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专利名称：一种免涂镀、抗氧化的2000MPa热成型钢制备方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210982582.2

专利申请（专利权）人：酒泉钢铁(集团)有限责任公司
权利人地址：甘肃省嘉峪关市雄关东路12号

专利发明（设计）人：杨作宏,刘国平,王作奇

专利摘要：本发明涉及钢材生产制造技术领域，更具体地公开了一种免涂镀、抗氧化的2000MPa热成型钢制备方法。其生产工艺如下：钢水经转炉冶炼、LF炉精炼后，依次通过大包、中间包、钢水分配器注入到结晶器，采用双辊铸轧、控制轧制与控制冷却后直接生产0.8?2.0mm薄规格钢带，利用热轧时形成的氧化皮，通过研磨加工去除热轧板表层疏松的氧化皮组织，保留一层致密的、与基体紧密结合的内层氧化膜，利用其良好的高温性能，防止板料在热成型加热与淬火时产生氧化、掉皮与开裂缺陷，部件无需处理可以直接涂漆。新工艺省掉冷轧和镀锌工序，简化了生产流程，降低了工序能耗，并避免了镀锌及后期废钢回收中锌的污染环境问题，为热成型钢制造及加工提供了一种先进的生产工艺。

主权利要求：
1.一种免涂镀、抗氧化的2000MPa热成型钢制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：（1）转炉冶炼：全程底吹氩，终点温度控制在1650～1690℃，终点钢水含C:0.06%～
0.13%，P≤0.012%；挡渣出钢，控制下渣量≤30mm，出钢时依次加入中碳锰铁、硅铁、铬铁、钒铁、铌铁进行脱氧和合金化；
（2）LF精炼：进站钢水造白渣，脱硫，成分调整；钢包中加入精炼渣、活性石灰和铝丸造白渣精炼脱硫，控制钢包顶渣碱度4 7，白渣保持时间≥16min，出站渣样FeO+MnO≤1.0%，出~站S含量≤0.012%；精炼后期依次喂入钛线、硼线、钙线及铈线，喂线过程中软吹氩进行搅拌，出站钢水温度1630～1645℃；
所述精炼渣主要成分为CaO：50~55%，Al2O3：30~35%，SiO2：1~6%，MgO：4~8%，精炼渣加入量为4 5kg/吨钢；所述活性石灰的活性度≥350ml，粒度:5 50mm，主要成分：CaO≥92%，S≤~ ~
0.045%，K2O+Na2O＜0.35%；活性石灰加入量为1.6~2.5kg/吨钢；所述铝丸加入量为0.6~
1.5kg/吨钢；
（3）中间转运：成分合格的钢水吊运至钢包回转台，镇静10min后注入中间包，过热度控制在20 50℃，保温处理；
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经LF精炼后的钢水中各成分的质量百分比为：C：0.24～0.32%，Si：0.40～0.60%，Mn：
1.0～1.5%，S≤0.010%，P≤0.012%，Als：0.025～0.045%，Cr：0.25～0.55%，Ce：0.020～
0.060%,Ti：0.025～0.040%，V：0.020～0.050%，Nb：0.020～0.040%，B:0.0010～0.0030%；
（4）双辊铸轧：钢水通过浸入式水口注入双辊铸轧机中，控制轧辊辊缝在1.5 4.5mm之~间，钢水凝固速率控制在200 600℃/s，铸坯拉速控制在60 120m/min，铸轧过程采用氩气或~ ~氮气保护；
（5）坯料轧制：在氩气或氮气保护下进行热轧；采用微张力轧制，轧制速度为80 200m/~min，轧制温度为950 1200℃，压下量为50 80%，带坯热轧后钢带厚度控制在0.8 2.0mm；
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（6）钢带控冷：轧后钢带采用层流冷却方式进行水幕冷却，冷却水压为0.3 1.0Mpa，控~制钢带的冷却速度为10 60℃/min，终冷温度500 750℃；
