一种1500MPa级免酸洗热成形钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种1500MPa级免酸洗热成形钢的制备方法，包括脱硫铁水、冶炼、炉外精炼、连铸、板坯加热、热连轧、精整包装、落料、加热奥氏体化、模具冲压淬火步骤，其中加热奥氏体化步骤采用还原性气氛。本发明专利技术通过对热轧板钢材制备工艺及热成形加工工艺进行优化，在保证热成形钢综合使用性能的基础上，提升热冲压成形零件的表面质量，有效节省酸洗和冷轧工序，可显著提高生产效率并降低生产成本，具有显著的经济和环境效益，适合推广应用。适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种1500MPa级免酸洗热成形钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于钢材及其热成形工艺
，具体涉及一种1500MPa级免酸洗热成形钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]为了保证安全性，同时使汽车轻量化以降低油耗和排放，汽车用钢向高强度发展已成为必然趋势。但高强钢冷成形困难，回弹无法避免，尺寸和形状稳定性变差，对材料的成形性和焊接性造成不利影响，导致常规冷冲压成形非常困难，提高了汽车制造企业的加工难度和制造成本。热冲压成形技术主要利用材料在高温状态下良好的成形性，可有效解决高强度钢回弹等问题；热成形钢已广泛应用于汽车防碰撞的安全部件等领域，且目前应用最广泛的是1500MPa级热成形钢。
[0003]当前，国内已开发出1500MPa级热轧态热成形钢，并开始大规模商业应用。其生产工艺流程为：脱硫铁水
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转炉冶炼
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炉外精炼
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连铸
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板坯加热
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热连轧
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酸洗
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精整包装
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落料
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加热
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模具冲压淬火。该生产方法减少了冷轧工艺流程，相对传统的冷轧态热成形钢更加节能、环保。然而，该工艺流程仍需保留酸洗工艺，主要原因是：热轧钢板表面的氧化铁皮厚度一般6～20um左右，氧化铁皮塑性较差，在热冲压过程中会脱落到模具中，影响零件的尺寸精度，降低模具的使用寿命；表面不经过酸洗会影响热冲压的生产效率。酸洗的废酸加大了环境的负担，不符合钢铁和汽车行业绿色环保的主题。
[0004]专利CN111534760A公开了一种热轧热成形钢及其制备方法，直接轧制1.2～3.0mm的热轧薄板，然后进行热冲压成形；但该方法未考虑钢板表面氧化铁皮对热冲压的影响，热成形过程中钢板经历高温加热、热冲压和淬火工艺过程，钢板表面的氧化铁皮随着温度剧烈变化容易导致裂纹或脱落等，从而降低零件的尺寸精度，减少模具的使用寿命，影响热冲压的生产效率，从经济适用性上考虑不具备大批量应用基础。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型免酸洗热成形钢及其生产加工方法，通过对热轧板钢材制备工艺及热成形加工工艺进行优化，在保证热成形钢综合使用性能的基础上，提升热冲压成形零件的表面质量，有效节省酸洗和冷轧工序，同时只需要对现有的热成形加热设备进行较小的改造，投资少、见效快，操作方便，可显著提高生产效率并降低生产成本，适合推广应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种1500MPa级免酸洗热成形钢的制备方法，包括脱硫铁水、电炉或转炉冶炼、炉外精炼、连铸、板坯加热、热连轧、精整包装、落料、加热奥氏体化、模具冲压淬火步骤；其中：
[0008]电炉或转炉冶炼步骤中各化学成分及其所占质量百分比包括：C 0.14～0.40％，Si0.10～0.60％，Mn 0.80～2.0％，B 0.001～0.006％，Cr 0.10～0.50％，Nb 0～0.08％，Ti 0～0.08％，Al≤0.08％，N≤0.005％；余量为Fe和不可避免的杂质；
[0009]优选的，所述冶炼步骤中，Si含量为0.10～0.50％，Mn 0.80～1.6％。
