CN104073716A

CN104073716A - 一种汽车大梁用热轧钢板及其生产方法

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Publication number: CN104073716A
Application number: CN201310341824.0A
Authority: CN
Inventors: 叶晓瑜; 张开华; 翁建军; 刘勇; 左军; 王海云; 李卫平; 罗许
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: CN104073716B

Abstract

本发明提供了一种汽车大梁用热轧钢板及其生产方法，该方法包括炼钢步骤、连铸步骤、加热步骤、热连轧步骤和卷取步骤，其中，所述炼钢后的钢水成分为：0.05-0.10重量%的C，≤0.35重量%的Si，0.9-1.3重量%的Mn，≤0.020重量%的P，≤0.010重量%的S，0.01-0.03重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热连轧步骤中的精轧终轧温度为850-890℃；所述卷取步骤中的卷取温度为560-620℃；在热连轧步骤之后且在卷取步骤之前，将精轧后得到的钢板以50℃/s以上的速度进行冷却。根据本发明方法生产出的汽车大梁用热轧钢板具有高强度、高冲击韧性、优良的焊接性能等优势。

Description

一种汽车大梁用热轧钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种热连轧板带生产技术领域，特别是涉及一种汽车大梁用热轧钢板的生产方法及由该方法生产的汽车大梁用热轧钢板。

背景技术

汽车车架是承受载荷的重要部件，它要承受汽车自身零部件的重量、载重量以及行驶时所受到的冲击、扭曲、惯性力等作用，为提高车架承载能力和确保车辆重载行使的安全性，同时汽车厂为了满足下游用户对车辆的重载要求，目前重型和中型货车纵梁多采用加长梁和“双大梁”结构-即“主纵梁+加强梁”式车架。为了降低车重，各汽车制造厂家对高强度汽车梁用钢板的需求量不断增加，各钢铁企业也顺应潮流，不断地开发出新的汽车大梁用热轧钢板。

国内外高强度汽车用热轧钢板的生产采用多种工艺路线来达到汽车用钢板高强度和高韧性的要求。如开发包括双相钢、复相钢等，以达到钢板强度高、成型性能优良等目标。但开发多相钢要求热连轧机具有大的轧制力，带钢长度和宽度方向上的温度要分布均匀，同时要求精确控制精轧温度和卷取温度，现有普通热连轧机的设备控制能力大多难以保证其工艺要求，采用低合金钢的技术路线仍然是国内外钢铁企业研究的重要课题。目前国外生产高强钢主要采用的V-Ti-Nb复合微合金化技术路线，通过提高钢的纯净度，将钢中夹杂物细化至100nm以下，热轧通过控轧控冷得到不同强度级别的高强高韧性热轧钢板。如日本采用V-Ti-Nb复合微合金化生产出了560MPa和590MPa强度级别的热轧钢板。

国内鞍钢A550L、武钢W540L和宝钢的B550L等均是采用合金化技术路线，在汽车厂得到了一定的推广应用。本钢生产的BG550L其化学成分为：C：≤0.16%，Si≤0.50%，Nb≤0.09%，Mn：≤1.60%，其成品力学性能为ReL≥400MPa，Rm：550-650MPa，A≥23.0%，但其存在屈服强度低等缺陷；宝钢生产的B550L其化学成分为：C：≤0.16%，Si≤0.50%，Nb≤0.02%，Mn：≤1.60%，终轧温度830-880℃，卷取温度580-620℃，其成品力学性能为ReL≥450MPa，Rm：565-650MPa，A≥23.0%，但其存在Mn含量上限较高，易造成成本偏高，碳当量Ceq（0.30-0.34%）较高等缺陷；攀钢生产的P560L其化学成分为C：0.05-0.08，Si≤0.35%，Mn：0.8-1.5%，Nb：0.01-0.08%，V：0.03-0.08%，终轧温度为800-900℃，卷取温度为580-680℃。

可见国内生产抗拉强度560MPa级的汽车大梁用热轧钢板基本采用铌、钒、锰微合金化路线，而仅采用铌、锰微合金化路线生产的汽车大梁用热轧钢板存在焊接性能差、成本高等缺陷，并且均不涉及冲击韧性。

