CN101219434A - 一种基于薄板坯连铸连轧流程生产汽车车轮用钢的方法 - Google Patents

一种基于薄板坯连铸连轧流程生产汽车车轮用钢的方法 Download PDF

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毛新平
陈麒琳
许传棻
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Abstract

本发明公开了一种基于薄板坯连铸连轧流程生产汽车车轮用钢的方法，该方法包括以下顺序的步骤：电炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯凝固后直接进入辊底式加热或均热炉、热连轧、层流冷却、卷取。本发明针对的汽车车轮用钢的化学成分范围为：C：0.04～0.07wt％、Si：0.02～0.10wt％、Mn：0.6～1.2wt％、Nb：0.010～0.030wt％、Al：0.025～0.05wt％、Ti：0.010～0.030wt％。本发明具有以下优点：无需传统流程中铸坯冷却检查和二次加热过程，生产效率高，能耗和成本也相应降低；采用低C、Si和Nb、Ti微合金化设计，满足汽车车轮制造的力学性能、成形性能和焊接性能要求。

Description

一种基于薄板坯连铸连轧流程生产汽车车轮用钢的方法
技术领域
本发明涉及一种汽车车轮用钢的生产方法，特别涉及一种基于薄板坯连铸连轧流程生产汽车车轮用钢的方法。
背景技术
2007年中国钢制汽车车轮生产量约为2000万只，相应的汽车车轮用钢的需求量约50万吨。目前，国内外的汽车车轮用钢的生产工艺流程为：钢水→连铸→连铸坯冷却及检查→修磨→加热→热轧，其连铸出坯后必须经过铸坯冷却再加热过程，该加热时间长(一般为2小时以上)、加热温度高(1200℃以上)，造成汽车车轮用钢工艺流程时间长、能耗高。另外为了保证力学性能，国外如日本在传统流程中生产汽车车轮用钢采用Nb、W、Ti、Mo复合微合金化设计，国内如鞍钢采用Nb、Ti、Re复合微合金化设计，致使合金成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于薄板坯连铸连轧流程生产汽车车轮用钢的方法，该方法工艺简单、成本低、生产效率高。
为达到上述目的，所提供的技术方案如下：
一种基于薄板坯连铸连轧流程生产汽车车轮用钢的方法，包括以下步骤：
(1)炼钢：电炉冶炼，出钢温度为1620～1660℃；对电炉出钢钢水转入精炼炉进行合金成分调整，调整后钢水中的以下成份的范围为：C：0.04～0.07wt％、Si：0.02～0.10wt％、Mn：0.6～1.2wt％、Nb：0.010～0.030wt％、Alt：0.025～0.05％、Ti：0.01 0～0.030wt％；
(2)连铸工艺：钢水通过钢包底部的滑动水口进入中间罐，中间罐的钢水温度为1535～1560℃，铸坯拉速为4.0～5.5m/s，铸坯厚度为50～70mm；
(3)均热：铸坯经过二冷段冷却进入均热炉，铸坯入炉温度为900～1000℃，均热温度为1130～1160℃，铸坯在均热炉中的停留时间为15～30分钟；
(4)热连轧：铸坯从均热炉出来后，经过高压水除鳞后进入热连轧机组，其中开轧温度为1050～1100℃、终轧温度为880～900℃、卷取温度为600～630℃。
优先地，步骤(1)中调整后钢水中的以下成分的含量为C：0.05％，Si：0.06％，Mn：0.88％，Nb：0.025％，Alt：0.035％，Ti：0.030％。
上述步骤(1)中的钢水精炼可通过升温、加合金调整成分或钙处理等，常规措施，使钢水成分和温度符合要求。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.钢水C含量控制在0.04～0.07wt％以内、Si含量控制在0.02～0.10wt％以内，能够显著提高延伸率，满足汽车车轮用钢的成形性能和焊接性能要求
2.本发明中铸坯入炉温度950～1050℃，远高于目前传统流程20℃左右的入炉温度，因此加热时间可显著缩短至15～30分钟，能耗可显著降低
3.出炉温度1130～1160℃即能够保证微合金元素Nb、Ti保持固溶状态，有利于获得合适的组织性能和降低加热所需能耗。
4.开轧温度、终轧温度及卷取温度的选择是为了进行控轧控冷，得到所需要的微观组织和力学性能以满足汽车车轮用钢的成形和焊接要求。
5.为了实现汽车车轮用钢强度、塑性的最佳匹配，本发明向钢中添加微量的Nb和Ti以细化微观组织、提高机械强度和延伸率。
总体而言，通过以上的优化组合，本发明所述的基于薄板坯连铸连轧流程生产汽车车轮用钢的方法，具有工艺简单、能耗低、成本低、生产效率高等优点。生产汽车车轮用钢由于采用低C、Si和Nb、Ti微合金化设计，满足汽车车轮制造的力学性能、成形性能和焊接性能要求。
具体实施方式
以下列举具体实施例对本发明进行说明。实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例1提供的基于薄板坯连铸连轧流程生产汽车车轮用钢的方法，依次包括以下步骤：
(1)炼钢：炼钢炉采用150吨的竖式电炉，出钢量149吨，出钢温度1660℃；对电炉出钢钢水转入精炼炉进行合金成分调整，调整后钢水中的化学成分(重量百分比wt％)包括有：C：0.041％，Si：0.02％，Mn：0.6％，Nb：0.012％，Alt：0.025％，Ti：0.03％。
(2)连铸工艺：钢水通过钢包底部的滑动水口进入中间罐，中间罐的钢水温度为1535℃，铸坯拉速4.0m/s，铸坯厚度50mm。
