抗拉强度360MPa级冷凝管用冷轧钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种冷轧钢板，特别涉及一种抗拉强度360MPa级冷凝管用冷轧钢板及其生产方法，属于铁基合金技术领域。

背景技术

冷凝管属于精密焊管，被广泛用于冰箱、冷柜等家电中。冷凝管主要加工过程包括卷管—拉伸减径—退火—热镀锌，为避免材料时效导致拉伸断裂问题，冷凝管用钢一般采用IF钢工艺。

现有用于制作冷凝管的IF钢通常强度比较低，抗拉强度一般低于350MPa，冷凝管拉伸减径后进行退火、热镀锌，经过退火、热镀锌工艺后冷凝管强度大幅度降低，屈服强度低于160MPa，抗拉强度低于320MPa，在后续机械加工过程中容易出现扁管问题，无法满足加工要求。为提高强度，有些IF钢添加了较多的Mn和P元素，导致材料r值、n值大幅度下降，通常r≤1.9、n≤0.19，在拉伸减径时容易出现变形不均匀甚至断管现象。冷凝管行业需要一种易于卷管、拉伸缩径，在后续退火、热镀锌后强度不明显降低的冷轧带钢。

专利公开号为CN103074546A的中国专利公开了冰箱冷凝管用冷轧带钢的制造方法,其化学成分：C：0.001-0.003％，Si≤0.03％，Mn：0.10-0.20％，P：≤0.015％，S≤0.008％，Alt：0.015-0.060％，B：0.0004-0.001％，Ti：0.020-0.040％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。冷轧钢板屈服强度180-230MPa，抗拉强度300-350MPa，延伸率A

专利公开号CN105256234A的中国专利公开了冷凝管用冷轧钢板及其制备方法，其化学成分：C：0.0010-0.0030％，Si：0.010-0.014％，Mn：0.06-0.10％，P：0.004-0.010％，S：0.003-0.015％，Als：0.028-0.055％，Ti：0.050-0.070％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。冷轧钢板屈服强度120-160MPa，抗拉强度280-340MPa，延伸率A

专利公开号CN106854729A的中国专利公开了一种含磷无间隙原子冷轧镀锌钢板及其制造方法，其化学成分的重量百分比为：C≤0.003％，Si≤0.03％，Mn：0.2％-0.6％，P：0.04％-0.08％，S≤0.02％，N≤0.005％，Alt：0.02％-0.06％，Ti：0.004％-0.089％，其余为Fe和不可避免的夹杂，且上述元素重量百分含量满足0.004％≤Ti-(3.4N+1.5S+4C)≤0.03％。屈服强度R

发明内容

本发明目的是提供一种抗拉强度360MPa级冷凝管用冷轧钢板及其生产方法，主要解决现有厚度为0.40～0.50mm冷凝管用冷轧钢板强度低、成型性差的技术问题。

本发明采用的技术方案是，一种抗拉强度360MPa级冷凝管用冷轧钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.0012％-0.0029％，Si≤0.03％，Mn：0.50％-0.60％，P：0.032％-0.042％，S≤0.015％，N≤0.003％，Alt：0.02％-0.05％，B：0.0002％-0.0006％，Nb：0.01％-0.02％，Ti：0.010％-0.019％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

本发明冷轧钢板的金相组织为铁素体，铁素体的晶粒度级别为I7.5～8.5级；0.40～0.50mm厚冷轧钢板的屈服强度R

本发明冷轧钢板用于冰箱、冷柜等家电的冷凝管。

本发明抗拉强度360MPa级冷凝管用冷轧钢板的化学成分限定在上述范围内的理由如下：

碳：是钢铁中主要间隙原子，容易导致材料时效，尽可能降低其含量，但也要控制生产成本。因此，本发明将碳控制在0.0012-0.0029％。

硅：硅是使材料强度提高的元素，但Si容易在热轧时产生氧化铁皮，在热轧用高压水难以消除，从而残留在热轧钢板上呈红色氧化铁皮，这种氧化铁皮深深的咬合在热轧钢板上难以酸洗洗掉，因而产生冷轧后钢板表面不良，影响外观。因此，本发明中Si的含量越低越好，尽量控制在0.03％以下。

锰：Mn是材料的强化元素，适当在材料中添加Mn有利于强度的提高，同时Mn可以和S结合生成MnS，减少表面热脆，避免表面质量问题，但含量过高会导致材料r值、n值降低，影响成型性。所以本发明将Mn控制在0.50～0.60％。