发明内容

本发明的目的是提供一种冲击韧性高、屈服强度高、抗拉强度高的热轧钢板的生产方法。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种汽车大梁用热轧钢板的生产方法，该方法包括炼钢步骤、连铸步骤、加热步骤、热连轧步骤和卷取步骤，其中，所述炼钢后的钢水成分为：0.05-0.10重量%的C，≤0.35重量%的Si，0.9-1.3重量%的Mn，≤0.020重量%的P，≤0.010重量%的S，0.01-0.03重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热连轧步骤中的精轧终轧温度为850-890℃；所述卷取步骤中的卷取温度为560-620℃；在热连轧步骤之后且在卷取步骤之前，将精轧后得到的钢板以50℃/s以上的速度进行冷却。

优选情况下，所述炼钢后的钢水成分为：0.05-0.10重量%的C，≤0.28重量%的Si，1.05-1.20重量%的Mn，≤0.020重量%的P，≤0.010重量%的S，0.017-0.027重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热连轧步骤中的精轧终轧温度为850-890℃；所述卷取步骤中的卷取温度为560-595℃，在热连轧步骤之后且在卷取步骤之前，将精轧后得到的钢板以50℃/s-100℃/s的速度进行冷却。

另一方面，本发明提供了一种由上述方法制得的汽车大梁用热轧钢板。

本发明提供的汽车大梁用热轧钢板的生产方法采用铌、锰微合金化方式，通过控制炼钢后的钢水成分为：0.05-0.10重量%的C，≤0.35重量%的Si，0.9-1.3重量%的Mn，≤0.020重量%的P，≤0.010重量%的S，0.01-0.03重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质，同时控制所述热连轧步骤中的精轧终轧温度为850-890℃；所述卷取步骤中的卷取温度为560-620℃，在热连轧步骤之后且在卷取步骤之前，将精轧后得到的钢板以50℃/s以上的速度进行冷却；成功生产出主要为针状铁素体组织的高强度高韧性且焊接性能良好的汽车大梁用热轧钢板，屈服强度在460Mpa以上，抗拉强度为580-650Mpa，延伸率≥25.0%，碳当量为0.20-0.28%，-20℃时的冲击功为130-210J；生产出的钢板力学性能稳定；同卷性能差小；成本较低。本发明方法工艺简单、适应性强，极大地丰富和完善了热轧产品结构。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为实施例1得到的汽车大梁用热轧钢板的金相显微组织图；

图2为对比例1得到的汽车大梁用热轧钢板的金相显微组织图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

一方面，本发明提供了一种汽车大梁用热轧钢板的生产方法，该方法包括炼钢步骤、连铸步骤、加热步骤、热连轧步骤和卷取步骤，其中，所述炼钢后的钢水成分为：0.05-0.10重量%的C，≤0.35重量%的Si，0.9-1.3重量%的Mn，≤0.020重量%的P，≤0.010重量%的S，0.01-0.03重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热连轧步骤中的精轧终轧温度为850-890℃；所述卷取步骤中的卷取温度为560-620℃，在热连轧步骤之后且在卷取步骤之前，将精轧后得到的钢板以50℃/s以上的速度进行冷却。

根据本发明，优选情况下，炼钢后的钢水成分为：0.05-0.10重量%的C，≤0.28重量%的Si，1.05-1.20重量%的Mn，≤0.020重量%的P，≤0.010重量%的S，0.017-0.027重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热连轧步骤中的精轧终轧温度为850-890℃；所述卷取步骤中的卷取温度为560-595℃，在热连轧步骤之后且在卷取步骤之前，将精轧后得到的钢板以50℃/s-100℃/s的速度进行冷却。可进一步提高生产出的汽车大梁用热轧钢板的强度和韧性。

本发明中，对于炼钢步骤无特殊要求，可以采用本领域常用的炼钢工艺，例如，经过铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉Ca处理，将钢水成分控制为：0.05-0.10重量%的C，≤0.35重量%的Si，0.9-1.3重量%的Mn，≤0.020重量%的P，≤0.010重量%的S，0.01-0.03重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质，优选为0.05-0.10重量%的C，≤0.28重量%的Si，1.05-1.20重量%的Mn，≤0.020重量%的P，≤0.010重量%的S，0.017-0.027重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质。

