CN101624676B - 一种抗拉强度高于710MPa的热轧大梁钢及其制备方法 - Google Patents
一种抗拉强度高于710MPa的热轧大梁钢及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种抗拉强度高于710MPa的热轧大梁钢及其制备方法,属于材料技术领域,大梁钢成分按重量百分比为C0.06~0.12%,Si 0.01~0.20%,Mn 1.40~1.70%,Nb 0~0.03%,Ti 0.05~0.10%,P<0.01%,S<0.01%,余量为铁Fe;屈服强度至少600MPa,抗拉强度至少710MPa,断后伸长率至少23%。制备方法为:按设定成分冶炼钢水并铸轧成铸坯,加热至1220~1280℃进行粗轧,获得中间坯;将中间坯精轧,然后以10~40℃/s的速度冷却至450~620℃。本发明热轧大梁钢具有良好的低温韧性及成型性能,且生产成本低。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域,特别涉及一种抗拉强度高于710MPa的热轧大梁钢及其制备方法。
背景技术
随着社会和经济的发展,钢铁工业所面临的节省资源、节约能源、保护环境的压力越来越大。所以,对传统的钢铁材料如何在成分设计及轧制工艺上进行减量化,进而大幅度提高其性能,延长使用寿命,有效地提高资源的利用率和回收率,已经成为钢铁材料研究领域的热点。大梁钢主要用于冲压载重汽车和轻型汽车的车架纵梁、横梁等结构件,目前的普通大梁钢抗拉强度多为510MPa级和610MPa级,随着汽车工业对轻量化、安全、排放、降低成本控制及燃料经济性的要求越来越高,现有大梁钢的强度级别普遍偏低,迫切需要开发更高强度级别的大梁钢,而国内外在利用控制轧制与控制冷却工艺得到600~700MPa级大梁钢时多采用合金化的思想,且其中合金元素的数量较多,并加入附加值较高的Mo、Cr、Ni等合金元素,导致钢材生产成本偏高。
发明内容
针对以上技术问题,本发明提供一种抗拉强度高于710MPa的热轧大梁钢及其制备方法,目的在于通过少添加合金元素的情况下使热轧大梁钢的强度提高,用以代替低级别的510MPa级和610MPa级大梁钢。
本发明的抗拉强度高于710MPa的热轧大梁钢成分按重量百分比为C0.06~0.12%,Si0.01~0.20%,Mn 1.40~1.70%,Nb 0~0.03%,Ti0.05~0.10%,P<0.01%,S<0.01%,余量为铁Fe。
本发明的制备方法按以下步骤进行:
1、按设定成分冶炼钢水并铸轧成铸坯,其成分按重量百分比为C0.06~0.12%,Si0.01~0.20%,Mn 1.40~1.70%,Nb 0~0.03%,Ti0.05~0.10%,P<0.01%,S<0.01%,余量为铁Fe,铸坯厚度为220~250mm。
2、将铸坯加热至1220~1280℃,进行粗轧,粗轧过程为3~5道次,粗轧开轧温度为1120~1170℃,粗轧终轧温度为980~1070℃,获得厚度为38~50mm的中间坯。
3、将中间坯进行精轧,精轧过程为5~7道次,精轧开轧温度为950~1000℃,精轧终轧温度为760~860℃,精轧每道次压下量控制在15~40%,精轧至厚度为1.6~14mm。
4、精轧后以10~40℃/s的速度冷却至450~620℃,卷取,获得成品热轧大梁钢。
本发明的方法是在碳锰结构钢成分的基础上,通过添加微量合金元素和控轧控冷技术,生产屈服强度不小于600MPa,抗拉强度不小于710MPa,断后伸长率不低于23%,具有良好综合性能的结构带钢,其金相组织为晶粒尺寸3~6μm的铁素体以及少量珠光体的复相组织。
本发明中钢种成分的设置考虑了以下几点:C对强化钢板是有效的,但同时降低了其成型性及焊接性,这些性能对其使用性能来说是必不可少的,因此碳的含量控制在低碳钢范围内。为了在低碳钢的基础上,将抗拉强度提高到710MPa以上,同时控制好屈强比等性能参数,单纯依靠晶粒细化是不够的。通过添加合金元素Ti,使钢材中的晶粒产生沉淀强化作用,同时高强度钛钢的冷成型性能好,在纵向、横向和厚度方向上的性能均一,而且钛的加入也改善了钢材的焊接性能,所以加入钛是十分有利的。
采用该TMCP工艺的依据是:通过高温区的奥氏体再结晶控制轧制,充分细化奥氏体晶粒;精轧终轧温度控制在780-860℃,使轧制过程中产生较大的累积应变;通过轧后快速冷却及合适温度的卷取,得到细化的铁素体,通过铁素体的细化强化及TiC的析出强化使钢材获得良好的性能指标。
