低合金高强钢HC340LA冷轧钢带的研制与开发

赵丽明，亓海燕，何 敏，侯元新，亓增艳

（山东泰山钢铁集团有限公司，山东 济南271100）

1 前 言

近年来，国内外大型钢铁企业都在加大汽车用钢的研制与开发力度，适应现代汽车工业减重、节能、安全的发展需求。汽车结构件用冷轧低合金高强度结构钢HC340LA 是在低碳钢中添加少量的Nb、Ti 等合金元素，使其与碳、氮等合金元素形成碳化物提高钢的强度，该钢种具有优良的成形性、碰撞能量吸收能力、疲劳耐久性以及优良的焊接性能等，其冷轧钢带的用途广泛,主要应用于汽车的A 柱上部加强件、内侧B 柱、车门槛加长件、左右纵梁外板和底盘座椅部件等领域，发展前景非常广阔［1］。

为满足汽车原材料市场的需求，提高企业市场竞争力，山东泰山钢铁集团对汽车用冷轧低合金高强钢HC340LA 进行了研制与开发，产品实物质量良好，生产工艺成熟稳定，已具备批量稳定生产供货能力。

2 生产工艺控制

2.1 化学成分

HC340LA 的化学成分设计是在C、Mn 钢的基础上，通过添加Nb元素进行微合金化处理，采用晶粒细化、沉淀强化等复合强化机制保证钢的强度，其冶炼化学成分如表1所示。

表1 化学成分检测结果 %

2.2 冶炼、连铸工艺控制

1）提高钢水纯净度。采取分阶段控制吹氩强度，促进夹杂物碰撞、积聚、长大及上浮；通过延长吹氩时间，促进尺寸微小夹杂物上浮至钢-渣界面，被炉渣捕捉去除；渣洗及顶渣改质工艺等，提高夹杂物的去除率，进一步提高钢水的纯净度。

2）全程保护浇注：大包长水口周围裸露直径≯30 cm无钢花翻出，结晶器液面轻微冒泡为宜，实现黑渣操作，正常浇注中包液面控制在（800～900）mm，二冷水采用缓冷控制。

3）LF 精炼进行钙处理，中间包钢水温度1 535～1 550 ℃，全程氩封保护浇铸，恒拉速控制。

2.3 热轧工艺设计及控制

连铸板坯在凝固后采取高温热装入炉进行热轧轧制，此时，微合金元素铌在奥氏体中的溶解量相对较高，热轧轧后铌元素以碳氮化物的形式在铁素体中析出，充分发挥其沉淀强化的作用［2］。

为了提高钢带强度及韧性指标，提高强塑积，热轧工艺采取适当的低温卷取，充分发挥细晶强化作用机制。主要控制参数见表2，热轧板力学性能见表3。

表2 轧制温度 ℃

表3 热轧HC340LA力学性能

2.4 冷轧工序

2.4 .1 冷轧轧制

由于HC340LA 钢种含碳量、硬度高，为避免在轧制过程中出现跑偏、断带、勒辊等事故，减少轧制道次，保证产品板形及表面质量，提高生产效率，采取了一系列的工艺制度：

1）对乳化液净油泵的叶轮进行改造，叶轮的材质由铸钢调整为不锈钢，叶轮的叶片由4片增加到5 片，使乳化液的压力由0.5 MPa 提高到0.6 MPa 以上，以提高轧制工艺润滑效果。

2）采用工艺润滑良好的301轧制油进行轧制，乳化液的皂化值控制在150 mgKOH/g以上，浓度控制在2.0%以上。

3）对轧制工艺进行优化，采用Φ280～295 mm的小辊径工作辊进行轧制，以降低轧制力；前3 道次的压下率控制在60%～70%，起步时的采取高弯辊力165 kN，成品道次采用大张力70 kN，防止出现钢带跑偏及勒辊事故的发生。

2.4 .2 冷轧退火试验

为制定最优的HC340LA 退火工艺，使产品满足用户需求，对冷硬钢带取样并进行实验室退火工艺模拟［3］：在610～680 ℃，每隔10 ℃设置一个温度段，试样随炉升温，保温2 h，随炉冷却至380 ℃后空冷至室温。试验样品的力学性能检测、晶粒度检测结果见表4。

表4 冷硬板热处理结果

根据热处理试验结果、结合冷轧部罩式退火炉实际状况确定退火工艺：保温温度650 ℃，保温时间12 h。

2.4 .3 罩式退火工艺

罩式退火时，在420 ℃设置2 h的保温平台，温度＜420 ℃时全速升温；温度＞420 ℃后升温速率按照35 ℃/h 控制。升至650 ℃时保温，保温时间12 h，保温结束后闷罩2 h，过程中温度波动控制在5 ℃范围之内。

2.4 .4 平整工艺

采用粗糙度为1.5～1.8 um 的毛化工作辊，生产时根据来料厚度调整平整压力，保证成品厚度偏差控制在-0.02～0 mm，平整轧制力控制在1 700～2 000 kN，保证了产品的物理性能和厚度精度。

3 冷轧成品实物质量

冷轧成品力学性能均符合标准要求，见表5。

表5 HC340LA冷轧板力学性能

经金相检测，热轧板非金属夹杂物以D 类为主，为1.0～1.5 级，存在少量B 类非金属夹杂物0.5级；组织为铁素体+珠光体，晶粒度为12.0～12.5级。冷轧板组织为铁素体+碳化物，晶粒度为10.5～11.5级。金相组织如图3所示。

图3 HC340LA金相组织1 000×

外观质量。汽车结构件用低合金高强度结构钢HC340LA 冷轧钢带厚度0.70～1.20 mm，宽度规格710～860 mm，冷轧成品厚度精度高，厚度偏差为-0.02～0 mm；板形平直，不平度≤2 mm；表面光洁，无粘结、条纹、色差、黑斑、麻点、油污等缺陷，达到了汽车结构件用低合金高强度结构钢HC340LA冷轧钢带的质量要求。

4 结 语

通过合金体系设计、实验室试验模拟，以及生产过程控制，获得高强度、高塑性的汽车用低合金高强钢HC340LA 冷轧钢带，产品各项力学性能指标、表面质量指标均达到用户要求。该产品质量稳定，各项性能达到标准要求，满足了汽车的加强件、结构件等领域的使用要求，用户使用后反馈钢带的质量稳定、成形性好，可以很好地满足汽车生产的需求，得到了用户的认可，促进了企业冷轧产品的结构调整。