硫：硫在钢中形成硫化物夹杂，使其延展性和韧性降低。钢板轧制时，由于MnS夹杂随着轧制方向延伸，使钢的各向异性加重，严重时导致钢板分层。所以本发明将S控制在≤0.015％。

磷：磷在钢中起到固溶强化作用，对钢的深冲性能影响最小，但含量过高会影响有利深冲织构在退火时的发展。本发明P限定在0.032-0.042％。

氮：氮含量高会降低钢的韧性、焊接性能、热应力区热性，使钢材脆性增加，还会造成连铸坯开裂。因此，本发明控制钢中N≤0.003％。

铝：铝在本发明中的作用是起到脱氧的作用，铝是强氧化性形成元素，和钢中氧形成Al

硼：适当硼含量的添加，能够增加晶界结合强度，同时由于B发生晶界偏聚而降低P在晶界的偏聚浓度，因此含P高强度IF钢的二次冷加工脆性得到改善。但硼含量也不能过高，否则在奥氏体晶界上会出现一种使钢变脆的网状分布的沉淀相析出，导致高温“硼脆”。综上，本发明控制钢中B含量为0.0002～0.0006％。

钛、铌：钛、铌元素都是强碳、氮化物形成元素，可完全固定钢中的碳、氮等间隙原子，形成无间隙原子钢，有利于织构在退火过程中优先发展，以保证具有无时效性和深冲性，钛、铌配合添加可以使材料性能更均匀。但是铌、钛含量不能过高，过高的含量会提高冷轧钢板的再结晶温度，而且提高生产成本，钛含量设定为0.010-0.019％，铌含量设定为0.01-0.02％。

上述抗拉强度360MPa级冷凝管用冷轧钢板的生产方法，该方法包括：

钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分的重量百分比为，C：0.0012％-0.0029％，Si≤0.03％，Mn：0.50％-0.60％，P：0.032％-0.042％，S≤0.015％，N≤0.003％，Alt：0.02％-0.05％，B：0.0002％-0.0006％，Nb：0.01％-0.02％，Ti：0.010％-0.019％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；

连铸板坯于1200～1240℃加热180～240min后进行两段式轧制，粗轧为5道次轧制，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1040℃～1080℃；精轧为7道次连轧，精轧压下率90％-95％，精轧结束温度为890～928℃，精轧后钢板厚度为2.8～3.0mm，层流冷却采用后段冷却，卷取温度为680～720℃卷取得热轧钢板；

热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、立式连续退火炉退火，卷取得到厚度为0.40～0.50mm的成品冷轧钢板，所述冷轧压下率为83％～86％，经过冷轧后的轧硬状态钢带在立式连续退火炉均热段的退火温度为772～790℃，钢带在均热段的退火时间为90～150s。

本发明方法关键工艺参数选择的理由如下：

1、连铸板坯加热温度和时间的设定

连铸板坯加热温度和时间的设定在于保证连铸坯中Mn、铌、钛等合金元素充分扩散、固溶，碳、氮化物颗粒溶解，在钢中均匀分布。温度过低和加热时间过短，都不能达到上述目的；同时，温度过低无法保证精轧结束温度。板坯加热温度目标1220℃，若温度过高，加热时间过长，板坯表面氧化严重，不利于钢板最终产品性能和表面质量，同时也消耗能源，增加制造成本。因此，本发明设定连铸板坯加热温度为1200-1240℃，加热时间180-240min。

2、粗轧结束温度的设定

通过计算，本发明成分体系A

粗轧为5道次轧制，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1040℃～1080℃。

3、精轧结束温度的设定

本发明的精轧结束温度设定有两方面的作用，一方面通过材料在奥氏体未再结晶区轧制，得到内部有变形带的扁平状奥氏体晶粒，在随后的层流冷却过程中转变成细小的铁素体晶粒，起到细化晶粒，减轻带状偏析的作用；另一方面，精轧结束温度如果偏低，会导致两相区轧制，材料不均匀，不利于深冲加工。本发明设定精轧结束温度为890-928℃。

4、精轧压下率的设定

精轧压下率控制90-95％，主要原因是较大的中间坯厚度可以减少散热，增加板坯内部热量存储，同时，较大的精轧压下率产生更多的变形能，保证精轧出口材料在奥氏体未再结晶区轧制，提高热轧钢板的组织、性能均匀性，从而提高冷轧退火后钢板的性能均匀性。

