一种B微合金化高延伸率低屈服强度IF钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及IF钢技术领域，尤其涉及一种B微合金化高延伸率低屈服强度IF钢及其制造方法。

背景技术

IF钢(Interstitial-Free Steel)又称无间隙原子钢，是继沸腾钢(第一代)与铝镇静钢(第二代)之后自动化工业广泛应用的第三代深冲用钢。IF钢具有低的屈服点和屈强比、高延伸率、高的塑性应变比r值、高的加工硬化指数n值，与广泛使用的铝镇静低碳深冲钢比，IF钢板在性能上最明显的特点是优秀的成形性能和永不时效性。

IF钢的出现最早可追溯到1960年，日本有研究员发现在低碳钢中加入一定的Ti，会与钢中的C、N间隙原子结合成沉淀粒子使低碳钢获得固溶强化，该低碳钢会获得优异的深冲性能。随着20世纪60-70年代冶炼技术的飞跃发展特别是真空脱气技术在冶金生产中的应用，到了80年代开始大量推广IF钢作为汽车冲压用板，到目前为止安赛乐米塔尔、新日铁、川崎、蒂森克虏伯、美钢联、浦项等企业的年产量都在百万吨以上。

IF钢目前在汽车、家电等深冲领域广泛应用，特别是在家电基板用钢方面，用户一直追求高延伸率、低屈服强度、高冲压性能，为达到上述性能指标，需要尽可能降低钢中的间隙原子含量、强化元素含量，并控制组织的均匀性。

CN201910208564.7公开了“一种Ti微合金化无间隙原子钢及其制造方法，”CN201910211109.2公开了“一种Ti系低氮超低碳钢及其制备方法”，CN1174109C公开了“一种电池壳用极薄钢带及其生产方法”，CN201910474911.0公开了“一种含硼超低碳镀锡板及生产方法”。CN201710262707.3公开了“一种极低屈服强度钢板及其生产方法”。上述文献C、N间隙元素含量多控制不足，需要添加更多Ti、Nb元素，不但成本高，也明显降低产品延伸率和提高屈服强度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种B微合金化高延伸率低屈服强度IF钢及其制造方法，产品不但具有高延伸率，低屈服强度值，冲压效果优异，而且成本较低。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种B微合金化高延伸率低屈服强度IF钢，其化学成分按重量百分比为：

C≤0.0020％、Si≤0.010％、Mn：≤0.08％、P≤0.008％、S：≤0.006％、N≤0.0020％、Als：0.015％～0.045％、Ti：0.040％～0.054％、B：0.0008％～0.0020％，余量为Fe。

C、N：是钢中最主要的间隙原子，含量应尽可能降低，二者通过固溶强化使产品屈服强度增加，延伸率降低，因而C≤0.0020％、N≤0.0020％。

Ti：强碳化物和氮化物形成元素，是控制固溶C、N最有效的元素，也是强脱氧剂，钢中过剩Ti一般以0.03％左右为宜，过剩Ti的增加会使钢的再结晶温度提高，平面各向异性增大。另外如果钢中C、N含量高，生成较多，使钢中生成较多的Ti的氮化物或碳化物等二相粒子，可显著提高钢的强度、降低延伸率。因而其最佳含量为0.040-0.054％。

B：一方面通过与N强结合生成BN从而大大减少钢中间隙原子N含量，另一方面形成Fe-P-B合金，降低P在晶界析出，从而提高产品最终的延伸率并有效降低屈服强度，但B元素非常活跃，也是强淬透性元素，过多的B会明显提高钢的强度，并影响产品性能的稳定性，因而B：0.0008％-0.0020％。

