CN102383032B

CN102383032B - 12吨级车桥桥壳用钢的生产方法

Info

Publication number: CN102383032B
Application number: CN 201110349558
Authority: CN
Inventors: 刘永前; 彭涛; 周祖安; 陈宇; 赵江涛; 刘斌; 杨海林; 黄成红
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2031-11-07
Also published as: CN102383032A

Abstract

本发明涉及12吨级车桥桥壳用钢及生产方法。其化学成分及重量百分比为：C：0.04％～0.068％，Si：0.10％～0.60％，Mn：1.0％～1.29％，P：≤0.025％，S：≤0.008％，Al：0.01％～0.06％，Nb：0.03％～0.048％，余为Fe及不可避免的杂质；其步骤：转炉冶炼；真空处理；连铸；对铸坯加热；粗轧；采用7机架进行精轧；层流冷却；卷取。本发明钢由于含碳量低，使其具有优良的冲压成形性能和焊接性能，冷成型后的尺寸稳定，完全满足12吨级车桥的桥壳制作和使用要求。经对所制成的12吨级车桥桥壳总成进行台架试验，其垂直弯曲疲劳寿命、垂直弯曲刚性、垂直弯曲静强度优良。

Description

12吨级车桥桥壳用钢的生产方法

技术领域

本发明涉及重型卡车用钢及生产方法，具体地说是12吨级车桥桥壳用钢及生产方法。

背景技术

车桥是整是汽车行驶系统的主要构件之一，它支撑车架及车架以后的各总成重量，同时它保护传动系统中的各部件。在车桥行业的桥壳制造领域，有冲焊桥壳与铸造桥壳两种截然不同的产品制造方法。随着桥壳制造技术的发展和汽车减重节能的需要，特别是对于载重汽车的驱动桥壳，已使用12～16mm厚度的热连轧钢板制作冲焊桥壳体，取代了制作工艺复杂、生产效率偏低、笨重、成本较高的铸造桥壳体。

在载重汽车驱动桥壳的制作方面，其桥壳体的形状和结构特点决定了所用材料要求强度高、冲压成形性好并具有良好的焊接性能。热压成形工艺流程为：切割下料(气割)→中频加热(3min、900℃)→热压成形→清洗(去油)→喷丸→焊接。冷压成形工艺是在热压成形工艺中省去冲前预热工序，降低了能耗和减轻了模具的热疲劳损伤。

两件冲压成形的壳体经焊接组合成后桥。壳体冲压成形时，钢板要承受很大的弯曲和臌胀塑性变形，因此要求钢板具有良好的冲压成形性能和较高的延伸率。由于组成载重汽车后桥需要经过焊接工序，因此要求钢板的焊接性能良好，同时由于受载，焊缝及热影响区要求有较高的强度和韧性，从而保证汽车的安全与可靠。如果钢板能够实现冷冲压成形，可进一步降低生产成本，大大提高后桥总成的疲劳寿命；并且由于现有替代技术的含碳量相对较高，如中国专利公开号为CN1017013A、CN101660093的专利文献，其由于含碳量较高，导致成型性不仅难度大，对用于复杂的汽车零部件，则必须通过加热才能保证其成型性的精确度，否则，成型后的尺寸及形状易产生波动，不能满足用户要求。

目前国内高强度汽车冲焊桥壳用热轧钢板没有专用钢种及相应标准，汽车制造厂只好使用一些代用材料，如16MnL、09SiVL、08Ti、T52等。由于这些材料是汽车大梁用钢，大批量生产10mm及以下厚度的热轧钢板来用于制作汽车车架，其高强度低塑性特征不能满足桥壳复杂的冲压成形要求。因此，相对于12～16mm厚度的冲焊桥壳钢来说，出厂的技术条件差异较大，致使生产中存在零件成形精度差、废品率高、冲压工艺复杂、原材料消耗大等较多问题。这些钢存在的不足经冲压成形、焊装-整形后易开裂，严重影响产品的质量和使用寿命。采用更高强度钢冲压车桥可以在保证车强载荷性能的前提下降低钢板厚度，从而降低车桥自重，达到节能减排效果，因此，各汽车制造厂迫切要求研制高强度汽车桥壳用钢系列，以满足载重卡车轻量化的要求。

发明内容

本发明的目的在于解决目前代用材料在使用过程中存在的问题，提供一种在现有设备条件开发出具有抗拉强度≥590MPa、下屈服强度R_eL≥460MPa，伸长率A≥20％；宽冷弯(b＝35mm)性能良好，冲压成形性和焊接性能优良的可用于生产12吨级车桥的桥壳用钢及生产方法。

