CN103898412A - 一种汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢及其制造方法。带钢的成分的质量百分比为：C：0.45-0.57，Si：0.12-0.43，Mn：0.62-1.18，Al：0.015-0.06，P：≤0.015%，S：≤0.010，Cr：0.85-1.30，V：0.08-0.30，N：≤0.005ppm。制造方法的特征是：Ⅰ.炉外精炼　LF深脱硫+RH真空脱气、Ca处理球化夹杂物，Ⅱ.板坯连铸　拉速：0.6m/min-2.0m/min，Ⅲ.红送板坯红送温度：≥150℃；Ⅳ.板坯加热 加热温度：1210℃-1280℃；Ⅴ.粗轧机组轧制 粗轧终止温度：1030℃-1150℃；Ⅵ.精轧机组轧制 精轧终止温度：810℃-920℃；Ⅶ.卷取钢带卷取温度：600℃-800℃。本方法制造的热轧带钢抗拉强度Rm≤1150MPa，屈服强度为≤850MPa，延伸率≥18%，脱碳层厚度不大于带钢厚度的1.1%。

Description

一种汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢及其制造方法。

技术背景

汽车离合器是汽车传动系统的重要部件，离合器有多种形式。

随着汽车工业技术的发展和制造工艺水平的提高，汽车离合器结构发生了根本的变化，传统的螺旋弹簧离合器逐步被膜片弹簧离合器所替代。

膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高。与螺旋弹簧离合器相比，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，结构简单，减少离合器零件数量，结构紧凑，高速性能好，平衡性好。近年来，膜片弹簧离合器不仅在轿车上被大量采用，而且在轻、中、重型货车以及客车上也被广泛采用。膜片弹簧作为膜片弹簧离合器的关键零件，其性能好坏，会直接影响整个离合器的工作性能。

我国汽车用弹簧钢的生产与汽车工业的发展基本同步，生产优质弹簧钢代表了一个国家的特殊钢冶金水平。弹簧钢向高强度和长寿命发展是当前弹簧钢生产和应用中表现出来的趋势。随着汽车的轻量化和高性能化的发展，迫切要求提高弹簧钢的强度和延长疲劳寿命。因此开发高强度长寿命弹簧钢是当今弹簧研究和开发的主要方向之一。

现有的制造方法生产的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢表面质量差、硬度不均匀、脱碳层厚度厚，不能完全满足使用要求。 

发明内容

为了克服现有汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢的上述不足，本发明提供一种汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢，本弹簧用热轧带钢抗拉强度Rm≦1150Mpa，屈服强度为≦850Mpa，延伸率≥18%，脱碳层厚度不大于带钢厚度的1.1%，同时提供该热轧带钢的制造方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：以C、Si、Mn、Al为主要合金元素，以Cr、V为合金化元素。通过钢水精炼、连铸控制、板坯控制、加热方式、轧制方式、冷却方式及成卷后温降的控制，获得优良性能的热轧带钢。

本发明提供的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢，其化学成分的质量百分比为：

C：0.45-0.57，  Si：0.12-0.43，  Mn：0.62-1.18，   Al：0.015-0.06，

P：≤0.015%，   S：≤0.010，    Cr：0.85-1.30，    V：0.08-0.30，

N：≤0.005ppm 

余量为Fe及不可避免的杂质元素。

进一步讲，上述的的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢是经过粗轧、精轧与卷取后，屈服强度 600～ 820 Mpa、抗拉强度  900～1200Mpa、延伸率  10～20%； 热轧态硬度HBW  300～380、脱碳层厚度  0.05～1.1%、淬火后硬度均匀性波动  0.5～1.5%的带钢。

在本发明的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢中，各成分确定的缘由如下：

碳：是钢中最经济、最基本的强化元素。因此，本发明的C含量控制在0.45-0.57%范围内。

硅：硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比。一般用于弹簧钢中，适当的提高Si含量是有利的。因此，本发明的Si含量控制在0.12-0.43%范围内。

锰：加入适量的Mn，（1）可提高钢的淬透性，产生固溶强化的作用；（2）对提高钢的强度有显著的作用。（3）可提高钢的高温瞬时强度。

本发明的Mn含量控制在0.62-1.18%范围内。

铝：铝是钢中的主要脱氧元素与固N元素，细化晶粒，改善钢在低温时的韧性，特别是降低了钢的脆性转变温度；但是脱氧时如用铝量过多，将促进钢的石墨化倾向。且当含铝较高时．其高温强度和韧性较低。因此，本发明的Al含量控制在0.015-0.06%。

