分享：不同成分与工艺对CQ级冷轧钢带的影响分析

山东钢铁集团日照有限公司钢铁研究院，山东　日照　276800

随着冷轧产品技术进步及市场竞争的加剧，用户对冷轧产品的性能要求越来越高，对于普通CQ级冷轧钢带，亦要求具备一定的冲压成形性能，并且市场的需求量较大。因此，加强对不同成分与工艺下的CQ级冷轧钢带的研究开发，具有重大的意义。本文通过开发DC01与SPCC两个CQ级冷轧钢带牌号，实现不同组织与性能要求，实现连续退火CQ级的大范围冲压及应用领域，既可实现较大冲压范围要求材质较软的冲压件需求，亦可实现较高强度的较小冲压变形的结构件需求，扩大了产品客户群。典型的应用如图1所示，DC01牌号用于汽车顶盖件，其具有较好的冲压成型性能；SPCC牌号用于家电电机端盖，其具有较好的强度支撑效果。

图  1  DC01与SPCC钢带的典型零件应用图：（a） DC01；（b） SPCC

1.   冷轧带钢生产

1.1   工艺流程

通过铁水KR脱硫，运送至转炉加入合金进行高温冶炼，再通过RH精炼炉脱气，将洁净化的合格钢水连续浇铸为230 mm的钢坯，定尺切割后进入加热炉加热至一定温度并保温一定时间，再进行热轧粗轧（可逆式）与精轧（连续式）至较薄规格的钢带进行卷取，然后将钢卷运至冷轧工序进行开卷酸洗与冷连轧至目标厚度的钢卷，再开卷进行脱脂清洗后进行连续退火炉进行再结晶退火，之后进行平整、切边、涂油等精整工序，最终生产出合格钢卷，进行检验判定与包装入库。其主要工艺流程如下：

KR脱硫→转炉冶炼→RH精炼→连铸→热连轧→酸连轧→连续退火→卷取→精整（根据需要）→成品检验→包装→入库。

1.2   化学成分控制

综合考虑生产成本与力学证性能，不添加贵合金，采用C、Mn强化，且要求C含量不能太高，确保最终的冲压性能。DC01与SPCC钢带的成分设计如表1所示。

表  1  DC01与SPCC钢带的化学成分（质量分数） %　　　

牌号	C	Si	Mn	P	S	Als
DC01	0.011	0.003	0.18	0.010	0.009	0.032
SPCC	0.041	0.009	0.21	0.012	0.004	0.033
标准	≤0.12	—	≤0.6	≤0.045	≤0.045	—

1.3   热轧与酸轧工艺

热轧与酸轧均采用连轧工艺。热轧终轧温度和卷取温度是影响冷轧板性能的主要影响因素：热轧终轧温度略高于冷却时铁素体转变的开始温度Ar3，终轧后立即快速冷却，获得均匀的铁素体晶粒，在冷轧退火后形成有利织构；高温卷取有利于碳氮化物的析出和长大，降低连续退火再结晶温度，提高塑性应变比r [1]。从不同冷轧压下率上看，冷轧压下率在80%左右，有利于提高金属冷轧变形储能，增加退火过程中再结晶的驱动力，有利于获得较强的{111}有利织构和高的r值[2]。DC01与SPCC钢带的热轧与酸轧主要工艺参数如表2所示。

表  2  DC01与SPCC钢带的热轧与酸轧主要参数

牌号	热轧加热 温度/°C	精轧出口 温度/°C	热轧卷取 温度/°C	酸轧 压下率/%	冷轧规格/ （mm×mm）
DC01	1240	900	680	80	0.5×1250
SPCC	1240	900	650	80	0.5×1200

1.4   连退工艺

冷轧退火采用立式连续退火炉生产。采用再结晶退火工艺，主要是消除冷轧变形后的加工硬化，使冷变形后的成品得到所需求的组织，消除内应力，降低硬度，提高塑性，最终获得理想的深冲性能[3]。DC01与SPCC钢带的连退主要工艺参数如表3所示。

表  3  DC01与SPCC钢带的连退主要参数

牌号	均热 温度/°C	缓冷 温度/°C	过时效 温度/°C	平整延 伸率/%	平整轧 制力/kN
DC01	786	657	373	0.8	4300
SPCC	776	667	377	0.8	4600

2.   性能与组织分析

2.1   力学性能

通过对退火后成品的DC01与SPCC钢带进行拉伸试验检测，取样位置为钢卷中间部位，宽度方向距离连部1/4位置，采用横向试样，静态拉伸后所得力学性能如表4表示。

表  4  DC01与SPCC钢带的力学性能

牌号	屈服强度/MPa	抗拉强度/MPa	延伸率，A80/%	硬度值，HRB
DC01	187	324	40.5	32.2
SPCC	261	372	33.5	39.8

从以上性能可看出，DC01的屈服强度比SPCC低74 MPa，抗拉强度比SPCC低48 MPa，延伸率比SPCC高7%，HRB硬度比SPCC低7.6，说明DC01材质比SPCC更软，冲压成型性能更好，更适合较大冲压范围要求材质较软的冲压件需求；而SPCC强度较高，可实现较高强度的较小冲压变形的结构件需求

2.2   金相组织

通过对退火后成品的DC01与SPCC钢带进行金相显微组织分析，在500倍下的金相组织图如图2所示。

图  2  DC01与SPCC钢带的退火态金相组织：（a） DC01；（b） SPCC

从金相组织可看出，DC01与SPCC的金相显微组织都是均匀的铁素体＋少量游离渗碳体，铁素体呈块状，游离渗碳体呈分散的点状分布于晶内和晶界，晶粒较均匀，不存在混晶等现象。其中DC01的晶粒比SPCC的晶粒粗大些，DC01的晶粒度约为9.0～9.5级，SPCC的晶粒度约为9.5～10.0级，晶粒大小与力学性能吻合，屈服强度较小的晶粒较粗，有利于冲压成型。

3.   结语

通过对CQ级冷轧钢带DC01与SPCC的研究，制定了适合与山钢日照公司2030冷轧生产线的生产工艺方案，大大提高并稳定了冷轧退火卷的冲压性能，满足了客户要求，达到同类行业领先水平。目前冷轧连退DC01与SPCC冲压用钢产品已成功打入小汽车、防盗门、家电等相关领域，经用户反馈，CQ级冷轧产品的板面质量与尺寸精度良好、力学性能稳定，满足JIS及EN国际标准执行及客户的需求。