Si：既是脱氧元素，也是固溶强化元素，使产品屈服强度增加，延伸率降低，因而控制其含量在0.010％以下。

Mn：是钢中常见的强化元素，同样是固溶强化元素，使产品屈服强度增加，延伸率降低，因而控制其含量在0.08％以下。

P、S：能提高钢的强度，并显著降低钢的韧性和延展性，恶化焊接性能，是钢中主要的杂质元素，因而P≤0.008％、S：≤0.006％。

Als：脱氧剂，在钢中加入少量的铝，可细化晶粒，但同时也会生产弥散的AlN等提高强度，合适的范围是0.015％-0.045％。

一种B微合金化高延伸率低屈服强度IF钢的制造方法，主要工序为：冶炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→脱脂→连续退火→镀锌→光整，具体包括如下步骤：

1)冶炼：铁水在炼钢之前必须进行脱硅、脱磷、脱硫；使钢水中S含量≤0.001％，P含量≤0.020％，Si含量≤0.010％。

转炉冶炼采用顶吹或顶底复合吹炼，出钢时须采用挡渣技术；炉外精炼采用RH真空处理，进行吹氧脱碳、成分调整、去除钢水中〔H〕、〔O〕、〔N〕等有害元素及钢水温度控制，使钢的化学成分纯净、无偏析，且严格控制钢中非金属夹杂物大小数量。

控制钢水温度1400～1450℃，且严格控制钢中非金属夹杂物大小数量，钢中A、B、C、D各类非金属夹杂物不大于2.0级，并避免生成Ds类大颗粒夹杂。

2)无缺陷连铸：采用60吨及以上大容量中间包并采用低碳工作层，并严格控制中间包增碳、电磁搅拌或动态轻压下、连铸保护渣、铸坯气雾冷却、多点矫直等技术，提高板坯内部和表面质量，保证获得无缺陷连铸坯。

3)热轧：连铸板坯冷装或直接热装送入步进式加热炉加热，板坯加热温度控制在1160～1200℃，板坯加热时间≥150分钟；粗轧终轧温度控制在1030～1120℃，精轧终轧温度控制在900～940℃，层流冷却，卷取温度为700～740℃。为保证热轧带钢质量，粗轧及精轧均带有液压自动宽度控制功能，精轧采用液压弯辊、变接触支承辊(VCR)及连续变凸度(CVC)轧机、液压压下系统、高精度自动厚度控制(AGC)系统保证厚度及凸度，另外在粗轧及精轧间设有电磁感应加热型边部加热器及热卷箱以保证带钢温度均匀，并通过粗轧及精轧前高压除磷、间接供油方式的润滑油轧制及在机架间设湿式电除尘以保证表面干净无缺陷。

4)酸洗和冷轧：可以采用酸轧联合机组生产，也可以先酸洗，后进行冷连轧。但最好采用酸轧联合机组生产，以提高生产效率。酸洗时，应根据机组的酸洗能力，调整机组速度，保证酸洗效果。冷轧总压下率为75％～90％。冷轧变形量将影响材料的力学性能、尺寸精度及板形控制。变形量太小材料成型性差，变形量太大冷轧生产消耗增加且板形变差。

5)脱脂、连续退火和镀锌：为了去除轧制油残留物，采用脱脂。经过脱脂后的带钢直接进入连续退火，退火温度800-850℃，带钢速度为80-110m/min，随后进入镀锌机组完成镀锌。

6)光整：通过光整进一步改善产品深冲性能并提高产品平直度和平坦度。

与现有方法相比，本发明的有益效果是：

1)本发明添加微量B，一方面通过与N强结合生成BN从而减少钢中间隙原子N含量，另一方面形成Fe-P-B合金，降低P在晶界析出，从而提高产品最终的延伸率并有效降低屈服强度。

2)由于C、N含量控制良好，仅添加少量Ti，不需要添加Nb，成本较低。

3)采取连续退火工序生产，效率高。

4)产品质量稳定，性能优异且波动小，延伸率高(A80mm≥48％)，低屈服强度值(Rel≤170MPa)，成形性好，塑性应变比(r值)和加工硬化指数(n值)良好。

