％，冷轧轧至目标厚度0.65mm，退火温度为820℃，退火速度185m/min，轧辊粗糙度2.5um，平整延伸率为0.8％。
56.得到的产品组织如图6所示，成形后打磨横向条纹缺陷严重如图2所示，组织粗大，晶粒度评级8.0，其屈服强度为131mpa，抗拉强度281mpa，延伸率46％，n值0.24、r90为2.6。
57.上述实施方式对本发明的目的、实施效果进行了详细阐述，所应理解的是，上述实施方式仅是本发明的具体实施方式，本发明并不受上述方式的限制，凡在本发明的精神和原则之内，或采用了本发明的技术构思和技术方案进行的各种修改、等同替换、改进等，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢，其特征在于：if钢的主要化学组成及其质量百分数为：c：0.0002～0.002wt％，si：≤0.030wt％，mn：0.09～0.13wt％，als：0.015～0.050wt％，p≤0.015wt％、s≤0.015wt％、n≤0.004wt％，ti：0.04～0.060wt％，其余为fe；其中，过剩ti含量为0.015～0.035wt％。2.一种权利要求1所述的成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢的生产方法，其特征在于：步骤为：(1)冶炼；(2)连铸；(3)热轧；(4)卷取：当过剩ti含量在0.015～0.02wt％时，卷取温度控制在660～680℃；当过剩ti含量在0.02～0.03wt％时，卷取温度控制在640～660℃；当过剩ti含量在0.03～0.035wt％时，卷取温度控制在620～640℃；(5)酸洗冷轧；(6)连续退火；(7)平整。3.根据权利要求2所述的成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢的生产方法，其特征在于：步骤(3)，热轧过程中，加热温度控制在1160～1200℃。4.根据权利要求2或3所述的成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢的生产方法，其特征在于：步骤(3)，热轧过程中，终轧温度控制在920
±
20℃。5.根据权利要求2所述的成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢的生产方法，其特征在于：步骤(5)，采用酸洗工艺，充分去除带钢表面的氧化铁皮，然后冷轧至成品所需厚度规格。6.根据权利要求2或5所述的成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢的生产方法，其特征在于：步骤(5)，冷轧压下率控制在65～85％。7.根据权利要求2所述的成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢的生产方法，其特征在于：步骤(6)，将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，控制退火温度为760～800℃。8.根据权利要求2或7所述的成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢的生产方法，其特征在于：步骤(6)，退火速度≥200m/min。9.根据权利要求2所述的成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢的生产方法，其特征在于：步骤(7)，平整采用的轧辊粗糙度控制在1.6～2.5μm。10.根据权利要求2或9所述的成形后无横向条纹缺陷的冷轧if钢的生产方法，其特征在于：步骤(7)，平整延伸率控制为1.0～1.4％。

技术总结
本发明公开了一种成形后无横向条纹缺陷的冷轧IF钢及其生产方法，属于冷轧汽车用钢技术领域。IF钢的主要化学组成及其质量百分数为：C：0.0002～0.002wt％，Si：≤0.030wt％，Mn：0.09～0.13wt％，Als：0.015～0.050wt％，P≤0.015wt％、S≤0.015wt％、N≤0.004wt％，Ti：0.04～0.060wt％，其余为Fe；其中，过剩Ti含量为0.015～0.035wt％。采用上述的化学成分，生产制造工艺流程为：冶炼


技术研发人员：张露星 张军 文宇龙 施刘健 马明璐 范启庆 张喜秋
受保护的技术使用者：马鞍山钢铁股份有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/8/9