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（7）钢带卷曲：切除头尾后的钢带经夹送辊送到卷取机进行卷。玫匠善繁「执恚
（8）平整处理：强力辊矫平，确保钢带表面平整，控制板面平直度≤5I；
（9）研磨处理：在密闭的研磨箱内根据钢带厚度自动调节研磨辊辊缝，在微张力下进行研磨并洗刷掉钢板坯表面的易脱落的氧化铁皮，仅保留底层与基体紧密结合的厚度为5?m~
10?m的氧化膜，钢带出研磨箱后进行烘干；
（10）热成型处理：根据汽车零件尺寸，将薄带加工成相应的尺寸，采用电磁感应加热装置将板料加热至820 930℃，保温3 5min进行奥氏体化处理，然后在带有冷却装置的模具内~ ~进行冲压和淬火，得到表面质量良好的超高强度部件。
2.根据权利要求1所述一种免涂镀、抗氧化的2000MPa热成型钢制备方法，其特征在于：所述步骤（4）和（5）中，保护气体压力为0.2 0.5Mpa，保护气体纯度为99.99%。
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3.根据权利要求1所述一种免涂镀、抗氧化的2000MPa热成型钢制备方法，其特征在于：所述步骤（9）中研磨辊直径为350mm，转速120 600r/min，钢带张力为30 150KN。
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4.根据权利要求1所述一种免涂镀、抗氧化的2000MPa热成型钢制备方法，其特征在于：所述步骤（10）中淬火冷却剂为90 100℃的热水，其中含有≤1%食盐。
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5.根据权利要求1 4任一所述一种免涂镀、抗氧化的2000MPa热成型钢制备方法所制备~的2000MPa热成型钢，其主要成分的质量百分比为：C：0.24～0.32%，Si：0.40～0.60%，Mn：
1.0～1.5%，S≤0.010%，P≤0.012%，Als：0.025～0.045%，Cr：0.25～0.55%，Ce：0.020～
0.060%,Ti：0.025～0.040%，V：0.020～0.050%，Nb：0.020～0.040%，B:0.0010～0.0030%；余量为铁和不可避免的杂质。 说明书 : 一种免涂镀、抗氧化的2000MPa热成型钢制备方法技术领域[0001] 本发明涉及钢材制造技术领域，尤其涉及一种免涂镀、抗氧化的2000MPa热成型钢制备方法。背景技术[0002] 热成型技术是近年来出现的一项专门用于成形超高强度钢板冲压件的新技术。热成型是将成型和强化分为两个步骤生产超高强度汽车零部件的一种新工艺，其优点在于具有超高强度，成型精确，还可避免高强度钢冷成型回弹的问题，广泛用于车门防撞梁、前后保险杠等安全件以及A柱、B柱、C柱、中通道等车体结构件的生产。热成型工艺的关键步骤之一是将钢板料加热到奥氏体温度保温，在模具内冷却淬火。在处理过程中，裸板板料表面易产生氧化、脱碳，导致零部件精度、模具寿命降低。裸板进行镀层处理，可有效避免其在热成型工艺中出现表面氧化、脱碳等缺陷，使成型后工件具有一定程度的抗腐蚀能力，防止成型过程中表面氧化和脱碳，还能提高漆装后的防腐蚀性能。热成型钢的镀层有两种：Zn或Zn合金镀层和Al?Si镀层。镀锌是最成熟应用最广泛的镀层技术，但在热成型工艺中，由于奥氏体化加热温度高，表层的锌会氧化，镀层容易形成裂纹，实际应用受到限制。Al?Si镀层主要由铝铁和铝硅铁等金属化合物构成，形成的保护层可以阻止铁向镀层的扩散，Al?Si镀层技术被广泛地应用于热成型钢。但Al?Si镀层工艺受国外专利保护，生产需要支付大量专利费用，造成生产成本增加。同时,采用传统镀层工艺生产流程长、能耗高、污染大。