[0010]优选的，所述冶炼步骤中，当Nb和Ti含量为0％时，可有效降低制备成本；当Nb含量为0.02～0.08％，Ti含量为0.02～0.08％时，可以形成C、N化物，并细化马氏体板条，提升热成形钢强度。
[0011]上述方案中，所述热连轧步骤所得热轧钢卷的厚度为0.8～3mm，氧化铁皮厚度为3～10μm。
[0012]上述方案中，为得到上述热轧钢卷的氧化铁皮厚度，所述板坯加热和热连轧步骤采用的工艺条件包括：1)将板坯加热至1200～1280℃；2)精轧开轧温度控制在930～1010℃，精轧终轧温度控制在830～890℃，终轧速度≥3.5m/s；3)六道次层流冷却；4)第二道次到第四道次的机架间冷却水比例为20～60％，第五道次和第六道次的机架间冷却水比例为15～30％；5)卷取温度控制在560～650℃。
[0013]上述方案中，所述加热奥氏体化步骤中，热轧钢板经过剪切、落料后，进入还原性气氛的加热炉中进行奥氏体化，加热炉的气氛条件由氢气和氮气组成，氢气含量大于10％以上。为了使钢板完全奥氏体化，加热温度保持在870～930℃，加热时间3～10min。
[0014]优选的，所述加热奥氏体化步骤中，加热炉的氢气含量为10～40％，其余为氮气。
[0015]优选的，所述加热奥氏体化步骤中，钢板表面氧化铁皮与氢气发生还原反应，加热温度保持在890～930℃，加热时间6～10min，有利于形成致密且具有良好附着力的“氧化皮”三层结构。
[0016]上述方案中，所述模具冲压成形淬火步骤中，将奥氏体化后的钢板，快速置于带有冷却装置的模具内进行热冲压成形，模具冲压成形，并在模具内保压6～12s；热冲压成形过程中同时发生淬火，淬火冷却速度为20～50℃/s，后自然冷却至室温。
[0017]按照本专利技术制造的一种表面质量良好的免酸洗热成形汽车板，可以免除酸洗和冷轧工序，热轧钢板精整落料后，进行高温加热冲压成形，表层氧化铁皮完整无脱落，成品钢抗拉强度大于1300MPa；主要金相组织为马氏体，其中马氏体的体积百分数不小于95％。
[0018]本专利技术的原理为：
[0019]本专利技术考虑到氧化铁皮对冲压模具和冲压产品表面质量的影响，在热成形钢的加热奥氏体化工序中引入使热轧钢板表面氧化铁皮还原的加热方法；在所述还原加热工艺下，形成的特定厚度的氧化铁皮将会与氢气发生还原反应，形成有利于热冲压的微观结构(Fe层+FeO层+Fe层的三层结构)，在无需引入酸洗和冷轧工艺的前提下，有效提高热成形零件的表面质量，具体还原反应机制包括如下：
[0020]3Fe2O3+H2→
2Fe3O4+H2O；
[0021]Fe3O4+H2→
3FeO+H2O；
[0022]FeO+H2→
Fe+H2O；
[0023]在上述反应条件下，通过优化处理温度和时间，在热连轧形成的氧化铁皮表面形成致密的纯铁层，氧化铁皮中部的Fe3O4转变为FeO层，氧化铁皮与钢基体界面处产生纯铁层(还原后形成的氧化铁皮示意图见图2)；形成的上述“氧化皮”三层结构在高温下具有更好的塑性，在随后的热冲压及淬火过程中可随基体进行变形；而且该结构相比传统热轧工艺形成的氧化铁皮结构，具有更强的附着力，可有效保证冲压质量。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0025]1)本专利技术在有效保证热成形钢性能的前提下，采用热轧板为原料进行热冲压，可有效节省酸洗和冷轧工序，生产成本较低，且节能环保，具有显著的经济和环境效益；
[0026]2)本专利技术首次提出一种新型热成形钢加工方法，通过在热成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种1500MPa级免酸洗热成形钢的制备方法，其特征在于，包括脱硫铁水、冶炼、炉外精炼、连铸、板坯加热、热连轧、精整包装、落料、加热奥氏体化、模具冲压淬火步骤，其中加热奥氏体化步骤采用还原性气氛。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冶炼步骤采用电炉或转炉冶炼工艺；各化学成分及其所占质量百分比包括：C0.14～0.40％，Si0.10～0.60％，Mn0.80～2.0％，B0.001～0.006％，Cr0.10～0.50％，Nb0～0.08％，Ti0～0.08％，Al≤0.08％，N≤0.005％；余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热连轧步骤所得热轧钢卷的厚度为0.8～3mm，氧化铁皮厚度为3～10μm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述板坯加热和热连轧步骤采用的工艺条件包括：1)将板坯加热至1200～1280℃；2)精轧开轧温度控制在930～1010℃，精轧终轧温度控制在830～...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄全伟，魏星，董蓓，陈明，余立，刘渊媛，陈寅，周少云，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：