对于连铸步骤也可以采用本领域常用的连铸工艺，例如，采用整体氩气密封浇铸，钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中间包温度无特殊要求，为本领域常规采用的温度，例如为1530-1560℃，采用漏斗形结晶器，铸坯拉速无特殊要求，为本领域常规采用的铸坯拉速，例如为0.7-0.9m/min，连铸步骤获得的连铸板坯厚度优选为200-230mm。

本发明中，加热步骤优选为使铸坯在1210-1240℃温度下均热，均热是指对铸坯进行长时间的热处理，本领域技术人员应该理解的是，均热的具体时间与铸坯的厚度等因素有关，均热只要使铸坯整体均达到加热温度，并保温一定时间（≥120min）以保证微合金元素全部固溶。

本发明中，热连轧步骤为使加热后的铸坯经过除鳞机去除表面上形成的氧化铁皮后，进入可逆粗轧机组，经过粗轧后的中间坯的厚度优选为30-60mm，随后进入热卷箱，使带钢头、尾调换，然后进行精轧，精轧后钢板的厚度优选为5-16mm。粗轧的出口温度无特殊要求，可以采用本领域常用的温度，例如粗轧出口温度为1025-1055℃。精轧开轧温度优选为950-1020℃，精轧终轧温度优选为850-890℃。

另一方面，本发明还提供了一种由上述方法制得的汽车大梁用热轧钢板。该汽车大梁用热轧钢板的组织主要为针状铁素体组织，优选情况下，针状铁素体组织的含量为95-100体积%，剩余的为珠光体组织。针状铁素体组织和珠光体组织的含量根据金相显微组织图中白色区域和黑色区域各自所占的面积百分比来确定（白色区域表示的是针状铁素体组织，黑色区域表示的是珠光体组织）。该汽车大梁用热轧钢板的屈服强度≥460MPa，优选为480-560MPa；抗拉强度为580-650MPa，优选为600-650MPa；延伸率≥25%，优选延伸率为25-29%；碳当量为0.20-0.28%，优选为0.23-0.28%；-20℃时的冲击功为130-210J，优选为160-210J。

本领域技术人员应该理解的是，为了便于表述焊接性能，工程上将各种元素的作用折合成相应碳含量的作用，叠加为“碳当量（C_eq）”用以标识冷裂纹产生的倾向。一般情况下，C_eq值越低，材料焊接性能越好。由国际焊接协会推荐的公式为C_eq=[C]%+[Mn]%/6+[Cr]%+[Mo]%+[V]%/5+（[Ni]%+[Cu]%）/15。

实施例

以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。

在下述实施例和对比例中：

屈服强度的测定方法：GB/T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法。

抗拉强度的测定方法：GB/T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法。

延伸率的测定方法：GB/T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法。

本发明中，屈服强度、抗拉强度和延伸率均指的是横向样的屈服强度、抗拉强度和延伸率。

碳当量（C_eq）采用如下公式计算：

C_eq=[C]%+[Mn]%/6+[Cr]%+[Mo]%+[V]%/5+（[Ni]%+[Cu]%）/15

低温冲击功的测定方法：GB/T 229-1994金属夏比缺口冲击试验方法。

金相显微组织图的测定方法：GB/T 13299-1991钢的显微组织评定方法。

本发明中，铁素体组织指的是：碳在α-Fe中的间隙固溶体，具有体心立方晶格。

针状铁素体组织指的是：低合金高强度钢中所形成的一种不同于铁素体-珠光体的类贝氏体组织，是具有高密度位错的非等轴铁素体，它没有完整连续的晶界，粒度参差不一，分布集中，在光学显微镜下的特征是不规则的铁素体块，而针状是在透射电镜下观察到的形貌。

