18R57.铁素体区热轧生产ELC钢-RAL邹闻文

2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳107铁素体区热轧生产ELC钢邹闻文，王昭东，郭艳辉（东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳）摘要：利用铁素体区热轧工艺生产ELC钢的工业试验，研究了一种ELC钢的热轧组织，织构及性能。结果表明，铁素体区热轧后，ELC钢大部分为变形带组织，放大1000倍可以看到鱼骨状的晶内剪切带；热轧后，织构沿板厚方向均匀，织构的遗传性使得冷轧和退火后的织构沿板厚方向也均匀，但是退火织构中仍有{001}110织构存在；退火后钢板的r值在1.3左右，达到普通冲压级钢板的要求。关键词：ELC钢；铁素体区热轧；织构；剪切带；r值ELCSteelProductionbyFerriticHotRollingProcessZOUWenwen，WANGZhaodong，GUOYanhui(StateKeyLabofRollingandAutomation,NortheasternUniversity,Shenyang110004,Liaoning,China.)Abstract:Thehotrolledmicrostructure,textureandpropertiesofanELCsteelhotrolledinferriteregion,coldrolledandannealedwerestudied.Theresultsshowthatdeformationbandsarethemainmicrostructureinthehotrolledsampleandfish-bonein-grainshearbandsarevisiblewhenmagnificationtimesis1000.Textureishomogenousalongthethicknessdirectionofthesheetinhotrolled,coldrolledaswellasannealedstatus.r-valueofthecoldrolledandannealedsheetisaround1.3,meetingtheneedsofDQclass.Keywords:ELCsteel；ferriticrolling；texture；shearbands；r-value1前言ELC(extra-lowcarbon)钢指含碳量低于0.01%的超低碳钢，主要应用于汽车板。近年来，随着汽车工业的不断发展，厂家对汽车板的要求越来越严格。随着人们对节约能源的意识的增强，能够有效节约能源的工艺也备受青睐。铁素体轧制工艺，又称为温轧（WarmRolling）工艺，昀初开始于20世纪80年代后期[1-3]，其初始的设计思想是以简化工艺、节约能源为主要目的，力图用传统的连铸坯为原料，通过铁素体区轧制生产一种可直接使用或供随后冷轧生产的价格便宜、质软、非时效的热轧板。目前铁素体区热轧已被用于低碳钢热轧的工业生产。通过铁素体区热轧，可以生产具有相同或更优性能的冲压和深冲ELC钢。用铁素体区热轧代替奥氏体区轧制能节约能源。采用这一技术，可以以更少的能耗生产更宽更薄的热轧板带。其优点概括为：有效地节约能源；提高成材率；减少轧辊磨损，提高轧制生产效率；提高热轧带钢酸洗效率和带钢表面质量；缩短工艺流程，降低生产成本；提高带钢质量和成材率；降低冷轧工序的轧制负荷；获得高r值的冷轧带钢产品。对于低碳钢和超低碳钢，合适的轧制负荷使铁素体轧制在现有轧机上实现成为可能。在750℃至850℃范围内轧制，轧制负荷与在920℃至1000℃范围内轧制大致相当。但是目前文献，尤其是国内文献对应用铁素体区热轧技术生产ELC钢的报导并不多。本文主要介绍了应用铁素体区轧制技术生产的一种ELC钢的组织，织构及性能。2试验材料及方案试验钢种为ELC钢st14F，其化学成分如表1所示。2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳108板坯加热温度为1100℃，粗轧温度920℃，进精轧温度波动在780~820℃之间，终轧温度波动在760~780℃，卷取温度波动在680~710℃。冷轧压下率分别为65%，67%，73%。采用罩式退火，退火温度为710℃和680℃，保温时间为4h。对热轧卷取后的试样进行金相观察，观察试样的晶粒所处状态。对热轧、冷轧和退火后的试样用X-ray进行织构分析。织构测定在X’PertPro型X−射线衍射仪上进行。测量{110}、{200}和{211}三张不完整极图，采用二步法计算ODF，Lmax=16，ODF图用Roe方法[4]表示。将退火后的样品按GB/6397-86加工成拉伸试样，在WED-2型20KN电子万能材料试验机上进行力学试验，测量试样轧向，垂直于轧向和与轧向呈45°方向的屈服、抗拉强度和延伸率、r值、n值，计算出平均值。表1实验用料的化学成分（质量百分数,%）Table1Chemicalcompositionoftheteststeel(masscontents,%)钢种CSiMnPSAlsTiBNSt14F0.0080.010.180.0110.0100.029—0.0008—3实验结果和分析3.1金相组织图1是不同放大倍数下热轧试样的金相组织，由图可知，大部分组织为沿轧向的变形带，在放大1000倍后，可以看到鱼骨状的晶内剪切带，只有很少一部分等轴晶粒形成。3.2织构图2是热轧、冷轧和退火后样品表面织构的φ=45oODF。由截面图可以看出，经铁素体区热轧后，超低碳钢的表面上形成了较强的α织构和很弱的γ织构，织构组分集中在{001}110~{111}110，其中{001}110强度昀大，f(g)大于9。