(3)均热：铸坯经过二冷段冷却进入均热炉，铸坯入炉温度900℃，均热温度1130℃，铸坯在均热炉中的停留时间为15分钟。
(4)热连轧(热轧、层流冷却，卷取)：铸坯从均热炉出来后，经过高压水除鳞后进入热连轧机组，开轧温度1050℃；终轧温度：900℃；卷取温度：630℃。
本实施例生产的汽车车轮用钢钢带的宽度为1250mm，最大卷重20吨。表1是钢带的JISG3113-90国家标准要求，表2是钢带的力学性能。
表1实施例1钢带的JISG 3113-90国家标准要求
    牌号   RelMPa   RmMpa   A％厚度(2.5～3.15mm)     宽冷弯b＝35mm，d＝1a180°
SAPH370 ≥220 ≥370 ≥35 合格
表2实施例1钢带的力学性能
  钢卷号   钢带厚度mm     RelMPa     RmMpa     A％     宽冷弯b＝35mm，d＝1a180°
  705007735     3.0     300     400     43     完好
  705007737     3.0     290     400     41     完好
705007739 3.0 310 410 41 完好
  705007741     3.0     310     405     44     完好
此钢带用作汽车车轮的轮辋部分，钢种牌号为SAPH370，对比表1和表2可以看出钢带实物力学性能抗拉强度高出标准要求8～10％，延伸率高出17～25％。
实施例2
本实施例2提供的基于薄板坯连铸连轧流程生产汽车车轮用钢的方法，依次包括以下步骤：
(1)炼钢：炼钢炉采用150吨的竖式电炉，出钢量147吨，出钢温度1660℃；对电炉出钢钢水转入精炼炉进行合金成分调整，调整后钢水中以下化学成分(重量百分比)为：
C：0.07wt％、Si：0.10wt％、Mn：1.2wt％、Nb：0.030wt％、Alt：0.049％、Ti：0.015wt％.
(2)连铸工艺：钢水通过钢包底部的滑动水口进入中间罐，中间罐的钢水温度为1560℃，铸坯拉速5.4m/s，铸坯厚度70mm。
(3)均热：铸坯经过二冷段冷却进入均热炉，铸坯入炉温度1000℃，均热温度1160℃，铸坯在均热炉中的停留时间为30分钟。
(4)热连轧：铸坯从均热炉出来后，经过高压水除鳞后进入热连轧机组，开轧温度1100℃；终轧温度：880℃；卷取温度：600℃。
本实施例生产的汽车车轮用钢钢带的宽度为1250mm，最大卷重20吨。表3是钢带的JISG3113-90国家标准要求，表4是钢带的力学性能。
表3实施例2钢带的JISG 3113-90国家标准要求
    牌号     RelMPa     RmMpa   A％厚度(4.0～6.3mm)   宽冷弯b＝35mm，d＝3a180°
  SAPH440   ≥305   ≥440   ≥34     合格
表4实施例2钢带的力学性能
  钢卷号   钢带厚度mm     RelMPa     RmMpa     A％   宽冷弯b＝35mm，d＝3a180°
705007742 4.0 375 480 40     合格
705007744 4.0 380 470 41     合格
705007746 4.0 370 460 40     合格
705007754 4.0 390 470 39     合格
此钢带用作汽车车轮的轮辐部分，钢种牌号为SAPH440，对比表3和表4可以看出钢带实物力学性能抗拉强度高出标准要求4～9％，延伸率高出14～20％。
实施例3
本实施例3提供的基于薄板坯连铸连轧流程生产汽车车轮用钢的方法，依次包括以下步骤：
(1)炼钢：炼钢炉采用150吨的竖式电炉，出钢量145吨，出钢温度1658℃；对电炉出钢钢水转入精炼炉进行合金成分调整，调整后钢水中的含有的一些化学成分(重量百分比)如下：
C：0.05％，Si：0.06％，Mn：0.88％，Nb：0.025％，Alt：0.035％，Ti：0.030％。
(2)连铸工艺：钢水通过钢包底部的滑动水口进入中间罐，中间罐的钢水温度为1552℃，铸坯拉速4.8m/s，铸坯厚度60mm。
(3)均热：铸坯经过二冷段冷却进入均热炉，铸坯入炉温度987℃，均热温度1147℃，铸坯在均热炉中的停留时间为20分钟。
(4)热连轧：铸坯从均热炉出来后，经过高压水除鳞后进入热连轧机组，开轧温度1080℃；终轧温度：890℃；卷取温度：620℃。
本实施例汽车车轮用钢钢带的宽度为1250mm，最大卷重20吨。表5是钢带的JISG3113-90国家标准要求，表6是钢带的力学性能。
表5实施例3钢带的JISG 3113-90国家标准要求
    牌号     RelMPa     RmMpa     A％厚度(4.0～6.3mm)   宽冷弯b＝35mm，d＝3a180°
  SAPH440   ≥305     ≥440     ≥34     合格
表6实施例3钢带的力学性能
  钢卷号   钢带厚度mm     RelMPa     RmMpa     A％   宽冷弯b＝35mm，d＝3a180°
705007761 4.5 400 490 39     合格
705007763 4.5 400 495 43     合格
705007765 4.5 410 485 43     合格
705007767 4.5 410 490 39     合格
此钢带用作汽车车轮的轮辐部分，钢种牌号为SAPH440，对比表5和表6可以看出钢带实物力学性能抗拉强度高出标准要求10～12％，延伸率高出14～20％。

