（材料加工工程专业论文）冷轧ddq级深冲板再结晶动力学和组织性能研究.pdf

武汉科技大学硕士学位论文第1 页 摘要 随着薄板坯连铸连轧 t s c r 技术在国内的应用越来越多 冷轧冲压板基板也越来 越多地采用t s c r 热轧板 由于薄板坯连铸连轧技术的生产特性 使t s c r 热轧板用作基 板生产冷轧d d q 级深冲板时存在一些质量问题 本文根据湖南华菱涟源钢铁有限公司冷 轧板厂用短流程基板生产d d q 级冷轧深冲板时所存在的问题 对t s c r 热轧基板生产d d q 级冷轧深冲板的相关工艺和技术进行了较为系统的研究 本课题研究内容包括t s c r 热轧基板生产的d d q 级冷轧深冲板的再结晶温度和再结 晶动力学研究 d d q 级冷轧深冲板的组织和性能研究 并分析对比了不同厂家d d q 级冷 轧深冲产品组织和性能的差异 找出了影响短流程d d q 级冷轧深冲板性能的影响因素 本文的另一个研究内容对传统流程和短流程基板生产的d d q 级冷轧深冲板进行了夹杂物 和渗碳体分布分析 本课题的研究结果为湖南华菱涟源钢铁有限公司冷轧板厂生产d d q 级冷轧深冲板时工艺参数的确定提供了理论依据 从而改善了产品性能 满足了用户需求 通过该项研究成功地开发出短流程基板d d q 级冷轧深冲板的生产工艺 研究结果已经成 功应用于湖南华菱涟源钢铁有限公司冷轧板厂 取得了更大的经济效益 关键词 短流程基板 d d q 深冲板 再结晶动力学 组织 性能 第1 i 页武汉科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t hm o r ea n dm o r ea p p l i c a t i o n so ft 1 1 i ns l a bc a s t i n ga n dr o l l i n g t s c r t e c h n o l o g yi n c h i n a m o l ea n dm o r ec o l dr o l l i n gd e e pd r a w a b l es h e e t sa l eu s e dw i t ht s c rh o tb a n d s b e c a u s eo ft h ep r o d u c t i o nc h a r a c t e r so ft s c i lt h e r ea r em a n yp r o b l e m se x i s t i n gi nc o l dr o l l e d d d qd e e pd r a w a b l es h e e t sr o l l e dw i t ht s c rh o tb a n d s a c c o r d i n gt ot h ee x i s t i n gp r o b l e m so f s h o r t p r o c e s sd d qp r o d u c t i o ni nh u n a nh u a l i nl i a n y u a ni r o na n ds t e e lc ol t dc o l dr o l l i n gm i l l t h i st h e s i ss y s t e m a t i c a l l ys t u d yo nt h ed d qs h e e t sp r o d u c t i o np r o c e s s e sa n dt e c h n o l o g i e sr o l l e d w i t ht s c rh o tb a n d s 1 1 l es t u d yo ft h et h e s i si n c l u d er e c r y s t a l l i z a t i o nt e m p e r a t u r ea n dr e c r y s t a l l i z a t i o nd y n a m i c o fc o l dr o l l e dd d qd e e pd r a w a b l es h e e t sr o l l e dw i 也t s c rh o tb a n d s a n dt h ed d qd 印 d r a w a b l es h e e t sm i c r o s t r u c t u r ep r o p e r t i e s a l s oc o m p a r et h em i c r o s t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e sw i t h t h ea n a l y s i so ft h ec o l dr o l l e dd e e pd r a w a b l eb a n d sd i f f e r e n t l yp r o d u c e db yd e f f r e n ts t