阅读说明：本技术 一种具有高成形性的if钢及其制备方法 (IF steel with high formability and preparation method thereof ) 是由 王畅 于洋 王林 刘文鑫 张亮亮 高小丽 王泽鹏 李高峰 张栋 刘李斌 陈瑾 于 2020-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明属于冶金和轧钢领域,具体涉及一种具有高成形性的IF钢及其制备方法,按质量百分比计,所述IF钢包含C 0.002-0.006％,Si 0.01-0.03％,Al 0.03-0.07％,Ti 0.011-0.05％,S 0.01-0.03％,余量为铁和不可避免的杂质；所述制备方法包括：冶炼并连铸得到钢板坯,将所述钢板坯依次进行加热、粗轧、精轧和卷取,得到钢卷；将所述钢卷依次进行开卷、酸洗、冷轧、退火处理和平整处理,得到所述具有高成形性的IF钢。本发明所述制备方法简单易操作,经济效率高,可以在不增加任何工序和设备的条件下显著提高钢的成形性；本发明结合绿色生产的背景,采用合理的IF钢成分及其含量组成,采用较低的加热温度、较低的退火温度,显著地提高了IF钢的热成形性和力学性能,并降低了IF钢的各向异性。(The invention belongs to the field of metallurgy and steel rolling, and particularly relates to IF steel with high formability and a preparation method thereof, wherein the IF steel comprises, by mass, 0.002-0.006% of C, 0.01-0.03% of Si, 0.03-0.07% of Al, 0.011-0.05% of Ti, 0.01-0.03% of S, and the balance of iron and inevitable impurities; the preparation method comprises the following steps: smelting and continuously casting to obtain a steel plate blank, and sequentially heating, roughly rolling, finely rolling and coiling the steel plate blank to obtain a steel coil; and sequentially carrying out uncoiling, pickling, cold rolling, annealing treatment and flattening treatment on the steel coil to obtain the IF steel with high formability. The preparation method is simple and easy to operate, has high economic efficiency, and can obviously improve the formability of the steel without adding any working procedure and equipment; the invention combines the background of green production, adopts reasonable IF steel components and content composition thereof, adopts lower heating temperature and lower annealing temperature, obviously improves the hot formability and mechanical property of the IF steel, and reduces the anisotropy of the IF steel.)

一种具有高成形性的IF钢及其制备方法

技术领域

本发明属于冶金和轧钢领域，具体涉及一种具有高成形性的IF钢及其制备方法。

背景技术

IF钢又被称为无间隙原子钢，其中由于C、N含量低，在加入一定量的Ti、Nb元素使钢中的C、N原子被固定成为碳化物和氮化物，从而使钢中没有间隙原子的存在，故称为无间隙原子钢。IF钢具有高的塑性和低的各向异性(r)、高的加工硬化指数(n)和无时效性等特点，特别是其具有优异的深冲性能，这使得IF钢作为第三代深冲钢板在汽车制造等行业得到了广泛应用。在IF钢的生产过程中，在钢液凝固和冷却过程中的碳、氮化合物由于溶解度随温度的降低而从基体中析出，形成析出物(第二相粒子)。该析出物不但直接决定间隙原子的清除程度，而且还影响钢板的再结晶行为。粗大的析出物在退火过程中可以作为晶粒的形核质点来促进再结晶，而细小的析出物则阻碍再结晶过程中晶界的迁移和长大，从而影响IF钢织构的发展，使钢板的各向异性(r值)降低。因此，析出物对IF钢的性能有着重要影响。

研究发现，IF钢中固定C、N原子的主力主要是Ti、Nb等元素。另外钢中还可能有TiS和Ti₄C₂S₂这些以碳硫化合物形式存在的物质。这使人们认识到S元素对于固定C有着一定的积极作用。

综上所述，目前亟需开发一种具有高成形性的IF钢。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种具有高成形性的IF钢及其制备方法。本发明所述制备方法简单易操作，经济效率高，可以在不增加任何工序和设备的条件下显著提高钢的成形性；本发明结合绿色生产的背景，采用合理的IF钢成分及其含量组成，采用较低的加热温度、较低的退火温度，显著地提高了所述IF钢的热成形性和力学性能，增加了加工硬化指数(n)、增加了所述IF钢的塑性应变比(r值)，并使所得到的IF钢成品的△r值(代表各项异性)变化减小，该△r小于0.5。

