熱軋酸洗低碳薄鋼板的研制

孫成錢 張 宇 時曉光 董 毅 劉仁東 徐榮杰

(鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院，遼寧 鞍山 114009)

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，表面質(zhì)量和使用性能介于熱軋板和冷軋板之間的中間產(chǎn)品，是部分熱軋鋼板和冷軋鋼板的理想替代品[1- 2]。目前，鋼鐵市場行情嚴(yán)峻，由于熱軋酸洗鋼板的表面質(zhì)量比熱軋鋼板好，生產(chǎn)成本比冷軋鋼板低，因此是鋼鐵企業(yè)盈利比較豐厚的產(chǎn)品之一。

本文研制的低碳薄鋼板，是先在1 780 mm熱連軋機(jī)上熱軋，然后在1 700 mm酸洗機(jī)組上酸洗獲得的，并檢測了試制鋼板的顯微組織、力學(xué)性能和成形性能。

1 試制鋼板的化學(xué)成分

1.1 化學(xué)成分和試制工藝

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) %

試制鋼板在1 780 mm熱連軋機(jī)上熱軋及1 700 mm酸洗機(jī)組上酸洗。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。具體的操作過程為：將厚度為230 mm的連鑄坯加熱至1 220 ℃保溫約2 h，隨后熱軋，終軋溫度880～900 ℃；鋼板出精軋機(jī)組后以大于50 ℃/s的速度冷卻至660～690 ℃卷取，然后鹽酸酸洗，酸洗拉矯延伸率1.5%，成品鋼板厚度1.8 mm。

1.2 組織和性能

鋼板經(jīng)熱軋和酸洗卷取后取樣檢測其組織和性能。金相試樣和拉伸試樣均在鋼板1/4寬度處切取。拉伸試樣為縱向標(biāo)準(zhǔn)試樣。鋼板的成形性試驗(yàn)在某汽車廠的沖壓機(jī)上進(jìn)行。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 顯微組織

試制鋼板的顯微組織見圖1。

由圖1可知，試制鋼板的顯微組織主要由鐵素體和珠光體組成，珠光體沿晶界分布，鐵素體晶粒度為9級。

2.2 力學(xué)性能

圖1 試制鋼板的顯微組織(4%硝酸酒精溶液腐蝕)Fig.1 Microstructures of the trial- produced steel plate (etched in 4% Nital)

測定力學(xué)性能的試樣在試制鋼板卷的頭部、中部和尾部縱向切取。鋼板的力學(xué)性能檢測結(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310 MPa，屈服強(qiáng)度高達(dá)200 MPa以上，斷后伸長率大于42%，塑性應(yīng)變比r值0.5～0.6，應(yīng)變硬化指數(shù)n值0.19～0.21。

2.3 成形性能

材料的成形極限圖(FLD)表明了常用應(yīng)變范圍內(nèi)成形極限曲線(FLC)的形狀和對應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)，能較直觀和準(zhǔn)確地表征材料的成形性能，是評價和預(yù)測材料成形性能的重要依據(jù)[3]。

通過對一側(cè)表面印有網(wǎng)格的試樣進(jìn)行脹形變形直至某個局部產(chǎn)生縮頸或破裂，測量縮頸區(qū)或破裂區(qū)附近發(fā)生畸變網(wǎng)格的長短軸應(yīng)變，分別作為縱軸和橫軸的坐標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)于圖中，繪制出成形極限圖[4]。

汽車用鋼板幾乎全部是沖壓成形，而沖壓過程由拉延或脹形組成，鋼板的成形性能決定于這兩個變形過程。采用AMSME4.1成形分析軟件對試制的厚度為1.8 mm的熱軋酸洗鋼板進(jìn)行了成形性能分析，繪制出成形極限圖(FLD)，如圖2所示。由圖2可以看出，試制的熱軋酸洗鋼板成形極限值為22.777%(目標(biāo)值為大于10%)，因此，該鋼板的成形結(jié)果是安全的。

圖2 試制鋼板的成形極限圖Fig.2 Forming limit diagram for the trial- produced plate

3 工業(yè)試生產(chǎn)

工業(yè)試生產(chǎn)的鋼板現(xiàn)已成功沖壓成汽車零件并應(yīng)用于某汽車廠，沖壓零件見圖3。

4 結(jié)論

(1)通過在1 780 mm熱連軋機(jī)上熱軋和1 700 mm酸洗機(jī)組上酸洗試制的低碳薄鋼板的顯微組織主要由鐵素體和珠光體組成，鐵素體晶粒度為9級，鋼板的抗拉強(qiáng)度大于310 MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到200 MPa以上，斷后伸長率大于42%，塑性應(yīng)變比r值0.5～0.6，應(yīng)變硬化指數(shù)n值0.19～0.21。

圖3 由試制鋼板沖壓的零件Fig.3 Parts Stamped from the trial- produced plate

(2)工業(yè)試制的厚1.8 mm鋼板的最小成形極限值為22.777%(目標(biāo)值為大于10%)，因此，使用由試制鋼板沖壓的零件是安全的。