e e lp l a n t s t oi d e n t i f yt h ea f f e c tr e a s o n so ft h ep r o p e r t i e sf o rd d q d e e pd r a w a b l es h e e t s a n o t h e rs t u d yo f t h et h e s i si n c l u d et h ea n a l y s i so fi n c l u s i o na n dc e m e n t i t eo fc o l dr o l l e dd d qd e e pd r a w a b l e s h e e t sr o l l e dw i t ht s c rh o tb a n d s 诚也t r a d i t i o n a la n ds h o r tp r o d u c t i o np r o c e s s 曩艟r e s e a r c h r e s u l ta f f o r dt h et h e o r e t i c a lb a s i st oh u n a nh u a l i nl i a n y u a ni r o na n ds t e e lc ol t dc o l dr o l l i n g m i l l 谢氇t h ep r o d u c t i o nt e c h n o l o g yo fs h o r tp r o c e s sp r o d u c t i o no fd d q d e e pd r a w a b l es h e e t s w h i c hc a ns u i t a b l ya d j u s tp r o d u c t i o np r o c e s s t h e r e b yi m p r o v et h ep r o p e r t i e st om e e tt h en e e d s o fu s e r s t h er e s e a r c hr e s u l th a sa p p l i e dt oh u n a nh u a l i nl i a n y u a ni r o na n ds t e e lc ol t dc o l d r o l l i n gm i l la n da c h i e v e dg r e a t e rb e n e f i t s k e yw o r d s t h i ns l a bc a s t i n ga n dr o l l i n g t s c r h o tb a n k s d e e pd r a w a b l es h e e t s d d q r e c r y s t a l l i z a t i o nd y n a m i c m i c r o s t r u c t u r e p r o p e r t i e s 武汉科技大学 研究生学位论文裁薪性声瞬 本人郑重声磺 所茔交爵学位论文莛奉天在等辩指导下 貔立避行婿 究所取得祷成果 除了文率已经注醺琴 孀翡肉容或震岔露研窕共震竟成舔 工律外 本论交不包含任何其他个入或集体己羟发表或撰写遗爵律慕成栗 对本文爵研究做鑫重要贡献酶个入和集体 筠邑在文串瑷翡磷方武标旗 申请学位论交奄资糕若有不安之建 本人承袒一萌褪关责饪 论文律者签名 i 婪基 篓糍 塑孟墨瑟 研究生学位论文版权使蕉授权声嗡 奉论文的研究成暴l 莺武汉科技大学所有 荚研究起容不蒋溅其它摹位 酶名义发表 本人完全了勰武汉科技大学霄关保窝 使蔗学位论文的规定 简意学校保留并向有关部门送交论文的复印律和电子版本 兔许论文被蠢 阕和借阗 同意学校将本论文昀全部或部分蠢客编入有关数据库避行捡索 论文律者签名 查蘧 指导教师篓名 一魑 搿 期 盈翌 堇 垦 武汉科技大学硕士学位论文第1 页 第一章引言 1 1 课题的提出与选题依据 涟源钢铁公司薄板坯连铸连轧生产线从德国西马克 德马克公司引进 为第二代c s p c o m p a c ts t r i pp r o d u c t i o n i 艺技术 均热炉采用布里克蒙 b r i c m o n t 技术 第一流于2 0 0 4 年2 月5 日全线一次热试车投产 第二流于同年6 月1 日正式投产 2 0 0 4 年9 月份当月产 量达1 6 7 4 万吨 折合年产量超过2 0 0 万吨 2 0 0 5 年3 月产量接近2 2 9 万吨 年产量超过 2 7 0 万吨 并在该生产线上开发了集装箱板 汽车大梁板 冷轧用热轧板卷 如s p h c 0 8 a i 等钢种 涟钢为了扩大产品结构 研究试生产了d d q d e e pd r a w a b l eq 砌埘 级冷轧板 但在生产过程中存在屈服强度及抗拉强度较高 延伸率较低 硬化指数n 值和塑性应变比 r 值波动较大等问题 因此 在大生产中还存在一定的困难 