用于实现上述目的的技术方案如下：

本发明提供一种具有高成形性的IF钢，按质量百分比计，所述具有高成形性的IF钢包含：C 0.002-0.006％，Si 0.01-0.03％，Al 0.03-0.07％，Ti 0.011-0.05％，S 0.01-0.03％，余量为铁和不可避免的杂质。

在一个实施方式中，本发明所述的具有高成形性的IF钢，按质量百分比计，所述具有高成形性的IF钢包含：C 0.004％，Si 0.025％，Al 0.055％，Ti 0.032％，S 0.01％，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明所述制备方法通过控制S元素的含量以适当地促进粗轧和精轧过程中的析出物的粗化。

在一个实施方式中，本发明所述的具有高成形性的IF钢中，所述具有高成形性的IF钢的{111}织构比例为75～85％；优选地，所述具有高成形性的IF钢的{111}织构比例为78.1～82.2％。该具有高成形性的IF钢的{111}织构比例有利于加工硬化指数(n)和所述IF钢的塑性应变比(r值)的增加。

本发明还提供一种本发明所述的具有高成形性的IF钢的制备方法，包括：冶炼并连铸得到钢板坯，将所述钢板坯依次进行加热、粗轧、精轧和卷取，得到钢卷；将所述钢卷依次进行开卷、酸洗、冷轧、退火处理和平整处理，得到所述具有高成形性的IF钢；

其中：

所述将所述钢板坯进行加热的过程中，将所述钢板坯加热至温度为1100-1140℃，优选1140℃。本发明采用温度为1100-1140℃的加热炉工艺，防止在连铸过程中所产生的粗大析出物的回溶。

在一个实施方式中，本发明所述的具有高成形性的IF钢的制备方法中，所述将所述钢板坯加热至温度为1100-1140℃，优选1140℃，包括：将所述钢板坯加热至温度为1100-1140℃，后保持20～30min，优选保持25min。

在一个实施方式中，本发明所述的具有高成形性的IF钢的制备方法中，所述粗轧的终轧温度为1050-1080℃。

在一个实施方式中，本发明所述的具有高成形性的IF钢的制备方法中，所述精轧的开轧温度为1030℃；优选地，所述精轧的终轧温度为930～960℃，优选950℃；

优选地，所述精轧的轧制速度为8～12m/s。

本发明基于粗轧和精轧的步骤，所产生的粗大析出物可以使所需要的退火温度降低，从而达到节能降耗得目的，同时还可以减小所述IF钢的不同方向的r值的差距，使钢板各个方向差异变小，提高了成形性。