实现上述目的的措施：

12吨级车桥桥壳用钢，其化学成分及重量百分比为：C：0.04％～0.068％，Si：0.10％～0.60％，Mn：1.0％～1.29％，P：≤0.025％，S：≤0.008％，Al：0.01％～0.06％，Nb：0.03％～0.048％，余为Fe及不可避免的杂质。

生产12吨级车桥桥壳用钢的方法，其步骤：

1)进行转炉冶炼，控制出钢温度在1695℃～1705℃；

2)进行真空处理：处理时间在12～15分钟，保持真空度为800～870Pa；

3)进行连铸，控制拉坯速度在0.85～0.95米/分钟；

4)对铸坯加热，加热温度在1210℃～1240℃，加热时间在115～135分钟；

5)进行粗轧，控制其结束温度在1055℃～1085℃；

6)采用7机架进行精轧，控制其终轧温度在810℃～840℃，末三道次的压下率分别在23％， 28％及35％；

7)进行层流冷却，冷却速度控制在25～40℃/秒；

8)进行卷取，卷取温度控制在570℃～610℃。

本发明中各金属元素的机理及作用

碳：是廉价的固溶强化元素。如果其含量小于0.06％，则不能满足热冲压成形后对材料强度的要求，如果随着碳含量的提高，则冲压成形性和焊接性会降低，因此在保证强度的前提下采用较低碳含量，所以，将其含量限定在0.06～0.098％范围。

硅：是廉价而有效的钢液脱氧元素。是为了维持母材强度、进行预脱氧而添加的，如果其含量小于0.10％，则不能发挥其效果；如果其含量超过0.60％，则会恶化热轧钢板的表面质量和焊接性能，所以，将其含量限定在0.10～0.60％范围。

锰：是提高强度和韧性最有效的元素。但是添加多量的锰，会导致增加钢的淬透性，由于焊接硬化层的出现而使裂纹敏感性增高，鉴于此，将其上限定为1∶29％，所以，将其含量限定在1.0～1.29％范围。

磷：为了避免焊接性能、冲压成形性能、韧性、二次加工性能发生恶化，设定其含量上限为0.025％。

硫：是非常有害的元素。钢中的硫常以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂对钢的冲击韧性是十分不利的，并造成性能的各向异性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越好。基于对钢板冲压成形工艺和制造成本的考虑，拟将钢中硫含量控制在0.008％以下。

铝：是为了脱氧而添加的，当Als含量不足0.01％时，不能发挥其效果；另一方面，由于添加多量的铝容易形成氧化铝团块，所以，规定Als上限为0.06％。因此，Als含量限定在0.01～0.06％范围。

铌：主要通过细化晶粒和沉淀析出强化来提高钢的强度，是强烈的碳、氮化合物形成元素，在钢中主要以Nb(C、N)形式存在，阻止奥氏体晶粒的长大，最终使铁素体晶粒尺寸变小，细化组织。当其含量不足0.030％时，不能发挥其效果；而加入的铌过多时，合金成本会显著上升并且韧性恶化。

本发明钢由于含碳量低，导致其具有优良的冲压成形性能和焊接性能，即使冷成型，其成型后的尺寸稳定，完全满足12吨级车桥的制作和使用要求，特别是该钢即可适用于热冲压工艺，更适用于冷冲压工艺。冷冲压工艺可省去冲前预热工序，力学性能良好。

采用该钢生产12吨级车桥，由于该钢抗拉强度在590MPa以上，比16MnL、T52L等钢提高约20％以上，因此在设计车桥时所需钢板厚度至少可以降低10％以上，车身自重减轻，达到节能减排效果。并且该钢的成型方式由热压成形改进为冷压成形后具有如下优点：

①避免了预热(温度约900℃)造成的强度下降；

②提高了桥壳总成的疲劳寿命；

③消除了模具的热疲劳损伤；

④大大降低了能耗。

附图说明

附图为本发明钢的金相组织图。

具体实施方式

下面做进一步描述：

实施例1

生产的为12毫米厚的桥壳用钢板。

12吨级车桥桥壳用钢，其化学成分及重量百分比为：C：0.041％，Si：0.10％，Mn：1.29％，P：0.025％，S：0.002％，Al：0.01％，Nb：0.047％，余为Fe及不可避免的杂质。