涟钢为了解决在生产中存在的问题 委托武汉科技大学进行连铸连轧基板生产冷轧 d d q 级深冲板的研究 本文作者参与了冷轧d d q 级深冲板的研究工作 本课题主要针对 连铸连轧热轧基板所生产出来的冷轧板 涟源钢铁公司生产 进行再结晶温度和再结晶动力 学的研究 并分析对比a b c d 四个钢厂和涟钢的冷轧深冲产品的组织和性能 找出 影响d d q 级深冲板性能的影响因素 为生产厂家调整生产工艺参数提供理论依据 从而 改善产品性能 满足用户需求 取得更大的经济效益和社会效益 1 2 课题研究意义 薄板坯连铸连轧是2 0 世纪8 0 年代开发成功的生产热轧板卷的一种全新的短流程工 艺 世界上第一条薄板坯连铸连轧生产线于1 9 8 9 年 在美国印第安纳州的纽柯拉福兹维 莱厂进行投产 它以紧凑为特点 是一项卓越集成创新成果 显示出了强大的生命力 因 此 薄板坯连铸连轧是继氧气转炉炼钢 连续铸钢之后钢铁工业最重大的革命性技术之一 世界各国都给予了极大关注 在冶金界产生了巨大反响 这项综合技术的出现 在带来巨 大经济效益的同时 也给轧钢工作者提出了诸多亟待解决的课题 薄板坯连铸连轧技术经过不断改进 技术日臻完善 投产和在建的连铸连轧生产线条 数较多 目前世界上已投产的4 0 多条薄板坯连铸连轧生产线 我国是一个能源紧缺的国 家 因此薄板坯连铸连轧技术的出现就受到了重视 至2 0 0 7 年为止 我国拥有的连铸连 轧生产线已经达到1 3 条 其中c s p 线6 条 珠钢 邯钢 包钢 马钢 涟钢 酒钢 f t s r 线3 条 唐钢 本钢 通钢 a s p 线3 条 鞍钢 济钢 z s p 线l 条 唐山国丰 i i l 薄板坯连铸连轧生产线生产的热轧薄带钢晶粒细小 屈服强度和抗拉强度较高 而伸 长率较好 由于薄板坯连铸连轧的生产特性 在其生产冷轧d d q 级深冲板的过程中还存 在问题 所以研究以连铸连轧热轧基扳生产d d q 级深冲板还有许多研究工作需要轧钢工 作者进行研究 第2 页 武汉科技大学硕士学位论文 1 3 课题主要研究内容 课题的主要研究内容包括 1 试验研究连铸连轧基板生产的冷轧板再结晶温度 2 试验研究连铸连轧基板生产的冷轧板再结晶动力学 3 分析对比a 8 c d 四个钢厂和涟钢的冷轧产品的化学成分 组织和性能 找出影响d d q 级深冲板性栽的影响因素 4 分析对比a b c d 四个钢厂和涟钢的冷轧产品的夹杂物分布和类型以及渗 碳体分布状况 进一步分析影响d d q 级深冲板性能的影响因素 本课题的技术路线主要是以涟钢连铸连轧基板生产的冷轧深冲板为研究对象 在实验 室通过盐浴炉进行退火实验 测定再结晶温度和再结晶动力学 并且通过全谱直读电耦含 等离子体光谱仪 万能材料试验机 金相显微镜 扫描电镜和能谱仪对各钢厂冷轧板进行 分橱 研究影响冲压性能因素 武汉科技大学硕士学位论文第3 页 第二章文献综述 2 1 薄板坯连铸连轧工艺简介 薄板坯连铸连轧即由连铸机生产出来的高温无缺陷坯 无需清理和再加热 但需经过 短时间均热和保温处理 而直接轧制成材的工艺流程 国外把这种工艺称作c c d r c o n t i n u o u sc a s t i n ga n dd i r e c tr o l l i n g 工艺 2 薄板坯连铸连轧生产线的投产 打破了传 统的生产模式 标志着轧制生产方式 技术和管理水平都进入了一个崭新的阶段 因此 薄板坯连铸连轧是2 0 世纪8 0 年代开发成功的生产热轧板卷的一种全新的短流程工艺 是 继氧气转炉炼钢 连续铸钢之后钢铁工业最重大的革命性技术之一 世界各国都给予了极 大关注 在冶金界产生了巨大反响 这项综合技术的出现 在带来巨大经济效益的同时 也给轧钢工作者提出了诸多亟待解决的课题 2 2 薄板坯连铸连轧与传统热连轧工艺对比 薄板坯连铸连轧是一种短流程的生产方式 因此连铸连轧生产的供冷轧基料与传统的 热连轧生产方式相比 有着较大的不同 两种不同生产工艺流程的比较见图2 1 3 1 a 连铸连轧生产工艺流程 b 传统热连轧生产工艺流程 图2 1 连铸连轧与传统热连轧生产工艺流程比较 同时 作为冷轧原料 与常规热轧相比 薄板坯连铸连轧工艺生产的热带也有着特殊 之处 其主要优缺点如下降1 4 l 优点 1 由于板坯减薄而产生的快速冷却和凝固过程 不仅导致板坯内部宏观偏析均匀分 布 而且起到了细化一次奥氏体晶粒的作用 第4 页武汉科技大学硕士学位论文 2 薄板坯连铸连轧的直接轧制可充分发挥徽合金元素的全部潜在作用 3 由于锩态组织细小均匀和温度控制的优势 可在轧蜃得到非常均匀 致的晶粒 同卷性能差很小 4 由于板坯温度均匀 可谴薄板坯连铸连轧褥到比常规热轧更高的尺寸精度 s 板形控制求平和常规热轧相当 缺点 1 壶予热热 工历史的差异 导致薄板坯连铸连轧板坯氧纯铁皮结构较薄毽非常致 密 在鹾续加工过程中完全清除难度大 常规热轧除鳞水最高压力一般为1 2 1 5 m p a 丽 薄板坯连铸连轧线除鳞水最高压力一般需要达到3 5 4 0 m p a 即使这样也很难完垒保证除 