CN101805873B - 一种低成本高强汽车大梁用钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低成本高强汽车大梁用钢及其制造方法，其成分按重量百分比为：C：0.04～0.10％；Si：0.2％～0.5％；Mn：1.4～2.0％；P＜0.015％；S＜0.01％；Ti：0.08～0.15％；Nb：0.04～0.07％；N：＜0.005％；O：＜0.002％；其余为铁Fe。该材料通过控轧控冷工艺轧制，可达到如下综合性能：ReL：600～690MPa；Rm：700～800MPa，δ≥18％。具有很好的冷弯及焊接性能，能满足汽车大梁用钢的制造要求。同时该材料具有很好的冲击韧性。
Description
技术领域
本发明涉及一种低成本高强汽车大梁用钢及其制造方法，其中抗拉强度达到700MPa以上，属于热轧高强钢板生产技术领域。
背景技术
汽车大梁钢主要用于冲压载重汽车、轻型汽车的车架纵梁和横梁等结构件。目前市场上主要规格为：16MnL，510L和610L。其中，低级别的16MnL，510L使用量较大；610L逐渐替代了上述产品，开始普遍推广。
近年来，按照国家节能减排要求，汽车生产厂家纷纷减轻汽车自重，对大梁钢的级别要求越来越高。为此，需要开发新产品，达到在成本较低的情况下，提高表面质量，冷加工能力、抗疲劳能力等性能指标。
公开号CN101279330A的专利提到一种抗拉强度700MPa级的热轧双相钢板制造方法，其主要化学成分按质量百分数为：0.03％～0.08％C；0.50～0.70％Si；1.0～1.60％Mn；0～0.60％Cr；0～0.40％Mo；0.02～0.05％Nb；该成分设计，添加了Mo等合金元素，成本较高。
公开号CN 101139680A设计了一种汽车大梁材料，其特征是化学成分重量百分比为：C：0.22～0.30％；Mn：1.7～2.0％；Si：≤0.50％；P：≤0.025％；S：≤0.025％；Nb：0.01～0.10％；余量为Fe。该汽车大梁材料相对于现有的大梁材料来说，把C，Mn的含量提高了一个数量级，同时进一步控制Si的含量，从而提供了一种强度级别为800～850MPa的汽车大梁材料。该材料的设计由于采用高碳成分，相应较高了碳当量，冷成型性能相应受到影响。在制造汽车大梁时对后续的加工造成了一定影响。
CN101147920公开了一种含钒汽车梁用热轧钢板表面氧化铁皮控制方法，以解决现有中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法的钢水Si的质量百分比必须严格控制在0.20％以下的问题。该方法的原料钢的钢水化学成分的质量百分比为：C：0.06％～0.12％，Si：≤0.30％，Mn：1.05％～1.25％，V：0.04％～0.10％，P：≤0.025％，S：≤0.015％，其余为Fe和其它杂质；板坯出炉温度控制在1200℃～1230℃；粗轧开轧温度控制在940℃～1020℃；终轧温度范围为840℃～880℃；完成终轧后的层流冷却中采用稀疏冷却的方式。该专利采用添加V来进行沉淀强化，但是为了保证V的合金化作用，该专利的粗轧温度要求较低，轧制时对于轧机的轧制能力要求较高。
发明内容
为了节省资源，降低冶炼难度，同时使得生产的钢带满足强度700MPa以上，本发明提出了一种低成本的非调质处理的热轧700MPa大梁钢的开发及研制，该材料在满足低成本设计的基础上，同时保证了优良的焊接性能。
高强汽车大梁用钢，钢成分重量百分比如下(％)：
C：0.04～0.10％；Si：0.2％～0.5％；Mn：1.4～2.0％；P＜0.015％；S＜0.01％；Ti：0.08～0.15％；Nb：0.04～0.07％；N：＜0.005％；O：＜0.002％；其余为铁Fe。