在一个实施方式中，本发明所述的具有高成形性的IF钢的制备方法中，所述钢板坯经所述粗轧前的厚度为250mm；

优选地，所述钢板坯经所述粗轧后的厚度为35～38mm。

在一个实施方式中，本发明所述的具有高成形性的IF钢的制备方法中，所述卷取的温度为700-740℃；优选地，所述退火处理的温度为780-820℃，优选800℃。

本发明又提供根据本发明所述的具有高成形性的IF钢的制备方法制备得到的具有高成形性的IF钢。

具体而言，本发明所述具有高成形性的IF钢的制备方法包括：经钢板坯依次进行加热、粗轧(粗轧采用1+3模式)、精轧、卷取、开卷、酸洗、冷轧、退火、平整。

本发明中针对化学成分的分析：本发明采用热模拟试验模拟样品进行系统分析，在温度为700-740℃的卷取条件下，所得IF钢在2000倍数显微镜下的析出物状态如附图1所示，该IF钢中存在大量的大尺寸析出物(粒径为200nm以上)，并分布为弥散状态，析出物的形貌呈现圆形、椭圆形、方形和长条形。结合能谱分析可以较好地对上述形貌进行区分，其中方形形貌主要是TiN或者Ti(C、N)析出物，圆形和椭圆形的形貌主要是TiS或者Ti₄C₂S₂析出物。随着钢成分中S含量的增加，大尺寸析出物的数量呈现增加的趋势，在2000倍显微镜下含量60ppm S的IF钢仅有平均13个大尺寸析出物存在，随着S含量增加到100ppm和140ppm，大尺寸析出物数量增多，相同视场下平均析出物数量增加至20个以上，同时100-200nm尺寸的析出物也呈现增长趋势。对于Ti-IF钢，其制备过程的成分设计应有利于含有C、N的化合物的析出和聚集长大，最终形成粗大、稀疏的第二相粒子。进一步地，粗大、稀疏的第二相粒子还可以改善IF钢成品的深冲性能，避免出现表面粗糙、橘皮、纵纹等各种因为细小的二相粒子钉扎晶界恶化变形所产生的缺陷。本发明经过系统研究和大量筛选试验发现，当S元素的含量控制在较低水平(小于100ppm)条件下，IF钢成品中粗大析出物较少，细小弥散分布的TiC化合物则较多。此类型的析出物在之后的退火处理过程中阻碍了进行再结晶的和晶粒长大，对IF钢的各向异性r值不利；而随着S含量升高到100ppm以上时，观察到可见晶粒内的大尺寸析出物明显增多。由于Ti₄C₂S₂的析出的量增大，细小弥散的TiC析出的量明显减少，此类析出物控制方式对后续加工有利。

本发明中针对工艺流程的控制：本发明通过大量研究发现，低的加热温度可以减少钢板坯中析出物的回溶，从而在后续卷取温度下能得到粗大的析出物，而粗大的析出物经过后续冷轧和退火处理后具有一定的遗传效应，从而有利于IF钢成品中的析出物变粗，可以在一定程度上弥补降低退火温度所造成的析出物的细化，从而为降低退火温度创造了条件。如附图2所示，该图对比了加热温度为1180℃、1220℃以及退火温度为760～840℃的不同组合下的析出物情况。可以看出，在相同加热温度下，随着退火温度的提高，则析出物的尺寸增大；在相同退火温度下，随着加热温度的降低，则析出物的尺寸增大。对比可见，在将加热温度由1220℃降至1180℃后，在保证析出物尺寸不变的情况下，退火温度可以普遍降低20℃左右。因此，本发明通过大量筛选试验，综合产品性能需求，限定了所述加热温度为1110-1140℃、所述退火温度为780-820℃，从而得到了所述具有高成形性的IF钢。

此外，适当降低加热温度，将粗轧至精轧终轧温度的差值控制在至少小于等于150℃，并将所述轧制速度限定为8～12m/s，从而缩短带钢与轧辊接触的纯轧时间。在通常情况下，粗轧至精轧终轧温度的差值减少20℃可以减少纯轧时间8秒，因此，本发明选择了以下策略来获得目标产品：所述粗轧的终轧温度为1050-1080℃；所述精轧的开轧温度为1030℃，所述精轧的终轧温度为930～960℃；所述精轧的轧制速度为8～12m/s。

本发明中针对所述IF钢成品的测量评价：本发明采用扫描电镜EBSD功能对不同加热温度-退火温度的组合试样的织构情况进行对比分析，尤其关注直接影响冲压性能的{111}织构的比例。当所述加热温度为1100℃时的不同退火温度下的IF钢的{111}织构比例情况如附图3和附图4所示。可以看出，在加热温度为1100℃的情况下，当退火温度为800℃时的试样中的{111}织构比例最高，达到82.2％，其余情况下试样中的{111}织构比例在75～85％或者75～78.1％。

本发明中针对IF钢产品各向异性的分析：对比不同的加热温度，将退火温度由830℃降至800℃后的△r值变化情况，如表1所示。可以看出，在不同的加热温度下，降低退火温度均可以使△r值得到显著性降低，从而降低了IF钢产品的各向异性，提高了均匀性。本发明通过大量筛选试验，综合产品性能需求，限定了所述加热温度为1100-1140℃、退火温度为780-820℃，从而得到了所述具有成形性高、各向异性小和力学性能好的IF钢。

表1：降低退火温度后的不同加热温度所得到的IF钢成品的△r值变化情况

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1示出了本发明中在卷取温度为700℃的条件下，所得到的大尺寸析出物随S元素含量的变化情况；

图2示出了本发明中所述加热温度和所述退火温度对晶粒尺寸的影响；

图3示出了本发明中当所述加热温度为1100℃时、退火温度为800℃时所得到的所述IF钢的{111}织构比例为82.2％；

图4示出了本发明中当所述加热温度为1100℃时、退火温度为820℃时所得到的所述IF钢的{111}织构比例为78.1％。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。