磷：是钢中不可避免的杂质元素，磷易产生偏析，越低越好。因此，本发明的P含量控制在≤0.015%。

硫：是极有害的元素，本发明的S含量控制≤0.010 %。

铬：铬可提高钢的强度、硬度、高温机械性能和淬透性，使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性， 同时具有阻止石墨化的作用。但是，铬显著提高钢的脆性转变温度，促进钢的回火脆性。因此，本发明的Cr含量控制0.85-1.30%。

钒：是强碳化物形成元素，可得到脱氧去氢良好的致密钢，还可以细化晶粒，降低过热敏感性，提高钢的强韧性和疲劳性能。V的碳化物几乎是所有金属碳化物中最硬和最耐磨的，弥散分布的V4C3将提高钢的硬度和耐磨性。因此，本发明的V含量控制0.08-0.30%。

氮：控制氮含量可以有效防止角裂的发生，因此，本发明的N含量控制≤50PPM。

上述的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢可采用两种不同的制造方法，分别述说如下。

汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢的制造方法一，它包括下述依次的步骤：

铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→板坯连铸→红送→板坯加热→高压水除鳞→粗轧机组轧制→高压水除鳞→精轧机组轧制→卷取→质量和性能检验。

其步骤特征是：

Ⅰ炉外精炼：

LF深脱硫+RH真空脱气、Ca处理球化夹杂物

Ⅱ 板坯连铸 

a 连铸拉速：0.6m/min-2.0m/min

b 钢水过热度：15℃-40℃

c 铸坯轻压下：2.2-4.0mm。

d 电磁搅拌：频率2.5-2.8Hz

Ⅲ红送   板坯红送温度：≥150℃。

Ⅳ板坯加热  板坯加热温度：1210℃-1280℃。

Ⅴ 粗轧机组轧制  粗轧终止温度：1030℃-1150℃。

Ⅵ 精轧机组轧制  精轧终止温度：810℃-920℃。

Ⅶ卷取  钢带卷取温度：600℃-800℃。

Ⅷ 性能检验

a、 化学分析后，其化学成分的质量百分比为：

C：0.45～0.57，  Si：0.12～0.43，  Mn：0.62～1.18，   Al：0.015～0.06，

P：≤0.015%，   S：≤0.010，    Cr：0.85～1.30，    V：0.08～0.30，

N：≤0.005ppm 

余量为Fe及不可避免的杂质元素。

b、经物理测试，性能如下：

厚度规格  2.0～9.0mm；   屈服强度 600～820 Mpa；  抗拉强度  900～1200Mpa；  延伸率  10～20%；   热轧态硬度HBW  300～380；   脱碳层厚度  0.05～1.1%；  淬火后硬度均匀性波动  0.5～1.5%。

汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢的制造方法二，它包括下述依次的步骤：

铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→板坯连铸→板坯退火→板坯加热→高压水除鳞→粗轧机组轧制→高压水除鳞→精轧机组轧制→卷取→质量和性能检验。

其步骤特征是：

Ⅰ炉外精炼：

LF深脱硫+ Ca处理球化夹杂物、RH真空脱气

Ⅱ板坯连铸 

a 连铸拉速：0.6m/min-2.0m/min

b 钢水过热度：15℃～40℃

c电磁搅拌：频率2.5～2.8Hz

Ⅲ板坯退火 

 板坯退火温度  600—850℃ 

Ⅳ板坯加热  

板坯加热温度：1210℃-1280℃。

Ⅴ粗轧机组轧制  

粗轧终止温度：1030℃-1150℃。

Ⅵ精轧机组轧制 

 精轧终止温度：800℃-920℃。

Ⅶ卷取  

钢带卷取温度：600℃-800℃。

Ⅷ性能检验

a、 化学分析后，其化学成分的质量百分比为：

C：0.45-0.57，  Si：0.12-0.43，  Mn：0.62-1.18，   Al：0.015-0.06，

P：≤0.015%，   S：≤0.010，    Cr：0.85-1.30，    V：0.08-0.30，

N：≤0.005ppm 

余量为Fe及不可避免的杂质元素。

b、经物理测试，性能如下： 

厚度规格  2.0～9.0mm；  屈服强度 600～ 820 Mpa；  抗拉强度  900～1200Mpa；延伸率  10～20%； 热轧态硬度HBW  300～380；   脱碳层厚度  0.05～1.1%； 淬火后硬度均匀性波动  0.5～1.5%。

本发明的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢，淬火后HBW硬度波动小于1.5%，钢板表面脱碳层深度小于钢板厚度的 1.1％。