鳞效采 除鳞问题是制约薄板坯连铸连轧生产高晶质扳材产品的重要环节之 2 裂纹缺陷产生凡率大予紫规热轧 最常见的是横自凫裂和表蘑缴裂 研究表鞠 产生横淘焦裂的主要原因是浇注过程中钢水澄度降至a r 3 点 以下射 a l n 随着较软的铁素 体相在奥氏体晶界优先析出 形成局部脆化相 造成塑性下降 为了降低钢中n 和a l 含 量和减少这一缺陷 戮n 璐o 厂菇铡 其生产孛一般限制n o 0 0 9 a i 裂纹敏感性夔高 另外 钢巾s 含量 连铸保护渣的粘度和液渣屡厚度 结晶器内钢水波 面波动 钢水温度波动 浸入式水髓插入深度变纯和水疆堵塞均是影响铸坯级裂的重要因 素 3 由于薄板坯连铸连轧是直接轧制 对于有缺陷的板坯无法像常规热轧那样下线清 理 给生产商质量产品带来了难度 4 由予连铸后初始晶粒较缨小 轧制后得到较粗大的晶粒院较困难 这样童接导致 轧履产黑性能偏高 对冷轧生产和性能控制带来了较大难度 5 由于其强度离 造成冷轧轧制难 姆轧制常规热连轧机生产的热轧钢卷相比 在 采用相同骧料规格 相隧道次压下量的情况下 需要更高的轧制瓢力 稻 壶予薄扳坯连铸连轧热轧钢卷翡麓强毙高 导致退火处理后 冷轧带钢硬度离 因此 连铸连轧生产线生产的热轧薄带钢晶粒细小 屈服强度和抗拉强度较高 而伸 长率较好f 1 5 1 8 1 由于连铸连轧的生产特性 在其生产冷轧d d q 级深冲板的过程中还存在 阍题 因此以连铸连轧热轧基板生产d d q 级深冲板还有许多研究工作需要轧钢工作案进 行研究 2 3 典型薄板坯连铸连轧工艺 2 3 1c s p r 艺 c s p c o m p a c ts t r i pp r o d u c t i o n 工艺由德国西马克公司研制 第一条生产线予1 9 8 9 武汉科技大学硕士学位论文第5 页 年在美国的n u c o rc r a w f o r d s v i l l e 厂投产 生产线全长约3 0 0 米 冒前大约2 3 的薄板坯连 铸连轧生产工艺为c s p 线 一机一流生产能力大约1 0 0 万吨 年 两机两流为2 0 0 万吨 年 最小热轧卷厚度为1 0 m r n 产品厚度为1 0 1 2 7 m m 2 3 2i s p 工艺 i s p i n l i n es t r i pp r o d u c t i o n 在线热带钢生产工艺由德国德马克公司研制 予1 9 9 2 年 1 月在意大利的a r v e d i 钢厂建成投产 设计能力5 0 万吨 年 实际产量8 4 万吨 年 这也 是欧洲第一套薄板坯连铸连轧生产线 生产线全长约1 8 0 米 产品厚度为1 啦1 2 7 m m 2 3 3f t s r q f t s c 工艺 f t s r q f l e x i b l e 强ns l a br o l l i n gf o rq u a l i t y 怎该为f t s c 称为生产高质量产品的 灵活性薄板坯轧制 由意大利达涅利公司开发 第一条生产线于1 9 9 7 年在加拿大的a l g o m a 钢厂投产 产品厚度为1 1 6 0 m m 2 3 4c o n r o l l 工艺 c o n r o l l c o n t i n u o u sr o l l i n g 工艺由奥钢联工程技术公司 v a i 开发 第一条 生产线于1 9 9 5 年4 月在美国的a r m c om a n s f i l e d 钢厂投产 生产能力9 0 1 8 0 万吨 年 1 x l 流 2 x 2 流 产品厚度l 8 1 2 7 m m 2 3 5a s pt 艺 a s p a n g a n gs t r i pp r o d u c t i o n 王艺由鞍钢鸯行开发的 具有自主知识产权的1 7 0 0 串 薄板坯连铸连轧生产线 a n g a n gs t r i pp r o d u c t i o n 简称a s p 于2 0 0 0 年l1 月正式投产 期工程由一台新建中薄板连铸机和原1 7 0 0 生产线舁地改造后并配加步进梁式加热炉一 起组成一条现代化中薄板坯连铸连轧生产线 设计能力为年产2 0 0 万吨 二期工程2 0 0 3 年再掰建一台中薄板坯连铸机后 年产量可达2 5 0 万吨 成晶热轧带卷规格为 1 5 8 0 m m x 9 0 0 1 5 5 0 t o n i 其中厚度在2 5 m m 以下的占5 0 2 4 薄板坯连铸连轧 q 级冷轧深冲板研究现状分析 深冲钢板主要是利用板材的塑性变形 经过一次或多次冲压加工以形成所需稳定的最 终形状 深冲钢按冲厩级别可分为 商用级 c q 普通冲压级 d q 深冲压级 d d q 特 深 冲压级 e d d q 拳i 超深冲压级 s e d d q 或h e d d q t 1 9 1 普通沸腾钢5 0 6 0 年代开发并广 泛应用的第一代深冲钢产品 只能用于制造普通冲压件 第二代产品为低碳铝镇静钢 产 生于6 0 8 0 年代 具有优良的深冲性能 8 0 