本发明所述具有高成形性的IF钢的制备方法包括：经钢板坯依次进行加热、粗轧(粗轧采用1+3模式)、精轧、卷取、开卷、酸洗、冷轧、退火、平整。具体而言包括：冶炼并连铸得到钢板坯，将所述钢板坯依次进行加热、粗轧、精轧和卷取，得到钢卷；将所述钢卷依次进行开卷、酸洗、冷轧、退火处理和平整处理，得到所述具有高成形性的IF钢。其中，本发明采用温度为1100-1140℃的加热炉工艺，防止在连铸过程中所产生的粗大析出物的回溶。

实施例1：制备本发明所述具有高成形性的IF钢

本实施例中，按质量百分比计，所述高成形性的IF钢包含：C 0.002％，Si 0.01％，Al 0.03％，Ti 0.011％，S 0.01％，余量为铁和不可避免的杂质。

(1)冶炼并连铸得到钢板坯，将所述钢板坯加热至温度为1100℃，后保持20min；

(2)将步骤(1)得到的钢板坯进行粗轧，其中粗轧的终轧温度为1050℃；钢板坯经所述粗轧前的厚度为250mm，钢板坯经所述粗轧后的厚度为35mm；

(3)将步骤(2)得到的钢板进行精轧，其中精轧的开轧温度为1030℃，精轧的终轧温度为930℃；精轧的轧制速度为8m/s；

(4)将步骤(3)得到的钢板进行卷取，卷取的温度为700℃；

(5)将步骤(4)得到的钢卷进行开卷、酸洗、冷轧和退火处理，退火处理的温度为820℃；

(6)将步骤(5)得到的钢板进行平整处理，得到所述具有高成形性的IF钢。

上述得到的具有高成形性的IF钢的{111}织构比例为78.1％。

实施例2：制备本发明所述具有高成形性的IF钢

本实施例中，按质量百分比计，所述高成形性的IF钢包含：C 0.006％，Si 0.03％，Al 0.07％，Ti 0.05％，S 0.03％，余量为铁和不可避免的杂质。

(1)冶炼并连铸得到钢板坯，将所述钢板坯加热至温度为1100℃，后保持30min；

(2)将步骤(1)得到的钢板进行粗轧，其中粗轧的终轧温度为1080℃；钢板坯经所述粗轧前的厚度为250mm，钢板坯经所述粗轧后的厚度为38mm；

(3)将步骤(2)得到的钢板进行精轧，其中精轧的开轧温度为1030℃，精轧的终轧温度为950℃；精轧的轧制速度为12m/s；

(4)将步骤(3)得到的钢板进行卷取，卷取的温度为740℃；

(5)将步骤(4)得到的钢卷进行开卷、酸洗、冷轧和退火处理，退火处理的温度为800℃；

(6)将步骤(5)得到的钢板进行平整处理，得到所述具有高成形性的IF钢。

上述得到的具有高成形性的IF钢的{111}织构比例为82.2％。

实施例3：制备本发明所述具有高成形性的IF钢

本实施例中，按质量百分比计，所述高成形性的IF钢包含：C 0.004％，Si0.025％，Al 0.055％，Ti 0.032％，S 0.01％，余量为铁和不可避免的杂质。

(1)冶炼并连铸得到钢板坯，将所述钢板坯加热至温度为1140℃，后保持30min；

(2)将步骤(1)得到的钢板进行粗轧，其中粗轧的终轧温度为1080℃；钢板坯经所述粗轧前的厚度为250mm，钢板坯经所述粗轧后的厚度为36mm；

(3)将步骤(2)得到的钢板进行精轧，其中精轧的开轧温度为1030℃，精轧的终轧温度为950℃；精轧的轧制速度为10m/s；

(4)将步骤(3)得到的钢板进行卷取，卷取的温度为740℃；

(5)将步骤(4)得到的钢卷进行开卷、酸洗、冷轧和退火处理，退火处理的温度为800℃；

(6)将步骤(5)得到的钢板进行平整处理，得到所述具有高成形性的IF钢。

上述得到的具有高成形性的IF钢的{111}织构比例为85％。

总之，以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。