CN102732784B - 一种590l汽车大梁用钢及其csp制备方法 - Google Patents

Abstract

一种590L汽车大梁用钢，其化学成分重量百分比为[C]：0.050～0.110Wt%，[Si]：0.25～0.45Wt%，[Mn]：1.50～1.70Wt%，[P]：≤0.018Wt%，[S]：≤0.008Wt%，[Nb]：0.025～0.060Wt%，[V]：0.070～0.120Wt%，[Als]：0.015～0.035Wt%，[Ca]：0.0015～0.0040Wt%，其余为铁和不可避免的微量元素。其生产工艺路线：高炉铁水→铁水脱硫预处理→120吨复吹转炉冶炼→LF精炼→2流立弯形CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→TMCP六机架热连轧→层流冷却→卷取→检验入库。本发明采用低碳、高锰、(Nb、V)复合微合金钢的设计思路，获得化学成分和机械性能稳定，具有高的强度、宽冷弯性能、良好的塑性和韧性等，满足汽车大梁用钢要求。

Description

一种590L汽车大梁用钢及其CSP制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车纵梁、横梁、保险杠等高强度结构件用钢的材料及其采用CSP工艺的制备方法。

背景技术

随着我国汽车工业的迅速发展，汽车用钢量不断提高，高强度薄规格产品生产汽车零件，成为汽车行业的发展趋势。汽车大梁用钢属于高技术含量的产品，主要用于制造汽车纵梁、横梁、保险杠等结构件，要求具有良好的强韧性、疲劳性、低屈强比及宽冷弯性能。

公开号101701316A的专利公开了一种抗拉强度590MPa级汽车大梁用钢及其制造方法，采用低碳、低硅、以锰固溶强化元素为主，辅以Nb、Ti复合微合金化的低合金钢，其合金总量0.045～0.090Wt%，板坯加热温度为1180～1220℃，终轧温度为840～880℃，卷取温度为580～620℃，冷却速度为20～50℃/s，其抗拉强度590MPa，化学成分和机械性能稳定，冷成型性能和表面质量好，完全满足载重汽车和大型客货车新型车架结构的制造要求。

公开号CN1974823A的专利公开了一种汽车大梁用钢的CSP生产工艺，采用中碳高锰Ti微合金化成分设计，其微合金总量在0.01～0.03Wt%，终轧温度为800～820℃，卷取温度为600～620℃，其屈服强度达405～415MPa，抗拉强度达540～560MPa。

公开号CN101348843A的专利公开了一种生产汽车大梁用热轧钢带的方法，采用Nb、V、Ti或Nb、Ti复合微合金化成分设计和CSP生产工艺，其微合金总量在0.15～0.20Wt%，七机架热连轧机组轧制，终轧温度为860～880℃，卷取温度为600～620℃，生产510L、590L和610L的汽车大梁用钢。

目前国内510～610MPa的汽车大梁用钢，多采用Nb、V、Ti复合或Nb、Ti复合微合金化成分设计，而采用Nb、V复合微合金化设计和CSP连铸连轧工艺进行生产的尚无报道。随着汽车制造厂家对汽车大梁钢的要求级别不断提高，抗拉强度590Mpa级以上等高强度钢板在汽车结构件中应用越来越多。

发明内容

本发明提供一种590L汽车大梁用钢及其CSP制备方法，得到一种屈服强度≥530MPa，抗拉强度≥620MPa，晶粒度为10～11级的590L汽车大梁用钢。

为此，采用如下技术方案：一种590L汽车大梁用钢，其化学成分重量百分比为[C]：0.050～0.110Wt%，[Si]：0.25～0.45Wt%，[Mn]：1.50～1.70Wt%，[P]：≤0.018Wt%，[S]：≤0.008Wt%，[Nb]：0.025～0.060Wt%，[V]：0.070～0.120Wt%，[Als]：0.015～0.035Wt%，[Ca]：0.0015～0.0040Wt%，其余为铁和不可避免的微量元素。

一种590L汽车大梁用钢的CSP制备方法，其工艺路线为：高炉铁水→铁水脱硫预处理→转炉冶炼→LF精炼→CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→热连轧→层流冷却→卷取→检验入库；其特征在于：