年代以后出现了以无间隙原子钢为代表的第三 代超低碳超深冲钢 胬前 在超深冲压级钢的基础上开发的超深冲高强度钢板和超深冲烘 烤硬化钢板已在欧 美 吕等汽车生产大国大量使用1 2 0 l 表2 l 表示冷轧d d q 级深冲板 在各个国家标准的力学性能对比 第6 页武汉科技大学硕士学位论文 表2 1d d q 深冲钢 美国 德国 日本及中国力学性能对比 屈服强度抗挝强度延伸率 标准n 值卜值 m p a m p a a s t m 1 1 5 2 0 0 a 5 0 3 8n 9 0 0 2 0 4 2 5r m l 4 1 8 a 1 0 0 8 2 0 0 0 d 1 4 0 2 2 02 7 0 3 5 0 a s o 3 7n g o 0 1 6 1 6 1 0 1 3 0 1 9 9 9 j i s g 31 4 1 1 9 9 6 2 7 0 a s o 4 0 o 6 0 1 o m m g b 厂r 5 2 1 3 2 0 0 1 2 1 02 7 0 5 a s o 3 8n g o 0 1 8r 如 1 6 o 7 0 m m 2 4 1 国内研究现状分析 国内现以上各个钢厂都已经可以批量生产c q d q 级别的冷轧 虽然已经 开始试制 d d q 级别的冷轧钢带 但是由于最终性能强度偏高 应变塑性比r 值 硬化指数n 值偏低 导致冲压性能不好 因此 现以上国内各个钢厂都在加紧试验研究d d q 深冲钢 现国 内生产的试验d d q 级别的钢号一般有 i f s p c e d c 0 4 s t l 4 0 3 a l 等 唐山钢铁公司建成了我国第l 条f t s r f l e x i b l et h i ns l a br o l l i n g 薄板坯连铸连轧生 产线 2 通过连铸连轧工艺生产豹冷轧用基板平均屈服强度为3 0 0 m p a 平均抗拉强度为 3 8 0 m p a 平均伸长率为4 0 t 2 2 冷轧深冲板还未在实际生产中进行生产 本溪钢铁公司薄板坯连铸连轧生产线 1 8 8 0 m m 机组 采用了意大利达涅利公司和日本 三菱日立公司的f t s r 工艺 轧机配置了2 架粗轧机和5 架精轧机 2 r 5 f 本钢前期试 生产了d d q 级的i f 钢 冷轧后的力学性能中屈服强度分别达到1 4 3 m p a 1 4 1 m p a 抗拉 强度分别达到3 0 0 m p a 3 0 0 m p a 延伸率分别达到4 0 4 2 5 硬化指数n 值分别为o 2 5 o 2 5 塑性应变比r 值分别为2 2 0 2 1 0 从中可以看出冷轧生产的产品力学性能较好 与 传统热轧工艺生产的冷轧实物产品性能几乎相当 2 3 2 4 珠江钢铁公司是国内引进第一条薄板坯连铸连轧生产线的企业 炼钢设备由德国福克 斯公司提供 c s p c o m p a c ts t r i pp r o d u c t i o n 薄板坯连铸连轧设备由德国西马壳公司 西 门予公司和l o i 公司提供 轧机采用了c v c 技术和a g c 技术 珠钢的c s p 生产线是我 国第一条也是迄今唯一的一条电炉薄板坯连铸连轧生产线i 2 鄹 但是珠钢只研究和生产了低 合金高强度钢的研究 并未涉及深冲钢的生产 2 6 2 7 邯郸钢铁公词c s p 线是引进德国西马克公司关键技术和设备建设的薄板坯连铸逡轧 热卷板生产线 于1 9 9 9 年1 2 月l o 曰建成投产 2 0 0 1 年5 月1 6 日 邯钢又引进德囡西马 克 洛伊 西门子三家公司的先进设备及其技术 建设第二条薄板坯连铸生产线 邯钢己 经进行了深冲钢炼钢方面的生产研究 2 8 2 9 但未觅生产的力学性能数据等资料 武汉科技大学硕士学位论文第7 页 包头钢铁公司c s p 生产线项目 是国家捆绑引进的三套薄板坯连铸连轧项目之一 其 主要技术装备由德国s m s s i m e n s l o i 等公司引进 部分装备国内配套制造 包钢薄 板坯连铸连轧工程是采用现代成熟c s p 技术建设的二机二流薄板坯连铸连轧生产线 包钢 已经开始冷轧深冲板课题的研究 屈服强度为1 7 8 m p a 抗拉强度为3 1 0 m p a 伸长率为 4 7 硬化指数为0 2 1 3 应变塑性比为2 0 8 包钢c s p 冷轧用钢能够满足g b t 5 2 1 3 2 0 0 1 对深冲用钢s c i 和超深冲用钢s c 2 的性能要求p 0 1 马鞍山钢铁公司是第二代c s p 生产线的首家使用者 3 l 而且成为中国首次进行c s p 冷轧流程的开拓者 在其实验的生产工艺中 屈服强度分别达到1 9 9 7 m p a 2 1 1 5 m p a 抗拉强度分别达到3 1 9 m p a 3 3 0 m p a 延伸率分别达到4 3 4 4 硬化指数n 值分别为0 2 0 2 0 1 8 9 塑性应变比r 值分别为1 4 7 2 0 4 上述性能不仅满足日本j i sg 31 4 1 标准的要求 而且满足德国d i n1 0 1 3 0 标准对d d