本发明的制备方法使抗拉强度710MPa级热轧大梁钢形成了一种新的组织状态,它不同于一般低碳结构钢和超细晶钢的铁素体珠光体组织,而是以超细(3~6μm)的铁素体和在铁素体机体上细小弥散的析出物组成的组织。采用该组织的依据是:细化的铁素体基体使材料具有较高的屈服强度,良好的塑性,同时材料的韧性,特别是材料的低温韧性得到很大改善。组织中引入微合金元素Ti为主的TiC析出强化,可以有效的提高屈服强度及抗拉强度,细小弥散的析出物使材料在提高强度的同时,还保证了材料具有良好的成型性。
本发明热轧大梁钢可代替低级别的510MPa级和610MPa级大梁钢,具有如下优点:1、本发明热轧大梁钢由于具有细化的铁素体组织,所以具有良好的低温韧性及成型性能。2、本发明热轧大梁钢由于仅以微合金元素为主,未添加附加值较高的Mo、Ni、Cr等合金元素,大大降低了生产成本,采用本发明方法制备热轧大梁钢,每吨可降低成本不少于200元,可以产生很大的经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例1中的热轧大梁钢产品的金相组织图。
图2为本发明实施例1中的热轧大梁钢产品的电镜透射图。
具体实施方式
本发明实施例中采用的轧机为1750热连轧机。
实施例1
按设定成分在150吨转炉中冶炼钢水,并连铸成铸坯,其成分按重量百分比为C0.06%,Si0.20%,Mn 1.70%,Nb 0.03%,Ti0.05%,P0.003%,S0.008%,余量为铁Fe,铸坯厚度为230mm。
将铸坯加热至1250℃,进行粗轧,粗轧过程为3道次,粗轧开轧温度为1170℃,粗轧终轧温度为1070℃,获得厚度为50mm的中间坯。
将中间坯进行精轧,精轧过程为5道次,精轧开轧温度为1000℃,二轧温度为980℃,三轧温度为920℃,四轧温度为880℃,终轧温度为860℃,精轧每道次压下量控制在15~40%,精轧至厚度为14mm。
精轧后以10℃/s的速度水冷至450℃,通过卷取机卷取,获得成品热轧大梁钢,力学性能测试结果为:屈服强度650MPa,抗拉强度730MPa,断后伸长率26%,冲击功200J/mm2,冷弯测试(B=35,d=a)合格。该大梁钢的金相组织如图1所示,从图中可见细化的铁素体,该大梁钢的电镜透射如图2所示,从图中可以看出该钢材的组织中有细小的TiC析出。
实施例2
铸坯的制备方法及成分同实施例1,铸坯厚度为240mm。
粗轧过程同实施例1,获得厚度为45mm的中间坯。
将中间坯进行精轧,精轧过程为6道次,精轧开轧温度为960℃,二轧温度为940℃,三轧温度为920℃,四轧温度为900℃,五轧温度为840℃,终轧温度为820℃,精轧每道次压下量控制在15~40%,精轧至厚度为10mm。
精轧后以25℃/s的速度水冷至550℃,通过卷取机卷取,获得成品热轧大梁钢,力学性能测试结果为:屈服强度640MPa,抗拉强度740MPa,断后伸长率26%,冲击功130J/mm2,冷弯测试(B=35,d=a)合格。
实施例3
铸坯的制备方法及成分同实施例1,铸坯厚度为250mm。
粗轧过程同实施例1,获得厚度为38mm的中间坯。
将中间坯进行精轧,精轧过程为7道次,精轧开轧温度为980℃,二轧温度为950℃,三轧温度为930℃,四轧温度为890℃,五轧温度为850℃,六轧温度为820℃,终轧温度为780℃,精轧每道次压下量控制在15~40%,精轧至厚度为6mm。
精轧后以40℃/s的速度水冷至620℃,通过卷取机卷取,获得成品热轧大梁钢,力学性能测试结果为:屈服强度630MPa,抗拉强度720MPa,断后伸长率25%,冲击功115J/mm2,冷弯测试(B=35,d=a)合格。
实施例4
按设定成分在150吨转炉中冶炼钢水,并连铸成铸坯,其成分按重量百分比为C0.12%,Si0.10%,Mn 1.40%,Nb 0.02%,Ti0.08%,P0.007%,S0.005%,余量为铁Fe,铸坯厚度为220mm。
将铸坯加热至1280℃,进行粗轧,粗轧过程为4道次,粗轧开轧温度为1150℃,终轧温度为1000℃,获得厚度为48mm的中间坯。
将中间坯进行精轧,精轧过程为5道次,精轧开轧温度为1000℃,二轧温度为970℃,三轧温度为930℃,四轧温度为870℃,终轧温度为860℃,精轧每道次压下量控制在15~40%,精轧至厚度为12mm。
精轧后以20℃/s的速度水冷至450℃,通过卷取机卷取,获得成品热轧大梁钢,力学性能测试结果为:屈服强度660MPa,抗拉强度750MPa,断后伸长率24%,冲击功210J/mm2,冷弯测试(B=35,d=a)合格。
实施例5
铸坯的制备方法及成分同实施例4,铸坯厚度为230mm。
粗轧过程同实施例4,获得厚度为42mm的中间坯。