所述转炉冶炼中：铁水控制P≤0.100Wt%，S≤0.070Wt%；冶炼过程采用全程底吹氩气，底吹供气强度大于0.02～0.05m³/（t*min）；终点钢水溶解[O]控制在650～900ppm；

所述LF精炼中：钢水在LF炉进行铝脱氧、(Nb、V)微合金化和钙处理工艺，喂线速度为3～3.5m/s，钙处理后弱吹时间8min；

所述CSP薄板坯连铸中：采用2流立弯形CSP薄板坯连铸，要求钢包保护浇注和钢包下渣检测控制，连浇中包温度为1540～1565℃，铸坯拉速≥3.7m/min，摆剪前铸坯温度880~940℃；

所述辊底式隧道炉均热中：控制铸坯加热温度到1100～1150℃，保证铸坯在炉内保温时间，使微合金元素固溶以及控制奥氏体晶粒度；

所述热连轧中：采用TMCP六机架热连轧工艺，重点控制前三道次压下量，轧制温度，保证轧制大压下量形成变形带，增加形核位置，细化晶粒，轧制过程中至少保证1次高压水粗除鳞，粗除鳞入口压力190～250bar，出口压力290～380bar，冷却速度小于20℃/s，终轧温度850～930℃，卷取温度580～650℃。

本发明中化学成分的作用及其对材料性能的影响：

C：钢的强度随着碳含量增加而直线提高，同时碳含量的提高也会影响钢的韧性以及明显提高钢的韧性一脆性转变温度，汽车大梁用钢碳的含量一般应低于0.20％，以保证汽车大梁钢的强度和成型性。

Mn：Mn是主要的固溶强化元素，具有明显细化晶粒的作用，适量的Mn可降低γ→α相变温度，有助于获得细小的相变产物，提高强韧性；同时，由于锰和硫具有较大的亲和力，可避免FeS在晶界析出，降低热脆性，提高热加工性能。

Si：Si有一定的固溶强化作用，利于提高钢的强度，不利于韧性的控制；但Si含量过高，表面易形成氧化物压入的微裂纹，不利钢板表面质量的控制。

综合考虑上述原因，本发明设计为：

[C]=0.05～0.011Wt%，[Mn]=1.50～1.65Wt%，[Si]=0.25～0.45Wt%。

Nb、Ｖ：通常钢中降碳所损失的强度可以依靠添加微合金化元素，进行细化晶粒和析出强化来弥补。铌、钒、钛是强的碳化物和碳氮化物的形成元素，能够取得强化作用。Nb易在位错线上偏聚，对位错攀移产生强烈的拖曳作用，使再结晶形核受到抑制，因而对再结晶具有强烈的阻止作用，具有最强的晶粒细化强化效果。V易在奥氏体晶界的铁素体中沉淀析出，能抑制奥氏体的再结晶并阻止晶粒长大，从而起到细化铁素体晶粒、提高钢的强度和韧性。综合考虑Nb、Ｖ二个元素的强化特点，本发明采用铌、钒微合金设计：

[Nb]=0.025～0.060Wt%，[V]=0.070～0.120Wt%。

P、S：P、S均为汽车大梁用钢中的有害元素，S主要影响钢的塑性，P主要影响钢的冲击韧性和韧-脆转变温度，在实际生产中尽量降低硫、磷含量。本发明设计为：

[S]≤0.008Wt%，[P]≤0.018Wt%。

Ca、Als：Ca能改变钢中硫化物的形态，Als是钢中的脱氧元素，可减少钢中氧化物夹杂，纯净钢质。本发明中：[Ca]＝0.0015～0.0040Wt%，[Als]＝0.015～0.035Wt%。

本发明的有益效果：

1、本发明采用低碳、高锰、(Nb、V)复合微合金钢的设计思路，通过控制合理的合金成分设计、CSP工艺和TMCP六机架轧制工艺，获得化学成分和机械性能稳定，具有高的强度、宽冷弯性能、良好的塑性和韧性等，满足汽车大梁用钢要求。