高强汽车大梁用钢的制造方法，包括转炉冶炼，LF精炼，连铸，连铸坯加热，轧制成型，层流冷却，卷取，开卷剪切成板；包括下列步骤：
1)转炉冶炼：
包括选配高强度钢的化学成分，其要点是：选配高强度钢的化学组成成分，重量百分比为：C：0.04～0.10％；Si：0.2％～0.5％；Mn：1.4～2.0％；P＜0.015％；S＜0.01％；Ti：0.08～0.15％；Nb：0.04～0.07％；N：＜0.005％；O：＜0.002％；其余为铁Fe；
2)精炼：
为了控制气体含量以及控制合金元素，采用LF或者RH进行精炼。
3)连铸
4)轧制成型工艺：
采用控轧控冷模式，对连铸钢坯加热，加热温度为1180～1240℃，加热时间150分钟～300分钟；之后进行控制轧制，粗轧开轧温度为1140～1180℃，粗轧终轧温度为1060～1080℃，粗轧过程进行5道次或者7道次轧制；精轧开轧温度为900～1060℃，精轧终轧温度为880～950℃，精轧过程进行4～6道次轧制，精轧机架间采用水冷；
5)卷取工艺及冷却制度：
将上述轧制后坯料进行层流冷却，冷却速度为20～50℃/S，卷取温度为550～630℃。
优选的，步骤2)中连铸钢坯经过粗轧后，中间坯料厚度为26～40mm，最终产品厚度为3～10mm。
优选的，步骤2)中，根据不同的最终厚度尺寸，精轧过程除末外每道次的压下量控制在20～40％，末道次的压下率控制在10～15％，以保证板型的良好及优良的冷成型性能。
连铸过程需要控制拉速与温度，避免出现严重的成分偏析。防止出现内部裂纹、缩孔等内部缺陷。可采用常规工艺进行。除明确限定的工艺条件外，本发明未特别说明的工艺部分均按本领域现有技术。
对上述连铸坯料是在奥氏体再结晶区、未再结晶区及形变诱导相变区控制轧制。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；通过精轧阶段的道次间水冷，降低轧件温度，增加奥氏体未再结晶区的变形；精轧终轧温度控制在880～950℃，使轧制过程中产生较大的累积应变；通过轧后快速冷却及适度温度的卷取，得到超细3～5μm的多边形铁素体部分的贝氏体。
本发明在碳锰结构钢成分的基础上，通过添加适量的微合金元素和采用控轧控冷技术，生产屈服强度在600MPa以上，抗拉强度在700MPa以上，延伸率在18％以上，同时具有良好冷成型性能的钢带。
在合理成分设计的基础上，采用控轧控冷工艺，加热工序采用高温加热，加热温度在1200℃以上，加热时间根据铸坯的冷热程度不同适当控制在150分钟以上，这样利于合金元素充分固溶。精轧终轧温度为880～950℃，卷取温度采用550℃～630℃，以获得最佳的晶粒尺寸和析出沉淀强化效果。
本发明与己有技术相比较，具有下列显著的优点和效果：
1)由于本发明采用了低成本成分设计，用较高的Ti含量代替高成本的合金元素Mo，通过细晶强化和沉淀强化作用，使得抗拉强度达到了700MPa以上。因此，成本降低明显。
2)本发明钢带具有超细化的多边形铁素体组织，使材料具有良好的塑性，同时材料的韧性得到提高。适量的贝氏体可有效的提高抗拉强度，改善加工硬化能力，降低屈强比，使材料在提高强度的同时，还具有良好的冷成型性。
3)材料的低温韧性较好，韧脆转变温度在-30℃左右，常温夏比冲击功可以达到100J以上。
4)本发明高强钢带可达到如下综合性能：ReL：600～690MPa；Rm：700～800MPa，δ≥18％。满足汽车大梁用钢要求。
5)本发明的材料具有较低的碳当量，从而保证了该钢的优良的焊接性能。
具体实施方式
以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，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。