Claims (2)

1.一种基于薄板坯连铸连轧流程生产汽车车轮用钢的方法，其特征是，主要包括以下步骤：
(1)炼钢：电炉冶炼，出钢温度为1620～1660℃；对电炉出钢钢水转入精炼炉进行合金成分调整，调整后钢水中的以下化学成份的范围为：C：0.04～0.07wt％、Si：0.02～0.10wt％、Mn：0.6～1.2wt％、Nb：0.010～0.030wt％、Alt：0.025～0.05％、Ti：0.010～0.030wt％；
(2)连铸：钢水通过钢包底部的滑动水口进入中间罐，中间罐的钢水温度为1535～1560℃，铸坯拉速为4.0～5.5m/s，铸坯厚度为50～70mm；
(3)均热：铸坯经过二冷段冷却进入均热炉，铸坯入炉温度为900～1000℃，均热温度为1130～1160℃，铸坯在均热炉中的停留时间为15～30分钟；
(4)热连轧：铸坯从均热炉出来后，经过高压水除鳞后进入热连轧机组，其中开轧温度为1050～1100℃、终轧温度为880～900℃、卷取温度为600～630℃。
2.根据权利要求1所述的生产汽车车轮用钢的方法，其特征在于，步骤(1)中调整后钢水中的以下化学成分的范围含量为C：0.05wt％，Si：0.06wt％，Mn：0.88wt％，Nb：0.025wt％，Alt：0.035wt％，Ti：0.030wt％。
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