q 级冷轧板的性能要求1 3 2 3 4 1 涟源钢铁公司热轧薄板坯连铸连轧生产线从德国西马克 德马克公司引进 为第2 代 c s p 工艺技术 均热炉采用布里克蒙 b r i c m o n t 技术 第1 流于2 0 0 4 年2 月5 日全 线一次热试车投产 第2 流于同年6 月1 日正式投产p 5 1 涟钢已经开始少量试生产连铸 连轧基板的冷轧生产板 但屈服强度 抗拉强度 延伸率等波动较大 力学性能统计见下 表2 2 表2 2 涟钢d d q 级深冲板的性能统计 热轧冷轧 项目 延伸率屈服强度抗拉强度延伸率屈服强度抗拉强度 r 值1 3 值 i p a 田a 口a 口a 最大值 3 0 53 8 05 02 l o3 4 54 7 52 5 70 2 5 最小值 2 5 03 2 03 9 51 6 02 7 53 81 6 30 1 9 平均值2 7 73 4 54 61 8 33 0 24 02 0 00 2 2 根据上述钢厂生产的实际情况来看 冷轧深冲用d d q 级深冲板力学性能不是很理想 而且冷轧深冲用d d q 级深冲板大都处在实验研究或者试生产阶段 2 4 2 国外研究现状分析 国外一些钢厂已经开始采用连铸连轧工艺生产冷轧d d q 级深冲钢板 如美国纽柯公 司 德国蒂森 克虏伯公司 c o r u s 公司等 3 6 瑚 美国南卡罗来那州的n u c o r 公司b e r k e l e y 钢厂采用电弧炉炼钢工艺流程 其主要装 备为1 6 5 吨双壳直流电弧炉l 座 l f 炉外精炼装置l 座 2 台c s p 薄板坯连铸机 1 条 c s p 连轧生产线 美国n u c o r 公司b e r k e l e y 钢厂c s p 生产线采用的先进的生产工艺生产的 深冲钢板性能见图2 2 i w 第8 页武汉科技大学硕士学搜论文 蕊霭蒋统篷 戆热维镶 一c s p 热 黛亘 4 3 34 3 s 黝 3 6 5 2 0 22 0 5 囊塑 圈2 2 美鬻纽秘公司b e r k e l e y f 生产的冷轧深冲钢掇酶力学性畿 德国蒂森 克虏伯公司b r u c k b a u s e n 钢厂的c s p 线 为转炉流程钢厂 并具备r h 真 空糖炼装置 蒂森 克鲁伯公司1 9 9 9 年在该厂薪增设7c s p 薄板坯连铸连轧生产线 并 与此配套建设或扩建了相关的铁水脱硫预处理 钢包吹氢和l f 炉外糙炼装置等 该厂c s p 铸机首次采瘸一杌二流布置 通过凡十次的试验成功生产出l f 钢 僵钢板质量达不到汽车 面板的要求 美黧b h p 薯乏擞星钢厂位于饿亥俄期 为溪大剽亚b l i p 公司与美国北援星公司合资麓 电弧炉短流程钢厂 1 9 9 7 年投产 该厂建有1 座1 7 0t 双壳竖炉式电弧炉 2 座l f 精炼炉 l 螽q s p 中厚度薄板坯连铸机 l 条8 机架热连轧机 美困b h p 北极星钢厂的q s p 工艺 开发商豳本往友金属公司认为 a a 级产品主要由传统扳坯连铸生产 c s p 等薄板坯连 铸王艺只能生产 b 级产瑟 褥q s p 中等厚度薄板坯连铸工艺可以生产 a 级产品 a a 级包括汽车外面扳 家电强板 涂层板等 a 级钢板包括汽车内板 普遂冷轧板 酸 洗热轧板等 b 级钢板更 j 主要为不酸洗的热轧板 钢管卷管用钢板 建筑用钢板等 刚h c o r u s 公司u m u i d e n 钢厂位于荷兰 1 9 9 7 年u m u i d e n 钢厂新建了其薄板坯连铸连轧 生产线 命名为d s p d i r e c ts t r i pp r o d u c t i o n 生产线 并新建了与d s p 相关的l f 炉外精炼 等装置 d s p 能够生产超低碳i f 钢 但钢板质量达不到汽车面板的要求f 4 2 2 s 评价板材成形性的基本实验 材料的基本成形性实验主要有 单向拉伸实验 液压膨胀 平匿应变拉伸实验 纯赘 实验以及方板对角拉伸实验等1 4 3 1 在工厂生产中 一般以单向拉伸实验为主 所以在此主 要介绍单向拉 率实验 通过单向拉伸实验可取得板材在强度 刚度 塑性等方面的力学性能指标 其中强度 指标有属服强度os 抗拉强度ob 强度系数k 值 刚度指标有弹性模量e 应变硬化指 数1 1 值 塑性指标有缨颈点应变 u 总 拳长率6 断蘧收缩率攀潋及塑性应变眈f 值等嘲 现在 单翁拉伸实验已经可以采用计算枫自动进行数据采集和处理 以降低测定结暴 豹人为误差 僵测定结果受实验条件 试样准备 预变形 变形速度 温度等条俘影响 s 陲 藩辎辩 瞪 蜷 骐磷旃辎辩掰 懿 嚣 轮 赫 曲 瓣 罅 翻 参 誊屯群鹾帮引 逛乳酽龌 垂 武汉科技大学硕士学位论文第9 页 有时会出现波动 因此需要正确把握并考虑其影响来评价板材的成形性 单向拉伸实验标准详见国标 g b 2 2 8 8 7 通过单向拉伸实验 可以得到两个评价成形性能重要的实验参数应变硬化指数n 值和 应变塑性比r 值 1 应变硬化指数n 值 应变硬化指数n 