根据本发明设定的化学成分范围，下述实施例都通过以下具体工艺流程：以化学成分C，Si，Mn，S，P和Fe为原料，进行电炉或者转炉冶炼、精炼过程对钢水进行合金化处理、连铸、铸坯直接加热或者均热、热连轧、轧后层流水冷却、卷取等流程制备而成。
例1：选配高强钢的化学成分，重量百分比是：C：0.055％，Si：0.20％，Mn：1.70％，Nb：0.05％；Ti：0.11％；P：0.01％；S：0.006％；其余为铁Fe。将上述配制好的原料在120吨转炉上冶炼，并连铸成175mm×1010mm×11800mm的连铸坯，将连铸坯加热到1240℃，在1500mm热连轧机上轧制，粗轧开轧温度控制为1160℃，粗轧终轧温度控制为1060℃，粗轧5道次，中间坯厚为27mm，此后对中间坯进行精轧，精轧开轧温度控制为1000℃，精轧终轧温度控制为900℃，精轧6道次，前几道次精轧平均每道次的压下量控制在25～40％，最后一道次为了保证板型，控制在10～15％之间。精轧机间采用水冷；将上述轧制后坯料进行水冷却，冷却速度为20～30℃/S，卷取温度为610℃，最终获取低碳复合高强钢带，进行开卷剪切成钢板。
产品厚度为3mm，力学性能检验结果为：Rel：660MPa，Rm：750MPa，δ：22％，冷弯：B＝35，d＝2a，合格。
例2：选配高强钢的化学组成成分，重量百分比是：C：0.06％，Si：0.36％，Mn：1.75％，Nb：0.06％；Ti：0.12％；P：0.01％；S：0.005％；其余为铁Fe。
将上述配制好的原料在120吨转炉上冶炼，并连铸成175mm×1010mm×11800mm的连铸坯，将连铸坯加热到1250℃，在1500mm热连轧机上轧制，粗轧开轧温度控制为1170℃，粗轧终轧温度控制为1060℃，粗轧5道次，中间坯厚为28mm，此后对中间坯进行精轧，精轧开轧温度控制为1000℃，精轧终轧温度控制为920℃，前几道次精轧平均每道次的压下量控制在25～35％，最后一道次为了保证板型，控制在10～15％之间，精轧机间采用水冷；将上述轧制后坯料进行水冷却，冷却速度为20～30℃/S，卷取温度为600℃，最终获取低碳复合高强钢带，进行开卷剪切成钢板。
产品厚度为6mm，力学性能检验结果为：Rel：630MPa，Rm：740MPa，δ：21％，冷弯：B＝35，d＝2a，合格。
Claims (2)
1.一种高强汽车大梁用钢的制造方法，包括转炉冶炼，精炼，连铸，连铸坯加热，轧制成型，层流冷却，卷取，开卷剪切成板；包括下列步骤：
1)转炉冶炼：
包括选配高强度钢的化学成分，其要点是：选配高强度钢的化学组成成分，重量百分比为：C：0.04～0.10％；Si：0.2％～0.5％；Mn：1.4～2.0％；P＜0.015％；S＜0.01％；Ti：0.08～0.15％；Nb：0.04～0.07％；N：＜0.005％；O：＜0.002％；其余为铁Fe；
2)精炼：
为了控制气体含量以及控制合金元素，采用LF或者RH进行精炼；
3)连铸：
4)轧制成型工艺：
采用控轧控冷模式，对连铸钢坯加热，加热温度为1180～1240℃，加热时间150分钟～300分钟；之后进行控制轧制，粗轧开轧温度为1140～1180℃，粗轧终轧温度为1060～1080℃，粗轧过程进行5道次或者7道次轧制；精轧开轧温度为900～1060℃，精轧终轧温度为880～950℃，精轧过程进行4～6道次轧制，精轧机架间采用水冷；精轧过程除末道次外每道次的压下率控制在20～40％，末道次的压下率控制在10～15％；
5)卷取工艺及冷却制度：
将上述轧制后坯料进行层流冷却，冷却速度为20～50℃/S，卷取温度为550～630℃。
2.如权利要求1所述的高强汽车大梁用钢的制造方法，其特征在于，步骤4)中连铸钢坯经过粗轧后，中间坯料厚度为26～40mm，最终产品厚度为3～10mm。
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