2、本发明采用Nb、V复合微合金控制强度，通过Nb、V合金元素的细晶强化作用及沉淀强化控制晶粒尺寸，并通过再结晶控轧技术进一步细化组织，晶粒度最高达10--11级。

3、本发明采用BOF→LF→CSP→TMCP工艺进行生产，性能波动范围小，设计性能命中率高。

具体实施方式

下述实施例采用CSP薄板坯连铸连轧工艺流程，利用Nb、V复合微合金化技术进行510L高强度汽车大梁钢的生产，其工艺流程为：高炉铁水→铁水脱硫预处理→转炉冶炼→LF精炼→CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→热连轧→层流冷却→卷取→检验入库；其中：

所述转炉冶炼中：铁水控制P≤0.100Wt%，S≤0.070Wt%；冶炼过程采用全程底吹氩气，底吹供气强度大于0.02～0.05m³/（t*min）；终点钢水溶解[O]控制在650～900ppm；

所述LF精炼中：钢水在LF炉进行铝脱氧、(Nb、V)微合金化和钙处理工艺，喂线速度为3～3.5m/s，钙处理后弱吹时间8min，确保钢中MnS、Al₂O₃等非金属夹杂物变性和球化率，使夹杂物充分上浮，改善钢水洁净度和质量。

所述CSP薄板坯连铸中：采用2流立弯形CSP薄板坯连铸，要求钢包保护浇注和钢包下渣检测控制，中包液面控制＞800mm，连浇中包温度为1540～1565℃，铸坯拉速≥3.7m/min，摆剪前铸坯温度880~940℃，冷却曲线选用PLC2#曲线或DSC6#曲线。

所述辊底式隧道炉均热中：控制铸坯加热温度到1100～1150℃，保证铸坯在炉内保温时间，使微合金元素固溶以及控制奥氏体晶粒度；

所述热连轧中：采用TMCP六机架轧制工艺，重点控制前三道次压下量，轧制温度，保证轧制大压下量形成变形带，增加形核位置，细化晶粒，轧制过程中至少保证1次高压水粗除鳞，粗除鳞入口压力190～250bar，出口压力290～380bar，冷却速度小于20℃/s，终轧温度850～930℃，卷取温度580～650℃。

实施例1

工艺为：高炉铁水→铁水脱硫预处理→120吨复吹转炉冶炼→LF精炼→2流立弯形CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→TMCP六机架热轧工艺→层流冷却→卷取→检验入库。

转炉终点成分：[C]：0.046Wt%，[Mn]：0.135Wt%，[P]：0.009Wt%，[S]：0.029Wt%，[O]0.0668Wt%。

成品成分：[C]：0.055Wt%，[Si]：0.376Wt%，[Mn]：1.55Wt%，[P]：0.0091Wt%，[S]：0.0033Wt%，[Nb]：0.0474Wt%，[V]：0.0852Wt%，[Alt]：0.0318Wt%，[Als]：0.0308Wt%，[Ca]：0.0025Wt%，其余为铁和不可避免的微量元素。

CSP薄板坯连铸：中包温度1551～1561℃，铸坯拉速3.90～4.10m/min，剪切温度900～935℃。

轧钢工艺：成品规格7.8*1350mm，出炉温度1152℃，终轧温度872℃，卷取温度609℃，加热时间37.5min，冷却速度17.6℃/s，F1压下率49.5%，F2压下率42.4%，延伸率26.0%。产品性能如下：

性能

Rel，Mpa

Rm，Mpa

A%

冷弯，d = a

晶粒度

带状组织

指标

580

630

24.5

完好

10

1.0

实施例2

工艺为：高炉铁水→铁水脱硫预处理→120吨复吹转炉冶炼→LF精炼→2流立弯形CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→TMCP六机架热轧工艺→层流冷却→卷取→检验入库。

转炉终点成分：[C]：0.038Wt%，[Mn]：0.116Wt%，[P]：0.008Wt%，[S]：0.033Wt%，[O]0.0849Wt%。

成品成分：[C]：0.058Wt%，[Si]：0.371Wt%，[Mn]：1.55Wt%，[P]：0.0069Wt%，[S]：0.0038Wt%，[Nb]：0.0365Wt%，[V]：0.0883Wt%，[Alt]：0.0303Wt%，[Als]：0.0294Wt%，[Ca]：0.0022Wt%，其余为铁和不可避免的微量元素。

