CN104988406A - 一种355l汽车大梁用黑皮钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于炼钢领域，尤其涉及一种355L汽车大梁用黑皮钢及其生产方法。按照质量百分比含量，由以下组分组成：C：0.08～0.10％；Si：0.06～0.11％；Mn：1.26～1.42％；P：0.008～0.017％；S：0.003～0.011％；Als：0.02～0.05％；Nb：0.010～0.022％；Cr：0.08～0.12％；余量为Fe。本发明生产的汽车大梁用热轧黑皮表面钢化学成分稳定、钢质纯净，具有优良的力学性能、冲压成型性能、耐腐蚀性能。

Description

一种355L汽车大梁用黑皮钢及其生产方法

技术领域

本发明属于炼钢领域，尤其涉及一种355L汽车大梁用黑皮钢及其生产方法。

背景技术

在当代钢铁生产流程中，酸洗主要用于改善产品表面质量，但产生的废酸却严重破坏了生态环境。汽车厂家应用普通热轧钢板在不经酸洗直接冲压汽车大梁等零件，会出现氧化铁皮脱落或变成粉尘，造成环境污染，同时影响冲压模具的使用寿命且不经济，严重影响汽车零件的下步工序生产。为此，希望能有冲压成形时铁皮不脱落的钢板来替代现有的普通热轧钢板。汽车厂家需要钢厂提供免酸洗的可直接冲压钢板。这就要求钢板表面氧化层与基体结合良好，在冲压成形时铁皮不脱落。

通常热轧钢板表面因高温氧化会生产三种不同结构的氧化铁，从基板表面由内到外依次分别为FeO、Fe₃O₄和Fe₂O₃，正常情况下三者的大致比例分别为50％、40％、10％左右。氧化铁皮内层为疏松、多孔的细晶组织FeO，中间是致密、无孔和裂隙、呈玻璃状断口的Fe₃O₄，最外层是结晶构造的Fe₂O₃。三种氧化物比例的不同导致钢板表面颜色的差异，一般情况下如果氧化铁皮中FeO比例较高，氧化铁皮则呈兰色或兰灰色；如果Fe₃O₄比例较高则呈黑色，如果Fe₂O₃比例较高，则氧化铁皮呈红色。

而黑皮钢的表面氧化铁皮以十分稳定的Fe₃O₄为主，呈蓝黑色，厚度较薄，并具有一定韧性，在冲压过程中不易脱落，因而不需要酸洗或清理喷砂，可以直接进行漆前处理和涂装，也称免酸洗钢。由于符合环保及节能的需要，使得免酸洗钢成为未来汽车大梁钢生产的方向。

现有的汽车大梁用热轧黑皮表面钢355L，在当代钢铁生产流程中，酸洗主 要用于改善产品表面质量，但产生的废酸却严重破坏了生态环境。汽车厂家应用普通热轧钢板在不经酸洗直接冲压汽车大梁等零件，会出现氧化铁皮脱落或变成粉尘，造成环境污染，同时影响冲压模具的使用寿命且不经济，严重影响汽车零件的下步工序生产。为此，希望能有冲压成形时铁皮不脱落的钢板来替代现有的普通热轧钢板。汽车厂家需要钢厂提供免酸洗的可直接冲压钢板。这就要求钢板表面氧化层与基体结合良好，在冲压成形时铁皮不脱落，表面氧化层组织结构稳定，通卷不同位置氧化层厚度均匀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种355L汽车大梁用黑皮钢及其生产方法，旨在解决表面氧化层组织结构不稳定，通卷不同位置氧化层厚度不均的问题。

本发明是这样实现的，一种355L汽车大梁用黑皮钢，按照质量百分比含量，由以下组分组成：C：0.08～0.10％；Si：0.06～0.11％；Mn：1.26～1.42％；P：0.008～0.017％；S：0.003～0.011％；Als：0.02～0.05％；Nb：0.010～0.022％；Cr：0.08～0.12％；余量为Fe。