本发明的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢具有板坯钢质纯净、板坯内外无裂纹偏析疏松缺陷；热轧卷板组织均匀、硬度均匀、优良的强韧性、良好的延展性、淬火处理后硬度均匀性优良、钢板表面脱碳层厚度薄的特点。所生产汽车离合器膜片弹簧适合于大功率的载货汽车、自卸车、牵引车、大客车及工程机械等离合器膜片弹簧使用，完全满足汽车离合器膜片弹簧的使用要求，完全满足尺寸精度高、结构紧凑、转动惯量小、吸收振动、降低传动系的噪音、接合平稳的离合器特点要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不应以此限定本发明的保护范围。 

带钢实施例一

本实施例的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢实施例的成分质量百分比为：

C：0.46%，  Si：0.27%，  Mn：1.12%，   Al：0.021%，  P：0.012%，

S：0.003%， Cr：1.26%，  V：0.09%，     N：0.005ppm，

余量为Fe及不可避免的杂质元素。

制造方法实施例一

本实施例制造的是带钢实施例一的热轧带钢，是在180吨顶底复吹转炉、板坯连铸和2250mm热连轧机组上进行的，它采用下述依次的工艺路线为：

铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→板坯连铸→红送→板坯加热→高压水除鳞→粗轧机组轧制→高压水除鳞→精轧机组轧制→卷取→性能检验→包装标志→入库。其步骤特征是： 

Ⅰ  炉外精炼

LF深脱硫、RH真空脱气+Ca处理球化夹杂物

所述的LF精炼时，将S脱至0.004%，之后，加入V铁、Cr铁微合金化；并以底吹氩流量20～200NL/ min弱搅时间6分钟。

所述RH精炼中，在真空压强值5mbar状态下，循环时间12分钟；破真空后，对钢水进行Ca处理，对夹杂物变性，底吹氩软搅拌时间8分钟。

Ⅱ  板坯连铸

a、连铸拉速：1.2m/min 

b、钢水过热度：25 ℃

c、铸坯轻压下：2.5mm

d、电磁搅拌：频率2.5Hz。

Ⅲ  红送

板坯红送温度：750℃。

Ⅳ板坯加热

板坯加热温度 1230℃。

Ⅴ粗轧机组轧制

粗轧终止温度：1060℃。

Ⅵ精轧机组轧制

 精轧终止温度：820℃。

Ⅶ卷取

钢带卷取温度：600℃。

Ⅷ性能检验

    a、 化学分析后，本实施例的热轧带钢实施例的成分质量百分比为：

C：0.46%，  Si：0.27%，  Mn：1.12%， Al：0.021%，  P：0.012%，

S：0.003%， Cr：1.26%，  V：0.09%，  N：0.005ppm，

余量为Fe及不可避免的杂质元素。

b、经物理测试，本实施例的性能如下：

厚度规格 4.0mm； 屈服强度  710 Mpa； 抗拉强度 1030Mpa；

延伸率  18%；   热轧态硬度HBW  340；脱碳层厚度  1.05%；

淬火后硬度均匀性波动  1.5%。

带钢实施例二

本实施例的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢实施例的成分质量百分比为：

C：0.57%，  Si：0.25%，  Mn：0.67%，  Al：0.023%，  P：0.008%，

S：0.003%， Cr：0.88%，  V：0.27%，   N：0.004ppm；

余量为Fe及不可避免的杂质元素。

制造方法实施例二

本实施例制造的是带钢实施例二的热轧带钢，是在80吨顶底复吹转炉、板坯连铸和2250mm热连轧机组上进行的，它采用下述依次的工艺路线为：

铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→板坯连铸→板坯退火→板坯加热→高压水除鳞→粗轧机组轧制→高压水除鳞→精轧机组轧制→卷取→质量和性能检验→包装标志→入库。其步骤特征是： 

Ⅰ  炉外精炼

LF深脱硫+ Ca处理球化夹杂物、RH真空脱气

所述的LF精炼时，将S脱至0.005%，之后，加入V铁、Cr铁微合金化；并在出站前弱搅时间3分钟。对钢水进行Ca处理，对夹杂物变性。

所述RH精炼中，在真空压强值4mbar状态下，循环时间15分钟；破真空后，底吹氩软搅拌时间7分钟；

Ⅱ  板坯连铸

a、连铸拉速：1.5m/min 

b、钢水过热度：35 ℃

c、电磁搅拌：频率2.5Hz。

Ⅲ 板坯退火  

板坯退火温度：630℃。

Ⅳ 板坯加热   

板坯加热温度 1280℃。

Ⅴ 粗轧机组轧制  

 粗轧终止温度：1150℃。

Ⅵ 精轧机组轧制  

 精轧终止温度：920℃。

Ⅶ卷取   

钢带卷取温度：790℃。

Ⅷ性能检验

    a、 化学分析后，本实施例的热轧带钢实施例的成分质量百分比为：

C：0.57%，  Si：0.25%，  Mn：0.67%，  Al：0.023%，  P：0.008%，

S：0.003%，  Cr：0.88%， V：0.27%，   N：0.004ppm，

余量为Fe及不可避免的杂质元素。

b、经物理测试，本实施例的性能如下：

厚度规格 5.0mm； 屈服强度  695 Mpa；  抗拉强度  990Mpa；

延伸率  19%；   热轧态硬度HBW  335； 脱碳层厚度  1.1%；

淬火后硬度均匀性波动  1.4%。

Claims (6)