实施例1

钢水经炼钢步骤后成分为：0.05重量%的C，0.21重量%的Si，1.1重量%的Mn，0.01重量%的P，0.008重量%的S，0.017重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质，然后采用整体氩气密封浇铸，钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中间包温度为1530℃，采用漏斗形结晶器，铸坯拉速为0.7m/min，连铸板坯厚度为230mm，然后在1210℃的加热炉内均热，加热后的铸坯经过除鳞机去除表面上形成的氧化铁皮后，进入可逆粗轧机组，粗轧出口温度为1025℃，经过粗轧后的中间坯的厚度为59mm，随后进入热卷箱，使带钢头、尾调换，然后进行精轧，精轧开轧温度为1020℃，精轧终轧温度为850℃。精轧后钢板的厚度为10.0mm，然后经前段层冷以70℃/s的冷速冷却到570℃进行卷取成卷得到成品。从金相显微组织图中观察为针状铁素体和珠光体组织，针状铁素体组织的含量为96体积%，珠光体组织的含量为4体积%，金相显微组织图如图1所示。钢卷屈服强度（ReL）、抗拉强度（Rm）、延伸率（A）和低温冲击功见表1，并计算碳当量见表1。

实施例2

钢水经炼钢步骤后成分为：0.08重量%的C，0.25重量%的Si，1.2重量%的Mn，0.018重量%的P，0.005重量%的S，0.027重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质，然后采用整体氩气密封浇铸，钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中间包温度为1550℃，采用漏斗形结晶器，铸坯拉速为0.8m/min，连铸板坯厚度为200mm，然后在1230℃的加热炉内均热，加热后的铸坯经过除鳞机去除表面上形成的氧化铁皮后，进入可逆粗轧机组，粗轧出口温度为1040℃，经过粗轧后的中间坯的厚度为45mm，精轧开轧温度为950℃，精轧终轧温度为870℃。精轧后钢板的厚度为5.0mm，然后经前段层冷以100℃/s的冷速冷却到560℃进行卷取成卷得到成品。从金相显微组织图中观察全部为针状铁素体组织，即针状铁素体组织的含量为100体积%。钢卷屈服强度（ReL）、抗拉强度（Rm）、延伸率（A）和低温冲击功见表1，并计算碳当量见表1。

实施例3

钢水经炼钢步骤后成分为：0.10重量%的C，0.28重量%的Si，1.05重量%的Mn，0.020重量%的P，0.010重量%的S，0.023重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质，然后采用整体氩气密封浇铸，钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中间包温度为1560℃，采用漏斗形结晶器，铸坯拉速为0.9m/min，连铸板坯厚度为220mm，然后在1240℃的加热炉内均热，加热后的铸坯经过除鳞机去除表面上形成的氧化铁皮后，进入可逆粗轧机组，粗轧出口温度为1055℃，经过粗轧后的中间坯的厚度为36mm，随后进入热卷箱，使带钢头、尾调换，然后进行精轧，精轧开轧温度为1000℃，精轧终轧温度为890℃。精轧后钢板的厚度为6.0mm，然后经前段层冷以80℃/s的冷速冷却到580℃进行卷取成卷得到成品。从金相显微组织图中观察为针状铁素体和珠光体组织，针状铁素体组织的含量为99体积%，珠光体组织的含量为1体积%。钢卷屈服强度（ReL）、抗拉强度（Rm）、延伸率（A）和低温冲击功见表1，并计算碳当量见表1。

实施例4

钢水经炼钢步骤后成分为：0.07重量%的C，0.19重量%的Si，1.15重量%的Mn，0.011重量%的P，0.007重量%的S，0.019重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质，然后采用整体氩气密封浇铸，钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中间包温度为1560℃，采用漏斗形结晶器，铸坯拉速为0.9m/min，连铸板坯厚度为230mm，然后在1230℃的加热炉内均热，加热后的铸坯经过除鳞机去除表面上形成的氧化铁皮后，进入可逆粗轧机组，粗轧出口温度为1055℃，经过粗轧后的中间坯的厚度为59mm，随后进入热卷箱，使带钢头、尾调换，然后进行精轧，精轧开轧温度为950℃，精轧终轧温度为850℃。精轧后钢板的厚度为16.0mm，然后经前段层冷以50℃/s的冷速冷却到595℃进行卷取成卷得到成品。从金相显微组织图中观察为针状铁素体和珠光体组织，针状铁素体组织的含量为97体积%，珠光体组织的含量为3体积%。钢卷屈服强度（ReL）、抗拉强度（Rm）、延伸率（A）和低温冲击功见表1，并计算碳当量见表1。