为此，亟需一种免涂镀、短流程、高效节能的绿色低成本热成型钢的生产方法，克服原有技术的不足。发明内容[0003] 基于现有技术的不足，本发明提供一种免涂镀、抗氧化的2000MPa热成型钢制造方法，其特点在于通过转炉冶炼、LF精炼、双辊铸轧、控轧控冷、钢材表面氧化皮的研磨加工，利用其自身特性使基材表面形成一层致密的、含有Fe?Cr?Al?Si?Ce等元素的保护膜，防止板料在热成型加热与淬火时产生氧化、脱碳、掉皮和开裂缺陷，简化制造工艺流程，节能降耗，降低生产成本，实现了绿色化生产。[0004] 本发明采用如下技术方案：[0005] 一种免涂镀、抗氧化的2000MPa热成型钢制备方法，包括以下工艺步骤：[0006] （1）转炉冶炼：全程底吹氩，终点温度控制在1650～1690℃，终点钢水含C:0.06%～0.13%，P≤0.012%；挡渣出钢，控制下渣量≤30mm；出钢过程中加入中碳锰铁、硅铁、铬铁、铌铁进行脱氧和合金化。[0007] （2）LF精炼：进站钢水造白渣，脱硫，成分调整；钢包中加入精炼渣、活性石灰和铝丸造白渣精炼脱硫，控制钢包顶渣碱度4 7，白渣保持时间≥16min，出站渣样FeO+MnO≤~1.0%，出站S含量≤0.012%；精炼后期依次喂入钛线、硼线、钙线及铈线，以改善钢水成分；喂线过程中软吹氩进行搅拌，出站钢水温度1630～1645℃。[0008] 所述精炼渣主要成分为CaO：50~55%，Al2O3：30~35%，SiO2：1~6%，MgO：4~8%，精炼渣加入量为4 5kg/吨钢；所述活性石灰的活性度≥350ml，粒度:5 50mm，主要成分：CaO≥92%，~ ~S≤0.045%，K2O+Na2O＜0.35%；活性石灰加入量为1.6~2.5kg/吨钢；所述铝丸加入量为0.6~1.5kg/吨钢。[0009] 经LF精炼处理后的钢水中各成分的质量百分比为：C：0.24～0.32%，Si：0.40～0.60%，Mn：1.0～1.5%，S≤0.010%，P≤0.012%，Als：0.025～0.045%，Cr：0.25～0.55%，Ce：0.020～0.060%,Ti：0.025～0.040%，V：0.020～0.050%，Nb：0.020～0.040%，B:0.0010～0.0030%。[0010] （3）中间转运：成分合格的钢水吊运至钢包回转台，镇静10min后注入中间包，过热度控制在20 50℃，保温处理。~[0011] （4）双辊铸轧：钢水通过浸入式水口注入双辊铸轧机中，控制轧辊辊缝在1.5~4.5mm之间，钢水凝固速率控制在200 600℃/s，铸坯拉速控制在60 120m/min，铸轧过程采~ ~用氩气或氮气保护。[0012] （5）坯料轧制：在氩气或氮气保护下进行热轧；采用微张力轧制，轧制速度为80~200m/min，轧制温度为950 1200℃，压下量为50 80%，带坯热轧后带钢厚度控制在0.8~ ~ ~2.0mm；[0013] 上述步骤（4）和（5）中保护气体的压力为0.2 0.5MPa，保护气体纯度为99.99%。~[0014] （6）钢带控冷：轧后钢带及时采用层流冷却方式进行水幕冷却，冷却水压为0.3~1.0Mpa，控制钢带的冷却速度为10 60℃/min，终冷温度500 750℃；通过控制轧制温度和终~ ~冷温度，使钢带的氧化铁皮厚度在15 30?m之间。~[0015] （7）钢带卷曲：切除头尾后的钢带经夹送辊送到卷取机进行卷。玫匠善繁〈志。[0016] （8）平整处理：强力辊矫平，确保钢带表面平整，控制板面平直度≤5I。[0017] （9）研磨处理：在密闭的研磨箱内根据带钢厚度自动调节研磨辊辊缝，在微张力下进行研磨并洗刷掉钢板坯表面的易脱落的氧化铁皮，仅保留底层与基体紧密结合的厚度为5?m 10?m的维氏体层氧化膜，钢带出研磨箱后进行烘干；其中研磨辊直径350mm，转速120~ ~600r/min，钢带张力为30 150KN。