值由流动应力与应变量的关系决定 对高的n 值材料 流动应力随应 变迅速增加 这就将进一步的应变分布到低应变和低流动应力区域 n 值是拉胀工序时成 形性好坏的指标 4 5 1 在均匀伸长阶段 n 值定义为 d h o n 2 一d l i l e 2 1 这个关系意味着材料的真应力 应变关系可以用指数本构方程来表示 o k e 2 2 式中k 为常数 称为强度系数 上式对多数钢来说与实际很接近 但对双相钢和某些 铝合金则不甚精确 当式2 2 是材料性能的精确表达式时 n 等于i n 1 n u 其中 n u 为均匀延伸应 变 或拉伸时最大载荷对应的延伸应变 根据定义 i n 1 n u 即为均匀延伸处的真 应变 u 高的n 值将导致屈服强度os 与抗拉强度ob 之间的差别增大 即屈强比os ob 低 n 值的测定方法详见g b f f 5 0 2 8 1 9 9 9 2 塑性应变比r 值 塑性应变比r 值与拉深性能有关 通称厚向异性系数 定义为拉伸实验中 均匀延伸阶 段宽向真应变与厚向真应变之比 r 羔 丛 堡2 芝 g t坂 o 2 3 对各向同性材料而言 当拉伸方向的应变为ei 时 板宽应变 w 和板厚应变et 相等 ew t l 2 则r 1 通常 当板宽方向的变形大于板厚方向的变形时r l 反之 板厚变形大于板宽方向变形时r l 采用不可压缩条件 l w t 0 则式2 3 变 成为 r 8 w e t g w 2 4 由式2 4 可不必测定厚向应变而由板宽应变和长度应变直接求出r 值 测r 值时一般 用轴向应变 工程应变 为1 5 或2 0 所对应的值 r 值的测定方法详见g b f f 5 0 2 7 1 9 9 9 r 值是材料抵抗变薄能力的度量 r 值大表示材料不易在厚向发展变形 即不易变薄或 变厚 具有良好的拉深成形性能 r 值越小 板料厚向变形愈容易 即愈容易变薄或增厚 r 1 表示不存在厚向异性 4 6 1 r 值往往随板料的方向而变 在圆柱杯件冲压成形时 这 种变化导致侧壁高度不同 称制耳 因而通常需要测定平均r 值 即 r 2 1 5 4 2 5 下标0 4 5 9 0 表示单向拉伸试件的取向与板料轧制方向的夹角 见图2 3 第1 0 页武汉科技大学硕士学位论文 圈2 3 单向拉伸试件的取向与轧制方向的夹角 2 6 影响深冲性能的因素 2 6 1 化学成分影响 从冶炼到成品的深冲板生产过程 就是一个保证深冲板生产过程的低屈服强度和抗拉 强度 以及高的塑性比r 值 硬化指数1 1 值 因此 为了改善钢板综合性能 特别是成形 性能 在生产过程中化学成分的控制是比较重要的 表2 3 为化学元素的特性及其作用 表2 3 化学元素懿特性及其作用 化学元素特性积作用 碳含量及其在钢中的存在形式决定着钢的强度幂 其它性能 碳使强度增加 塑性下降 因为存在较硬而脆的渗碳体阻碍铁索体基体变形 对于深冲板 需 碳 c 要的是低的屈服强度 高的伸长率 以往的研究表明 随着钢中围溶碳含量 增加 使得平行于钢板法向的 1 1 l 织构密度下降 r 值下降 特别是巍c 涟钢d c 0 3 a 渗碳钵必转类2 缓 涟钢d c 0 4 e 7 0 11 2 3 6 1 0 耱f 7 0 0 2 9 3 8 2 0 为 a 类 其渗碳体类型和级别比其它钢厂的试样差 2 涟钢d c 0 3 a 涟钢d c 0 4 e 7 0 11 2 3 6 1 0 为三级混晶组织 晶粒度级别为8 7 一s 不能满足深冲板组织豹要求 同时涟钢产品鑫粒尺寸要大于其它厂家的产品 所以 毒晶 粒大小和均匀性来看 涟镪试样的晶粒较其它钢厂的试样晶粒较大 晶粒兹均匀性较其它 钢厂试样也差一些 o l5 0 0 x 0 35 9 0 x 0 55 0 0 x 0 25 x 0 45 0 0 x 0 6 5 0 0 x 第2 4 页武汉科技大学硕士学位论文 0 75 0 0 x 0 95 0 0 x 1 15 0 0 x 0 85 0 0 x 1 05 0 0 x 图4 1 金相照片 5 0 0 1 2 5 0 0 x 武汉科技大学硕士学位论文第2 5 页 4 2 4 小结 通过对a b c d 钢厂和涟钢d c 0 3 a 涟钢d c 0 4 e 7 0 11 2 3 6 1 0 和f 7 0 0 2 9 3 8 2 0 的 冷轧d d q 产品力学性能 金相组织 夹杂物分析等方面的综合对比分析 可以得到以下 结论 1 a b c d 钢厂深冲板的力学性能和组织均优于涟钢的d c 0 4 深冲板 a b c d 钢厂的深冲板组织和性能基本上属于同一级别 与上述厂家d c 0 4 产品相比 涟钢 d c 0 4 冲压板的组织和性能稍差 这与目前用户反映的情况基本一致 但该结论只是从本次 试验的结果得出来的 2 为进一步深入分析影响d c 0 4 级冷轧深冲板性能的因素 选取a b c d 钢 厂和涟钢d c 0 3 a 涟钢d c 0 4 e 7 0 1 1 2 3 6 1 0 和f 7 0 0 2 9 3 8 2 0 同方向的试样进行电镜检验 