具体实施方式

本发明公开了一种B微合金化高延伸率低屈服强度IF钢及其制造方法。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

一种B微合金化高延伸率低屈服强度IF钢的制造方法，主要工序为：冶炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→脱脂→连续退火→镀锌→光整，具体包括如下步骤：

1)冶炼：铁水在炼钢之前必须进行脱硅、脱磷、脱硫；使钢水中S含量≤0.001％，P含量≤0.020％，Si含量≤0.010％。

转炉冶炼采用顶吹或顶底复合吹炼，出钢时须采用挡渣技术；炉外精炼采用RH真空处理，进行吹氧脱碳、成分调整、去除钢水中〔H〕、〔O〕、〔N〕等有害元素及钢水温度控制，使钢的化学成分纯净、无偏析，且严格控制钢中非金属夹杂物大小数量。

控制钢水温度1400～1450℃，且严格控制钢中非金属夹杂物大小数量，钢中A、B、C、D各类非金属夹杂物不大于2.0级，并避免生成Ds类大颗粒夹杂。

2)无缺陷连铸：采用60吨及以上大容量中间包并采用低碳工作层，并严格控制中间包增碳、电磁搅拌或动态轻压下、连铸保护渣、铸坯气雾冷却、多点矫直等技术，提高板坯内部和表面质量，保证获得无缺陷连铸坯。

3)热轧：连铸板坯冷装或直接热装送入步进式加热炉加热，板坯加热温度控制在1160～1200℃，板坯加热时间≥150分钟；粗轧终轧温度控制在1030～1120℃，精轧终轧温度控制在900～940℃，层流冷却，卷取温度为700～740℃。为保证热轧带钢质量，粗轧及精轧均带有液压自动宽度控制功能，精轧采用液压弯辊、变接触支承辊(VCR)及连续变凸度(CVC)轧机、液压压下系统、高精度自动厚度控制(AGC)系统保证厚度及凸度，另外在粗轧及精轧间设有电磁感应加热型边部加热器及热卷箱以保证带钢温度均匀，并通过粗轧及精轧前高压除磷、间接供油方式的润滑油轧制及在机架间设湿式电除尘以保证表面干净无缺陷。

4)酸洗和冷轧：可以采用酸轧联合机组生产，也可以先酸洗，后进行冷连轧。但最好采用酸轧联合机组生产，以提高生产效率。酸洗时，应根据机组的酸洗能力，调整机组速度，保证酸洗效果。冷轧总压下率为75％～90％。冷轧变形量将影响材料的力学性能、尺寸精度及板形控制。变形量太小材料成型性差，变形量太大冷轧生产消耗增加且板形变差。

5)脱脂、连续退火和镀锌：为了去除轧制油残留物，采用脱脂。经过脱脂后的带钢直接进入连续退火，退火温度800-850℃，带钢速度为80-110m/min，随后进入镀锌机组完成镀锌。

6)光整：通过光整进一步改善产品深冲性能并提高产品平直度和平坦度。

【实施例】

下面通过实施例对本发明作进一步的描述。这些实施例仅对本发明最佳实施方式的描述，但并不对本发明的范围有任何限制。表1为实施例钢的化学成分。表2为实施例钢主要工艺制度。表3为实施例钢的主要力学性能。

表1本发明实施例钢的化学成分(Wt％)

表2本发明实施例钢的主要工艺参数

表3本发明实施例钢的主要性能

本发明添加微量B，一方面通过与N强结合生成BN从而减少钢中间隙原子N含量，另一方面形成Fe-P-B合金，降低P在晶界析出，从而提高产品最终的延伸率并有效降低屈服强度。由于C、N含量控制良好，仅添加少量Ti，不需要添加Nb，成本较低。采取连续退火工序生产，效率高。产品质量稳定，性能优异且波动小，延伸率高(A80mm≥48％)，低屈服强度值(Rel≤170MPa)，成形性好，塑性应变比(r值)和加工硬化指数(n值)良好。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。