~[0018] （10）热成型处理：根据汽车零件尺寸，将薄带加工成相应的尺寸，采用电磁感应加热装置将板料加热至820 930℃，保温3 5min进行奥氏体化处理，然后在带有冷却装置的模~ ~具内进行冲压和淬火，得到表面质量良好的超高强度部件。其中淬火冷却剂为92 100℃的~热水（含有≤1%的食盐）。[0019] 本发明具有如下有益效果：[0020] 1、采用薄带铸轧工艺直接生产超高强度热成型钢，利用自身合金含量高的特点及热轧形成的氧化皮，经过研磨处理，去掉热轧钢板表面的氧化铁皮，保留底层与基体结合紧密的含有Fe?Cr?Al?Si?Ce元素的膜，利用其耐高温性能，防止板料在热成型加热与淬火时产生氧化、脱碳、掉皮和开裂缺陷，部件无需处理可以直接涂漆，是一种简洁高效的生产工艺。[0021] 2、新工艺省掉冷轧和镀锌工序，简化制造流程，大幅缩短了产品的生产周期，降低了制造成本。[0022] 3、新工艺因生产工艺简化，生产能耗显著降低，并克服了镀锌及后期废钢回收中锌的污染环境问题，实现了生产的绿色化。具体实施方式[0023] 下面结合具体实施例对本发明做进一步解释说明。[0024] 厚度1.5mm的免涂镀、抗氧化2000MPa热成型钢生产工艺如下：[0025] 转炉冶炼：全程底吹氩，终点温度1672℃，终点钢水中C：0.07%，P：0.010%；挡渣出钢，控制出钢下渣量22mm，出钢过程中根据成品成分要求加入中碳锰铁、硅铁、铬铁、铌铁进行脱氧及合金化。[0026] LF炉精炼：钢包中加入精炼渣4.5kg/吨钢，活性石灰3.0kg/吨钢，铝丸加入量1.2kg/吨钢造白渣脱硫；渣碱度5 6，出站渣样TFe+MnO≤1.0%，白渣保持时间20min；精炼30~分钟之后依次喂入钛线、硼线、钙线及铈线，铈线喂入量360m，喂线速度3.2m/min，出站温度1642℃。[0027] LF精炼后的钢水成分为：C：0.30%，Si：0.51%，Mn：1.46%，S：0.008%，P：0.012%，Als：0.032%，Cr：0.45%，Ce：0.046%，Ti：0.027%，V：0.045%，Nb：0.021%，B:0.0012%。[0028] 将处理后合格的转运至中间包，钢水过热度42℃，加入钢包覆盖剂5 8袋对钢水进~行保温处理，确保钢水无裸露。[0029] 双辊铸轧：钢水通过浸入式水口注入到双辊铸轧机中，铸轧辊预设辊缝为3.5mm，钢水流动过程中采用氩气进行保护，保护气体压力0.40MPa；铸轧辊内钢水凝固的冷却速率240℃/s，钢坯铸速65m/min；铸轧后得到的带坯厚度为3.5mm。[0030] 轧制：在氩气保护下进行热轧，保护气体压力0.4MPa；带坯通过夹送辊后进行恒张力轧制，轧制速度120m/min，轧制温度1050℃，压下率57%，热轧后带钢厚度为1.5mm。[0031] 控冷：热轧后950℃的带钢经层流冷却装置冷却到620℃，层流装置水压为0.8MPa，钢带冷却速度24℃/min。[0032] 卷。呵谐肺埠蟮母执兴凸跛偷骄砣』芯砣。玫饺仍成品薄带钢卷。[0033] 平整处理：采用强力辊矫平钢带，板面平直度4I。[0034] 研磨处理：在研磨箱内下对热轧板表面的氧化皮进行研磨，施加到钢带的张力75千牛，磨辊直径350mm，磨辊转速550转/min，开启3对磨辊；循环过滤水冲洗掉研磨下来的氧化铁皮，研磨后钢带剩余氧化皮厚度8?m，出研磨箱后烘干钢带。[0035] 热成型处理：板料加热到880℃保温3.5min，在模具内冲压成型后快速放到含0.5%食盐的95℃热水中淬火。[0036] 产品表面质量与力学性能：冲压成型后部件表面无氧化、无掉皮与开裂，表面质量良好；按国标要求进行力学性能检验，其屈服强度Rel=1205MPa，抗拉强度Rm＝2040MPa，伸长率A80=7.2％，符合标准要求；部件直接涂漆后表面漆层无起皮、开裂，质量优良。

专利地区：甘肃

专利申请日期：2022-08-16

专利公开日期：2024-11-19

专利公告号：CN115365317B