研究和分析不同厂家产品夹杂物和析出物的区别 4 3 本章结论 通过不同钢厂生产的深冲板的化学成分 力学性能 金相组织和夹杂物等方面的对比 分析 可以得到以下结论 1 a b c d 钢厂深冲板的力学性能和组织均优于涟钢的d c 0 4 深冲板 a b c d 钢厂的深冲板组织和性能基本上属于同一级别 2 涟钢冷轧冲压板的化学成分锰含量 硅含量和磷含量均高于其他钢厂的冷轧冲压 板 这对改善冲压性能是不利的 3 涟钢冷轧冲压板的混晶组织和渗碳体级别较高也是导致深冲性能较差的因素 第2 6 焚武汉科技大学硕士学位论文 第五章夹杂物和渗碳体扫描毫镜和麓谱仪分析 5 l 实验基的 对比分析涟钢和a b c d 钢厂冷轧d d q 级深冲板夹杂物和渗碳体的扫描电镜秘 能谱结果 研究分析各钢厂力学性能之间差异的关系 s 2 实验方案 对a 8 c d 钢厂和涟钢d c 0 3 a 涟钢d c 0 4 e 7 0 11 2 3 6 1 0 和f 7 0 0 2 9 3 8 2 0 的冷轧 d d q 级深冲板分别进行取样 对试样进行扫描电镜和夹杂物定性的能谱分析 实验方案袭 见表5 i 表5 1 实验方案表 钢种试样实验检验顼毽 f 7 0 0 2 9 3 8 2 0 涟锈d c 0 4 e 筠 1 2 3 6 1 0 涟锱b c 0 3 a 2 3 勰 扫攒毫镜 a 钢厂d c 0 4 能谱纹 b 钢厂s p c d s e 锻厂腿瓣 d 镪厂腿 4 s 3 夹杂物扫描电镜和髓谱仪分析设各及结果 扫描电镜检测在p h i l i p sx l 3 0 扫描电镜下进行 就谱分析在p h o e n i xe d a x 能谱 仪下进行分析 武汉科技大学硕士学位论文第2 7 页 5 3 1a 钢厂d c 0 4 分析结果 5 3 1 1a 钢厂d c 0 4 扫描电镜照片 1 a 1 1 a 3 一 l a 5 l a 2 1 a 4 图5 1 a 钢厂d c 0 4 扫描电镜照片 l a 6 第2 8 页 武汉科技大学硕士学位论文 5 3 1 2a 钢厂d c 0 4 能谱分析 r u f u 互 fr u o k1 3 4 23 1 8 6 a l k 0 5 6 30 7 9 2 p k 0 1 0 90 1 3 3 sk 0 0 9 90 1 1 7 死k 3 5 9 72 8 5 2 f e k4 2 9 l 2 9 1 9 1 1 b 1 nx 0 2 0 40 6 5 5 爿腑 0 1 9 00 3 1 7 死j j 9 6 0 69 0 2 8 武汉科技大学硕士学位论文 第2 9 页 r 盟 t u 1喁 l 场 ok3 5 3 55 3 8 l 4 圾3 4 2 83 0 9 3 sk0 4 7 8 0 3 6 3 死k0 6 4 7 0 3 2 9 f e k1 9 1 3 0 8 3 4 l b 3 ok0 8 1 71 8 7 0 a i x 0 9 2 61 2 5 7 sx 2 1 9 5 2 5 0 8 死k3 5 2 22 6 9 4 m n k0 2 7 10 1 8 1 f e k2 2 6 9 1 4 8 9 1 b 4 图5 2 a 钢厂d c 0 4 能谱分析 武汉科技大学硕士学位论文第3 1 页 5 3 2b 钢厂s p c d s 分析结果 5 3 2 1b 钢厂s p c d s 扫描电镜照片 2 a 1 2 a 3 2 a 5 2 a 2 2 a 4 图5 3b 钢厂s p c d s 扫描电镜照片 2 a 6 第3 2 页武汉科技大学硕士学位论文 5 3 2 2b 钢厂s p c d s 能谱分析 r o r u i i 删咄 ok4 3 2 66 0 0 8 a l k3 9 6 73 2 6 7 孔k0 7 1 00 3 2 9 f e k0 9 9 70 3 9 7 2 b 1 一 q i 譬i 日l 强i 垤 ok3 7 6 95 6 0 6 a t k3 7 2 43 2 8 4 a 置0 5 9 30 2 9 4 f e k1 9 1 4 0 8 1 5 2 b 2 武汉科技大学硕士学位论文第3 3 页 o x0 4 9 71 4 5 l a 吸0 2 8 60 4 9 5 死墨2 4 6 02 4 0 0 f e k6 7 5 75 6 5 4 n 蜴 ok2 0 5 94 2 9 8 a 暖0 7 4 50 9 2 3 死k4 7 9 0 3 3 4 0 f e k2 4 0 61 4 3 9 第3 4 页武汉科技大学硕士学位论文 奠 h i i i q i 一 匿i 强n 扬 nk0 1 3 70 4 4 3 o x0 3 3 70 9 5 5 a l k0 1 0 60 1 7 8 死k5 7 5 65 4 4 9 f e k3 6 6 5 2 9 7 5 麓熬 2 b 5 ok3 9 2 95 7 6 7 a l k3 6 6 83 1 9 2 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