熱軋并酸洗的高強(qiáng)度鋼板的試制

孫成錢 董 毅 時(shí)曉光 韓 斌 劉仁東 張 宇

(鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院，遼寧鞍山 114009)

熱軋并酸洗的高強(qiáng)度鋼板的試制

孫成錢 董 毅 時(shí)曉光 韓 斌 劉仁東 張 宇

(鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院，遼寧鞍山 114009)

通過1 780 mm熱連軋機(jī)熱軋和1 700 mm酸洗機(jī)組酸洗，試制了一種高強(qiáng)度鋼板。研究了試制鋼板的顯微組織和力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼板的顯微組織由鐵素體和貝氏體組成，其抗拉強(qiáng)度高于630 MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到500 MPa以上，斷后伸長率大于20%。對試制鋼板進(jìn)行了預(yù)應(yīng)變處理，測定了經(jīng)過預(yù)應(yīng)變的鋼板的力學(xué)性能。發(fā)現(xiàn)，隨著預(yù)應(yīng)變率的增大，鋼板的橫向和縱向抗拉強(qiáng)度及橫向屈服強(qiáng)度也增大；當(dāng)預(yù)應(yīng)變率<2.0%時(shí)，隨著預(yù)應(yīng)變率的增大，鋼板的縱向屈服強(qiáng)度先降低后增大，但變化幅度很?。讳摪宓臋M向和縱向斷后伸長率均隨著預(yù)應(yīng)變率的增大而降低。

鐵素體 貝氏體 熱軋 酸洗 力學(xué)性能 預(yù)應(yīng)變

熱軋酸洗鋼板是在熱連軋機(jī)上熱軋，隨后經(jīng)酸洗機(jī)組酸洗去除氧化鐵皮，其表面質(zhì)量和性能介于熱軋鋼板和冷軋鋼板之間，可部分替代熱軋鋼板和冷軋鋼板[1- 4]。目前，鋼鐵市場行情嚴(yán)峻，熱軋酸洗鋼板的表面質(zhì)量比熱軋鋼板好，在保證表面質(zhì)量和使用性能的前提下，可使用戶降低生產(chǎn)成本，對于鋼鐵企業(yè)來說，也是確保盈利的產(chǎn)品之一。

本文通過1 780 mm熱連軋機(jī)熱軋和1 700 mm酸洗機(jī)組酸洗，試制了一種高強(qiáng)度鋼板，研究了鋼板的顯微組織和力學(xué)性能。

1 試制鋼板的化學(xué)成分和試制工藝

1.1 化學(xué)成分及試制工藝

試制鋼板的化學(xué)成分見表1。

表1 試制鋼板的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 1 Chemical composition of the trial- produced steel plate (mass fraction ) %

試制的鋼板在1 780 mm熱連軋機(jī)上熱軋，隨后在1 700 mm酸洗機(jī)組上酸洗試制。試制工藝路線為：鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→爐外精煉→連鑄→加熱→軋制→層流冷卻→卷取- 開卷- 酸洗- 卷取。具體工藝參數(shù)為：將厚度為230 mm的連鑄坯加熱至1 220 ℃，保溫約2.5 h后熱軋，精軋的終軋溫度為880～900 ℃，鋼板出精軋機(jī)組后以大于50 ℃/s的冷速冷卻至560～600 ℃卷取，然后鹽酸酸洗。成品鋼板的厚度為3.5 mm。

1.2 顯微組織和力學(xué)性能檢測

鋼板經(jīng)熱軋及酸洗、卷取后，沿其縱向切取試塊并制備金相試樣和拉伸試樣，檢測鋼板的顯微組織和力學(xué)性能[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 顯微組織

試制鋼板經(jīng)熱軋及酸洗后的顯微組織見圖1。由圖1可知，鋼板的顯微組織主要由鐵素體和貝氏體組成。

圖1 試制鋼板(a)頭、(b)尾部的顯微組織(4%硝酸酒精腐蝕)Fig.1 Microstructures at (a) head and (b) tail of the trial- produced steel plate (etched by 4% Nital)

2.2 力學(xué)性能

對3.5 mm厚的試制鋼板取樣檢測力學(xué)性能，拉伸試樣為縱向試樣，結(jié)果見表2。

表2 試制鋼板的力學(xué)性能Table 2 Mechanical properties of the trial- produced steel plate

由表2可知，試制鋼板的力學(xué)性能良好，抗拉強(qiáng)度大于630 MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到500 MPa以上，斷后伸長率大于20%。

2.3 預(yù)應(yīng)變試驗(yàn)