生产12吨级车桥桥壳用钢的方法，其步骤：

1)进行转炉冶炼，控制出钢温度在1695℃～1700℃；

2)进行真空处理：处理时间在13分钟，保持真空度为800Pa；

3)进行连铸，控制拉坯速度在0.85米/分钟；

4)对铸坯加热，加热温度在1230℃～1240℃，加热时间在115分钟；

5)进行粗轧，控制其结束温度在1055℃～1060℃；

6)采用7机架进行精轧，控制其终轧温度在810℃～815℃，末三道次的压下率分别在23％，28％及35％；

7)进行层流冷却，冷却速度控制在35℃/秒；

8)进行卷取，卷取温度控制在570℃～580℃。

实施例2

生产的为14毫米厚的桥壳用钢板。

12吨级车桥桥壳用钢，其化学成分及重量百分比为：C：0.068％，Si：0.25％，Mn：1.12％，P：0.024％，S：0.001％，Al：0.020％，Nb：0.042％，余为Fe及不可避免的杂质。

生产12吨级车桥桥壳用钢的方法，其步骤：

1)进行转炉冶炼，控制出钢温度在1700℃～1705℃；

2)进行真空处理：处理时间在12分钟，保持真空度为820Pa；

3)进行连铸，控制拉坯速度在0.88米/分钟；

4)对铸坯加热，加热温度在1210℃～1220℃，加热时间在120分钟；

5)进行粗轧，控制其结束温度在1070℃～1075℃；

6)采用7机架进行精轧，控制其终轧温度在820℃～830℃，末三道次的压下率分别在23％，28％及35％；

7)进行层流冷却，冷却速度控制在30℃/秒；

8)进行卷取，卷取温度控制在575℃～585℃。

实施例3

生产的为16毫米厚的桥壳用钢板。

12吨级车桥桥壳用钢，其化学成分及重量百分比为：C：0.062％，Si：0.55％，Mn：1.20％，P：0.016％，S：0.003％，Al：0.049％，Nb：0.045％，余为Fe及不可避免的杂质。

生产12吨级车桥桥壳用钢的方法，其步骤：

1)进行转炉冶炼，控制出钢温度在1692℃～1697℃；

2)进行真空处理：处理时间在15分钟，保持真空度为850Pa；

3)进行连铸，控制拉坯速度在0.9米/分钟；

4)对铸坯加热，加热温度在1230℃～1240℃，加热时间在130分钟；

5)进行粗轧，控制其结束温度在1075℃～1085℃；

6)采用7机架进行精轧，控制其终轧温度在830℃～840℃，末三道次的压下率分别在23％，28％及35％；

7)进行层流冷却，冷却速度控制在30℃/秒；

8)进行卷取，卷取温度控制在600℃～610℃。

实施例4

生产的为14毫米厚的桥壳用钢板。

12吨级车桥桥壳用钢，其化学成分及重量百分比为：C：0.059％，Si：0.6％，Mn：1.22％，P：0.023％，S：0.004％，Al：0.058％，Nb：0.034％，余为Fe及不可避免的杂质。

生产12吨级车桥桥壳用钢的方法，其步骤：

1)进行转炉冶炼，控制出钢温度在1695℃～1700℃；

2)进行真空处理：处理时间在12分钟，保持真空度为870Pa；

3)进行连铸，控制拉坯速度在0.95米/分钟；

4)对铸坯加热，加热温度在1225℃～1230℃，加热时间在135分钟；

5)进行粗轧，控制其结束温度在1075℃～1085℃；

6)采用7机架进行精轧，控制其终轧温度在830℃～840℃，末三道次的压下率分别在23％， 28％及35％；

7)进行层流冷却，冷却速度控制在25℃/秒；

8)进行卷取，卷取温度控制在585℃～595℃。

各实施例的性能检测结果见表1.

表1 各实施例力学性能检测结果列表

Claims

1.生产12吨级车桥桥壳用钢的方法，其步骤：

1）进行转炉冶炼，控制出钢温度在1695℃～1705℃；

2）进行真空处理：处理时间在12～15分钟，保持真空度为800～870Pa；经真空处理后的钢液化学成分及重量百分比为：C：0.04%～0.068%，Si：0.55%～0.60%，Mn：1.0%～1.29%，P：≤0.025%，S：≤0.008%，Al：0.01%～0.06%，Nb：0.03%～0.048%，余为Fe及不可避免的杂质；

3）进行连铸，控制拉坯速度在0.85～0.95米/分钟；

4）对铸坯加热，加热温度在1210℃～1240℃，加热时间在115～135分钟；

5）进行粗轧，控制其结束温度在1055℃～1085℃；

6）采用7机架进行精轧，控制其终轧温度在810℃～830℃，末三道次的压下率分别在23%，28%及35%；

7）进行层流冷却，冷却速度控制在25～40℃/秒；

8）进行卷取，卷取温度控制在570℃～610℃。