5、热轧卷取温度的设定

卷取温度主要影响带钢的组织和性能，采取较高的卷取温度有利于铌、钛的碳氮化物析出粗化，而尺寸粗大的析出物对再结晶过程中晶粒长大的钉扎力小，使{111}织构充分发展，获得较高的r值、n值。但热轧卷取温度过高，会增加钢板表面氧化铁皮的厚度。因此，综合考虑，本发明卷取温度设定为680～720℃。

6、冷轧压下率的设定

冷连轧压下率控制在83-86％，冷轧压下率提高，钢板中可存储更多的形变能，增加再结晶驱动力，在后续退火过程中组织再结晶充分，得到较大的均匀的再结晶组织，有利于提高钢板的深冲性能；但是当压下率超过86％时轧机负荷增加明显，过程稳定性较差。综合考虑五机架轧机的实际生产能力，本发明设定冷轧的压下率为83-86％。

7、连续退火工艺的设定

本发明采用立式连续退火，退火过程中材料将发生回复、再结晶及晶粒长大，而对深冲性能至关重要的γ纤维织构也在此阶段形成。随着退火温度的升高γ纤维织构不断增强，780℃时显著增强，因此综合考虑产品的性能需求和生产成本，本发明设定钢板在立式连续退火工艺中保温温度范围为772-790℃，保温时间为90-150s。

本发明方法生产的冷轧钢板的金相组织为铁素体，铁素体的晶粒度级别为I7.5～8.5级；0.40～0.50mm厚冷轧钢板的屈服强度R

本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明P含量为0.032-0.042％，B含量为0.0002-0.0006％，两种元素相互配合，B发生晶界偏聚而降低P在晶界的偏聚浓度，因此含P高强度IF钢的二次冷加工脆性得到改善。2、本发明Ti含量0.010％-0.019％，Nb含量0.01-0.02％，可完全固定钢中的碳、氮等间隙原子，形成无间隙原子钢，有利于织构在退火过程中优先发展，以保证具有无时效性和深冲性，钛、铌配合添加可以使材料性能更均匀。P、Nb的存在，可以避免冷凝管拉伸减径后在退火、热镀锌过程中强度大幅度降低、在机械加工出现扁管的问题。3、本发明热轧钢板的卷取温度主要影响钢板的组织和性能，采取较高的卷取温度(680-720℃)有利于铌、钛的碳氮化物析出粗化，而尺寸粗大的析出物对再结晶过程中晶粒长大的钉扎力小，使{111}织构充分发展，获得较高的r值、n值。4、本发明冷轧钢板的屈强比0.50～0.55，屈服强度R

附图说明

图1为本发明实施例1冷轧钢板的金相组织照片。

具体实施方式

下面结合实施例1～5对本发明做进一步说明，如表1～4所示。

表1为本发明实施例热镀铝锌钢板的基板的化学成分(按重量百分比计)，余量为Fe及不可避免杂质。

表1本发明实施例钢的化学成分，单位：重量百分比。

通过转炉熔炼得到符合要求化学成分的钢水，通过RH炉精炼、添加合金元素得到符合要求化学成分的钢水，将钢水进行连铸得到连铸板坯，连铸板坯的厚度为210～230mm，宽度为800～1250mm，长度为5000～10000mm。

炼钢生产的定尺板坯送至加热炉再加热，出炉除磷后送至连续热连轧轧机上轧制；通过粗轧轧机和精轧连轧机组控制轧制，层流冷却采用后段冷却，然后进行卷取，产出热轧钢卷，热轧钢板的厚度为2.8～3.0mm；热轧工艺控制见表2。

表2本发明实施例热轧工艺控制参数

将上述热轧钢卷重新开卷经过酸洗，在5机架冷连轧机上进行冷连轧，冷轧的压下率为83～86％，经过冷轧后轧硬状态的带钢经过立式连续退火炉退火退火，卷取得到厚度0.40～0.50mm的成品冷轧钢卷。退火工艺为：带钢在立式连续退火机炉均热段的退火温度为772～790℃，带钢在均热段的退火时间为90～150s。冷轧、退火工艺控制参数见表3。

表3本发明实施例冷轧、退火工艺控制参数

利用上述方法得到的冷轧钢板，参见图1，冷轧钢板的金相组织为铁素体，铁素体的晶粒度级别为I7.5～8.5级；0.40～0.50mm厚冷轧钢板的屈服强度R

将本发明得到的冷轧钢板按照金属材料拉伸试验方法(GB/T 228.1)、钢的显微组织评定方法(GB/T 13299)进行检测，钢板的力学性能见表4。

表4本发明实施例冷轧钢板的力学性能

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。