首先在拉伸試驗(yàn)機(jī)上分別對鋼板預(yù)拉伸至0、0.2%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%的總應(yīng)變(簡稱預(yù)應(yīng)變)，卸載再拉伸至試樣斷裂，最終測定不同預(yù)應(yīng)變條件下試制鋼板的強(qiáng)度和斷后伸長率的變化，結(jié)果見表3和圖2。

表3 經(jīng)預(yù)應(yīng)變的試制鋼板的力學(xué)性能Table 3 Mechanical properties of the trial- produced steel plate pre- strained to different extents

圖2 試制鋼板的(a)強(qiáng)度和(b)斷后伸長率隨預(yù)應(yīng)變率的變化Fig.2 Variation of (a)strength and (b)elongation with pre- strain rate for the trial- produced steel plate

由圖2(a)可知，隨著預(yù)應(yīng)變率的增大，鋼板的橫向、縱向抗拉強(qiáng)度和橫向屈服強(qiáng)度均增大。當(dāng)預(yù)應(yīng)變率<2.0%時(shí)，隨著預(yù)應(yīng)變率的增大，縱向屈服強(qiáng)度先降低后增大，但變化幅度很小。圖2(b)為鋼板的橫向和縱向斷后伸長率隨著預(yù)應(yīng)變率的變化，可見，鋼板的橫向和縱向斷后伸長率均隨著預(yù)應(yīng)變率的增大而降低。

3 應(yīng)用

試生產(chǎn)的鋼板已在某汽車廠成功沖壓成汽車零件，如圖3所示。

圖3 用試制鋼板沖壓的汽車零件Fig.3 Automotive parts made from the trial- produced steel plate by stamping

4 結(jié)論

(1)通過1 780 mm熱連軋機(jī)熱軋和1 700 mm酸洗機(jī)組酸洗試制的高強(qiáng)度鋼板，其顯微組織主要由鐵素體和貝氏體組成，抗拉強(qiáng)度大于630 MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到500 MPa以上，斷后伸長率大于20%。

(2)隨著預(yù)應(yīng)變率的增大，鋼板的橫向、縱向抗拉強(qiáng)度和橫向屈服強(qiáng)度均增大；當(dāng)預(yù)應(yīng)變率<2.0%時(shí)，隨著預(yù)應(yīng)變率的增大，鋼板的縱向屈服強(qiáng)度先降低后增大，但變化幅度很小；鋼板的橫向和縱向斷后伸長率均隨著預(yù)應(yīng)變率的增大而降低。

[1] 所文升，李紅翠．熱軋酸洗板的開發(fā)[J]．山西冶金，2012，5(1)：32- 34．

[2] 陳永和，周銘，顧衛(wèi)偉．國內(nèi)外酸洗熱軋板的生產(chǎn)及發(fā)展[J]．上海金屬，2007，29(5)：71- 81．

[3] 范細(xì)忠，楊旭，郭寶安，等．1580線熱軋酸洗板質(zhì)量控制[J]．鞍鋼技術(shù)，2015(3)：53- 57．

[4] 汪建威．壓縮機(jī)用熱軋酸洗板沖壓開裂原因分析及對策[J]．安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，26(3) ：22- 24．

[5] 方圓，陽代軍，張宏艷，等．汽車大梁鋼510L沖壓開裂原因分析[J]．熱加工工藝，2012，41(3)：169- 172．

收修改稿日期：2017- 09- 05

AHigh-strengthSteelPlateTrial-producedbyHot-rollingfollowedbyPicking

Sun Chengqian Dong Yi Shi Xiaoguang Han Bin Liu Rendong Zhang Yu

(Ansteel Group Iron and Steel Research Institute, Anshan Liaoning 114009, China)

A high- strength steel plate was trial- produced by hot- rolling in a 1 780 mm hot tandem mill followed by pickling in a 1 700 mm pickling line. The trial- produced steel plate was subjected to microstructural survey and mechanical property measurements. The results showed that the steel plate exhibited microstructure composed of ferrite and bainite, and tensile strength more than 630 MPa, yield strength more than 500 MPa, and elongation more than 20%. From measurements of mechanical properties of the trial- produced steel plate which underwent pre- strain, it was discovered that as the pre- strain rates increased so too did the transverse and longitudinal tensile strength, and transverse yield strength of the steel plate. With the increase of pre- strain rate that was less than 2%, the longitudinal yield strength first decreased and then increased slightly, and the transverse and longitudinal elongations first increased and then decreased，for the trial- produced steel plate.

ferrite，bainite，hot- rolling，pickling，mechanical property，pre- strain

孫成錢，男，工程師，碩士，主要從事金屬材料加工及熱處理和汽車用鋼研制開發(fā)，Email：ag_scq@163.com