CSP薄板坯连铸：中包温度1556～1570℃，铸坯拉速3.80～3.90m/min，剪切温度880～940℃。

轧钢工艺：成品规格7.0*1500mm，出炉温度1159℃，终轧温度860℃，卷取温度602℃，加热时间39.5min，冷却速度16.5℃/s，F1压下率50.6%，F2压下率43.3%，延伸率26.8%。产品性能如下：

性能

Rel，Mpa

Rm，Mpa

A%

冷弯，d = a

晶粒度

带状组织

指标

540

625

24.5

完好

10

1.5

实施例3

工艺为：高炉铁水→铁水脱硫预处理→120吨复吹转炉冶炼→LF精炼→2流立弯形CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→TMCP六机架热轧工艺→层流冷却→卷取→检验入库。

转炉终点成分：[C]：0.046Wt%，[Mn]：0.133Wt%，[P]：0.008Wt%，[S]：0.033Wt%，[O]0.0775Wt%。

成品成分：[C]：0.062Wt%，[Si]：0.295Wt%，[Mn]：1.58Wt%，[P]：0.0099Wt%，[S]：0.0046Wt%，[Nb]：0.0292Wt%，[V]：0.832Wt%，[Alt]：0.0296Wt%，[Als]：0.0287Wt%，[Ca]：0.0028Wt%，其余为铁和不可避免的微量元素。

CSP薄板坯连铸：中包温度1552～1564℃，铸坯拉速3.70～3.85m/min，剪切温度880～920℃。

轧钢工艺：成品规格7.0*1500mm，出炉温度1158℃，终轧温度860℃，卷取温度602℃，加热时间40.0min，冷却速度15.8℃/s，F1压下率49.5%，F2压下率42.5%，延伸率27.5%。产品性能如下：

性能

Rel，Mpa

Rm，Mpa

A%

冷弯，d = a

晶粒度

带状组织

指标

600

640

25.5

完好

11

1.0

Claims (1)

1.一种590L汽车大梁用钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为[C]：0.050～0.110wt%，[Si]：0.25～0.45wt%，[Mn]：1.50～1.70wt%，[P]：≤0.018wt%，[S]：≤0.008wt%，[Nb]：0.025～0.060wt%，[V]：0.070～0.120wt%，[Als]：0.015～0.035wt%，[Ca]：0.0015～0.0040wt%，其余为铁和不可避免的微量元素；所述590L汽车大梁用钢的CSP制备方法为：高炉铁水→铁水脱硫预处理→转炉冶炼→LF精炼→CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→热连轧→层流冷却→卷取→检验入库；

所述转炉冶炼中：铁水控制P≤0. 100wt%，S≤0. 070wt%；冶炼过程采用全程底吹氩气，底吹供气强度大于0.02～0.05m³/（t*min）；终点钢水溶解[O]控制在650～900ppm；

所述LF精炼中：钢水在LF炉进行铝脱氧、Nb、V微合金化和钙处理工艺，喂线速度为3～3.5m/s，钙处理后弱吹时间8min；

所述CSP薄板坯连铸中：采用2流立弯形CSP薄板坯连铸，要求钢包保护浇注和钢包下渣检测控制，连浇中包温度为1540～1565℃，铸坯拉速≥3.7m/min，摆剪前铸坯温度880~940℃；

所述辊底式隧道炉均热中：控制铸坯加热温度到1100～1150℃，保证铸坯在炉内保温时间，使微合金元素固溶以及控制奥氏体晶粒度；

所述热连轧中：采用TMCP六机架热连轧工艺，重点控制前三道次压下量，轧制温度，保证轧制大压下量形成变形带，增加形核位置，细化晶粒，轧制过程中至少保证1次高压水粗除鳞，粗除鳞入口压力190～250bar，出口压力290～380bar，冷却速度小于20℃/s，终轧温度850～930℃，卷取温度580～650℃。