图3是与图2相对应的ε取向线（110//TD，TD表示带钢的横向），α取向线（110//RD，RD表示带钢的轧向）和γ取向线（111//ND，ND表示带钢的板法向）的变化图。由取向变化图可以看出，冷轧之后，α取向线上{001}110~{112}110强度降低，其余组分强度提高；γ取向线上各织构组分强度都明显提高，{111}112和{111}110织构的强度没有明显差异；ε取向线上的大多数组分强度变化不大，只有{554}225织构强度提高。退火之后，α织构大幅度减弱，尤其是{001}110迅速减弱，{223}110织构强度昀高f(g)=4；γ取向线上的{111}110组分变化不明显，其余组分增强，{111}112成为昀强组分，f(g)大于6；ε取向线上{554}225组分强度提高，f(g)接近于8，退火后，主要的织构组分为{112}110~{111}110和{113}110~{332}110，以及{554}225组分。图1试样的热轧组织Fig.1Opticalmicrostructureofhotrolledsamples2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳10953111357020406080020406080ψθ21122144020406080020406080ψθ224646020406080020406080ψθ图2铁素体区轧制样品表面织构的φ＝45°ODF截面图(a)热轧；(b)冷轧；(c)退火Fig.2φ＝45°ODFsectionsoftextureinsurface(a)hotrolled;(b)coldrolled;(c)annealed(b)图4是热轧、冷轧和退火后样品中心面织构的φ=45oODF截面图，可以看出，经铁素体区热轧后，超低碳钢的中心面上α织构和γ织构均已形成，γ织构强度较低，织构主要组分集中在{001}110~{223}110，另外是较弱的{111}112~{111}110。图5是与图4相对应的ε取向线（110//TD，TD表示带钢的横向），α取向线（110//RD，RD表示带钢的轧向）和γ取向线（111//ND，ND表示带钢的板法向）的变化图。0102030405060708090024681012141601020304050607080900246810121416607080900246810121416HotrolledColdrolledAnnealed{110}001{332}113{554}225{112}111{111}112{113}332{114}221{001}110f(g)θ(Degree)(a){111}112{110}110{331}110{111}110{332}110{223}110{112}110{113}110{114}110{001}110f(g)θ(Degree)(b){111}110f(g)ψ(Degree)(c)图3样品表面织构的取向变化图(a)ε取向线；(b)α取向线；(c)γ取向线Fig.3Intensitydistributionalongεfiber,αfiberandγfiberinsurface(a)εfiber;(b)αfiber;(c)γfiber(a)(b)(c)2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳1105311357911020406080020406080ψθ31113579113020406080020406080ψθ11331517571020406080020406080ψθ图4铁素体区热轧样品中心面织构的φ＝45°ODF截面图(a)热轧；(b)冷轧；(c)退火Fig.4φ＝45°ODFsectionsoftextureatthemid-section(a)hotrolled;(b)coldrolled;(c)annealed由图5所示的取向变化图可以看出，冷轧之后，α取向线上的强度向{112}110偏移，除{001}110组分强度稍微减弱，其它组分强度均提高；γ取向线上的{111}110组分增强；ε取向线上的大多数组分强度变化不大，只有{554}225织构强度有一定幅度的减弱。退火之后，{001}110~{223}110减弱幅度昀大，尤其是{001}110迅速减弱，α取向线上其余组分也减弱；γ取向线上的{111}110组分稍微减弱，其余组分增强，{111}112成为昀强组分，f(g)=8；ε取向线上{112}111~{332}113组分增强，其余各组分都减弱；主要组分为{114}110~{111}110和{111}112~{111}110，另外，较弱的{001}110组分也存在。0102030405060708090024681012141601020304050607080900246810121416607080900246810121416HotrolledColdrolledAnnealed{110}001{332}113{554}225{112}111{111}112{113}332{114}221{001}110f(g)θ(Degree)(a){111}112{110}110{331}110{111}110{332}110{223}110{112}110{113}110{114}110{001}110f(g)θ(Degree)(b){111}110f(g)ψ(Degree)(c)图5样品中心面织构的取向变化图(a)ε取向线；(b)α取向线；(c)γ取向线Fig.5Intensitydistributionalongεfiber,αfiberandγfiberatthemid-section(a)εfiber;(b)αfiber;(c)γfiber由上面织构图可以看出，表面的织构类型与中心面上差异不大，说明润滑效果良好，织构沿板厚方向均匀使得性能沿板厚方向均匀，有利于提高钢板性能。3.3性能