将中间坯进行精轧,精轧过程为6道次,精轧开轧温度为970℃,二轧温度为950℃,三轧温度为920℃,四轧温度为880℃,五轧温度为830℃,终轧温度为806℃,精轧每道次压下量控制在15~40%,精轧至厚度为10mm。
精轧后以30℃/s的速度水冷至530℃,通过卷取机卷取,获得成品热轧大梁钢,力学性能测试结果为:屈服强度625MPa,抗拉强度720MPa,断后伸长率26%,冲击功120J/mm2,冷弯测试(B=35,d=a)合格。
实施例6
铸坯的制备方法及成分同实施例4,铸坯厚度为240mm。
粗轧过程同实施例4,获得厚度为38mm的中间坯。
将中间坯进行精轧,精轧过程为5道次,精轧开轧温度为950℃,二轧温度为910℃,三轧温度为880℃,四轧温度为820℃,终轧温度为780℃,精轧每道次压下量控制在15~40%,精轧至厚度为8mm。
精轧后以40℃/s的速度水冷至620℃,通过卷取机卷取,获得成品热轧大梁钢,力学性能测试结果为:屈服强度620MPa,抗拉强度715MPa,断后伸长率26%,冲击功124J/mm2,冷弯测试(B=35,d=a)合格。
实施例7
按设定成分在150吨转炉中冶炼钢水,并连铸成铸坯,其成分按重量百分比为C0.10%,Si0.01%,Mn 1.55%,Ti0.10%,P0.003%,S0.006%,余量为铁Fe,铸坯厚度为240mm。
将铸坯加热至1220℃,进行粗轧,粗轧过程为5道次,粗轧开轧温度为1120℃,终轧温度为980℃,获得厚度为42mm的中间坯。
将中间坯进行精轧,精轧过程为7道次,精轧开轧温度为1000℃,二轧温度为970℃,三轧温度为940℃,四轧温度为900℃,五轧温度为860℃,六轧温度为820℃,终轧温度为820℃,精轧每道次压下量控制在15~40%,精轧至厚度为1.6mm。
精轧后以40℃/s的速度水冷至600℃,通过卷取机卷取,获得成品热轧大梁钢,力学性能测试结果为:屈服强度670MPa,抗拉强度750MPa,断后伸长率27%,冲击功113J/mm2,冷弯测试(B=35,d=a)合格。
实施例8
铸坯的制备方法及成分同实施例4,铸坯厚度为240mm。
粗轧过程同实施例4,获得厚度为40mm的中间坯。
将中间坯进行精轧,精轧过程为5道次,精轧开轧温度为950℃,二轧温度为920℃,三轧温度为880℃,四轧温度为860℃,终轧温度为820℃,精轧每道次压下量控制在15~40%,精轧至厚度为10mm。
精轧后以30℃/s的速度水冷至550℃,通过卷取机卷取,获得成品热轧大梁钢,力学性能测试结果为:屈服强度650MPa,抗拉强度720MPa,断后伸长率26%,冲击功110J/mm2,冷弯测试(B=35,d=a)合格。
实施例9
铸坯的制备方法及成分同实施例4,铸坯厚度为240mm。
粗轧过程同实施例4,获得厚度为38mm的中间坯。
将中间坯进行精轧,精轧过程为6道次,精轧开轧温度为950℃,二轧温度为920℃,三轧温度为880℃,四轧温度为860℃,五轧温度为820℃,终轧温度为800℃,精轧每道次压下量控制在15~40%,精轧至厚度为6mm。
精轧后以15℃/s的速度水冷至450℃,通过卷取机卷取,获得成品热轧大梁钢,力学性能测试结果为:屈服强度640MPa,抗拉强度740MPa,断后伸长率27%,冲击功114J/mm2,冷弯测试(B=35,d=a)合格。
Claims (2)
1.一种抗拉强度高于710MPa的热轧大梁钢,其特征在于该热轧大梁钢的成分按重量百分比为C0.06~0.12%,Si 0.01~0.20%,Mn 1.40~1.70%,Nb 0~0.03%,Ti0.05~0.10%,P<0.01%,S<0.01%,余量为铁Fe;屈服强度至少为600MPa,抗拉强度至少为710MPa,断后伸长率至少为23%。
2.权利要求1所述的抗拉强度高于710MPa的热轧大梁钢的制备方法,其特征在于按以下步骤进行:(1)按设定成分冶炼钢水并铸轧成铸坯,其成分按重量百分比为C0.06~0.12%,Si 0.01~0.20%,Mn 1.40~1.70%,Nb 0~0.03%,Ti0.05~0.10%,P<0.01%,S<0.01%,余量为铁Fe,铸坯厚度为220~250mm;(2)将铸坯加热至1220~1280℃,进行粗轧,粗轧3~5道次,粗轧开轧温度为1120~1170℃,粗轧终轧温度为980~1070℃,获得厚度为38~50mm的中间坯;(3)将中间坯进行精轧,精轧5~7道次,精轧开轧温度为950~1000℃,精轧终轧温度为760~860℃,精轧每道次压下量控制在15~40%,精轧至厚度为1.6~14mm;(4)精轧后以10~40℃/s的速度冷却至450~620℃。
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