实施例5

按照实施例1的方法生产汽车大梁用热轧钢板，不同的是，钢水经炼钢步骤后成分为：0.05重量%的C，0.21重量%的Si，0.9重量%的Mn，0.01重量%的P，0.008重量%的S，0.015重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质。成品从金相显微组织图中观察为针状铁素体和珠光体组织，针状铁素体组织的含量为95体积%，珠光体组织的含量为5体积%。钢卷屈服强度（ReL）、抗拉强度（Rm）、延伸率（A）和低温冲击功见表1，并计算碳当量见表1。

实施例6

按照实施例1的方法生产汽车大梁用热轧钢板，不同的是，卷取温度为600℃。从金相显微组织图中观察为针状铁素体和珠光体组织，针状铁素体组织的含量为95体积%，珠光体组织的含量为5体积%。钢卷屈服强度（ReL）、抗拉强度（Rm）、延伸率（A）和低温冲击功见表1，并计算碳当量见表1。

对比例1

按照实施例1的方法生产汽车大梁用热轧钢板，不同的是，卷取温度为630℃，冷却速率为40℃/s。从金相显微组织图中观察为铁素体和珠光体组织，铁素体组织的含量为92体积%，珠光体组织的含量为8体积%（铁素体组织和珠光体组织的含量根据金相显微组织图中白色区域和黑色区域各自所占的面积百分比来确定（白色区域表示的是铁素体组织，黑色区域表示的是珠光体组织），金相显微组织图如图2所示）。钢卷屈服强度（ReL）、抗拉强度（Rm）、延伸率（A）和低温冲击功见表1，并计算碳当量见表1。

表1

从表1中可以看出，根据本发明方法生产出的汽车大梁用热轧钢板具有高强度（屈服强度≥460MPa，抗拉强度为580-650MPa）、高冲击韧性（-20℃的冲击功为130-210J）、优良的焊接性能（碳当量Ceq为0.20-0.28%）优势。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种汽车大梁用热轧钢板的生产方法，该方法包括炼钢步骤、连铸步骤、加热步骤、热连轧步骤和卷取步骤，其特征在于，所述炼钢后的钢水成分为：0.05-0.10重量%的C，≤0.35重量%的Si，0.9-1.3重量%的Mn，≤0.020重量%的P，≤0.010重量%的S，0.01-0.03重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热连轧步骤中的精轧终轧温度为850-890℃；所述卷取步骤中的卷取温度为560-620℃；在热连轧步骤之后且在卷取步骤之前，将精轧后得到的钢板以50℃/s以上的速度进行冷却。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其中，所述炼钢后的钢水成分为：0.05-0.10重量%的C，≤0.28重量%的Si，1.05-1.20重量%的Mn，≤0.020重量%的P，≤0.010重量%的S，0.017-0.027重量%的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热连轧步骤中的精轧终轧温度为850-890℃；所述卷取步骤中的卷取温度为560-595℃，在热连轧步骤之后且在卷取步骤之前，将精轧后得到的钢板以50℃/s-100℃/s的速度进行冷却。

3.根据权利要求1或2所述的生产方法，其中，所述热连轧步骤中的精轧开轧温度为950-1020℃。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的生产方法，其中，所述热连轧步骤中粗轧后中间坯的厚度为30-60mm，精轧后钢板的厚度为5-16mm。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的生产方法，其中，所述加热步骤为使铸坯在1210-1240℃温度下均热。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的生产方法，其中，所述连铸步骤获得的连铸板坯厚度为200-230mm。

7.一种汽车大梁用热轧钢板，其特征在于，所述汽车大梁用热轧钢板由权利要求1-6中任意一项所述的生产方法制得。

8.根据权利要求7所述的汽车大梁用热轧钢板，其中，该汽车大梁用热轧钢板的组织主要为针状铁素体组织。

9.根据权利要求8所述的汽车大梁用热轧钢板，其中，所述针状铁素体组织的含量为95-100体积%，其余为珠光体组织。

10.根据权利要求7-9中任意一项所述的汽车大梁用热轧钢板，其中，该汽车大梁用热轧钢板的屈服强度≥460MPa，抗拉强度为580-650MPa，延伸率≥25%，碳当量为0.20-0.28%，-20℃时的冲击功为130-210J。