1.一种汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢，其化学成分的质量百分比为：

C：0.45-0.57，  Si：0.12-0.43，  Mn：0.62-1.18，   Al：0.015-0.06，

P：≤0.015%，   S：≤0.010，    Cr：0.85-1.30，    V：0.08-0.30，

N：≤0.005ppm； 

余量为Fe及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求１所述的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢，其特征是：

所述的的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢是经过粗轧、精轧与卷取后，屈服强度 600～ 820 Mpa、抗拉强度  900～1200Mpa、延伸率  10～20%； 热轧态硬度HBW  300～380、脱碳层厚度  0.05～1.1%、淬火后硬度均匀性波动  0.5～1.5%的带钢。

3.一种权利要求１所述的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢的制造方法，它包括铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、板坯连铸、红送、板坯加热、高压水除鳞、粗轧机组轧制、高压水除鳞、精轧机组轧制与卷取，其特征是：

Ⅰ 炉外精炼

LF深脱硫+RH真空脱气、Ca处理球化夹杂物，其化学成分的质量百分比达下述要求：

C：0.45～0.57，  Si：0.12～0.43，  Mn：0.62～1.18，   Al：0.015～0.06，

P：≤0.015%，   S：≤0.010，    Cr：0.85～1.30，    V：0.08～0.30，

N：≤0.005ppm； 

余量为Fe及不可避免的杂质元素；

Ⅱ 板坯连铸 

a 连铸拉速：0.6m/min-2.0m/min

b 钢水过热度：15℃-40℃

c 铸坯轻压下：2.2-4.0mm

d 电磁搅拌：频率2.5-2.8Hz；

Ⅲ 红送   板坯红送温度：≥150℃；

Ⅳ 板坯加热  板坯加热温度：1210℃-1280℃；

Ⅴ 粗轧机组轧制  粗轧终止温度：1030℃-1150℃；

Ⅵ 精轧机组轧制  精轧终止温度：810℃-920℃；

Ⅶ 卷取  钢带卷取温度：600℃-800℃。

4.根据权利要求３所述的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢的制造方法，其特征是在卷取后，进行性能检验的结果为：

屈服强度 600～ 820 Mpa、抗拉强度  900～1200Mpa、延伸率  10～20%； 热轧态硬度HBW  300～380、脱碳层厚度  0.05～1.1%、淬火后硬度均匀性波动  0.5～1.5%。

5.一种权利要求１所述的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢的制造方法，它包括下述铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、板坯连铸、板坯退火、板坯加热、高压水除鳞、粗轧机组轧制、高压水除鳞、精轧机组轧制与卷取，其特征是：

Ⅰ 炉外精炼：

LF深脱硫+ Ca处理球化夹杂物、RH真空脱气，其化学成分的质量百分比达下述要求：

C：0.45～0.57，  Si：0.12～0.43，  Mn：0.62～1.18，   Al：0.015～0.06，

P：≤0.015%，   S：≤0.010，    Cr：0.85～1.30，    V：0.08～0.30，

N：≤0.005ppm； 

余量为Fe及不可避免的杂质元素；

Ⅱ 板坯连铸 

a 连铸拉速：0.6m/min-2.0m/min

b 钢水过热度：15℃～40℃

c电磁搅拌：频率2.5～2.8Hz；

Ⅲ 板坯退火 

 板坯退火温度  600—850℃； 

Ⅳ 板坯加热  

板坯加热温度：1210℃-1280℃；

Ⅴ 粗轧机组轧制  

粗轧终止温度：1030℃-1150℃；

Ⅵ 精轧机组轧制 

 精轧终止温度：800℃-920℃；

Ⅶ 卷取  

钢带卷取温度：600℃-800℃。

6.根据权利要求５所述的汽车离合器膜片弹簧用热轧带钢的制造方法，其特征是在卷取后，进行性能检验的结果为：

屈服强度 600～ 820 Mpa、抗拉强度  900～1200Mpa、延伸率  10～20%； 热轧态硬度HBW  300～380、脱碳层厚度  0.05～1.1%、淬火后硬度均匀性波动  0.5～1.5%。