根据优选的实施例，按照质量百分比含量，由以下组分组成：C：0.009％；Si：0.08％；Mn：1.32％；P：0.010％；S：0.009％；Als：0.03％；Nb：0.015％；Cr：0.10％；余量为Fe。本发明还提供了一种355L汽车大梁用黑皮钢的生产方法，包括的步骤为：铁水预处理→转炉冶炼→RH精炼→连铸→热连轧；

其中热连轧中，铸坯加热温度为1200～1270℃，保温2～5小时，加热后进入粗轧，粗轧过程中高压水除鳞，要求高压水除鳞压力要求15MPa～20MPa；进入粗轧，R1轧机投入3道次，R2轧机投入2道次，经过R1轧机时开轧温度按1190℃±20℃控制；

粗轧结束后进入精扎，进精扎的温度控制在900～1030℃之间，终轧温度按870℃±15℃控制，轧后冷却方式采取前段冷却方式冷却，冷却速率为30-40℃/s；

卷取温度按550℃±15℃控制。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明通过采用Nb、Ti微合金化元素来细化晶粒，在保证钢材强度及成型性的同时添加微Cr处理，有利于氧化铁皮的表面附着性。通过优化加热、轧制及冷却工艺，保证产品具有优异的性能。并在大生产中稳定控制，使产品具有优异的力学性能及适宜的氧化铁皮结构；

采用本发明化学成分以及制备方法制备的汽车大梁钢黑皮表面钢板屈服强度范围440～510MPa，均值473MPa；抗拉强度范围525～585MPa，均值556MPa；伸长率范围25～32.5％，均值29.5％；冷弯试验也全部合格，表面氧化铁皮附着性良好。

本发明生产的汽车大梁用热轧黑皮表面钢化学成分稳定、钢质纯净，具有优良的力学性能、冲压成型性能、耐腐蚀性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种55L汽车大梁用黑皮钢，按照质量百分比含量，由以下组分组成：C：0.009％；Si：0.08％；Mn：1.32％；P：0.010％；S：0.009％；Als：0.03％；Nb：0.015％；Cr：0.10％；余量为Fe。

上述成分的355L汽车大梁用黑皮钢的生产方法，包括的步骤为：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→RH精炼→连铸→热连轧；

其中热连轧中，铸坯加热温度为12000℃，保温2小时，加热后进入粗轧，粗轧过程中高压水除鳞，要求高压水除鳞压力要求15MPa～；进入粗轧，R1两辊可逆粗轧机投入3道次，R2四辊可逆粗轧机投入2道次，经过R1两辊可逆粗轧机时开轧温度按1190℃±20℃控制；

粗轧结束后进入精扎，进精扎的温度控制在1000℃之间，终轧温度按870℃±15℃控制，轧后冷却方式采取前段冷却方式冷却；

卷取温度按550℃±15℃控制。

加热温度是重要的工艺参数，加热的目的是使铸坯的内部组织重新结晶、长大，达到组织均匀和减少成分偏析的作用，并保证在轧制时得到好的内部组织，具有好的塑性和低的变形抗力。合理的加热在满足质量的前提下还应满足轧机生产效率的需要，温度均匀，不产生各种加热缺陷，燃耗低。

本发明在加热过程中要发生第二相溶解，多次理论以及试验表明AlN和NbC的完全溶解温度分别为1250℃和1000℃；而Ti(CN)在1250℃时还未完全溶解，并且Ti(CN)析出物在1250℃温度下比1000℃时更细小弥散。所以，对Ti含量较高的钢铸坯，低温加热时未溶解的碳氮化物会变得粗大。为保证细化晶粒的效果，可提高较高的温度使钢中的碳氮化物固溶量尽可能高，这对组织细化有利。

热轧带钢表面红色铁皮不仅影响产品的外观，而且经常伴随出现压入铁皮等缺陷。因此，如何消除红色氧化铁皮是实现氧化铁皮结构控制必须解决的第一个问题。

针对Si含量较高的钢种，在加热过程中易形成Fe₂SiO₄尖晶石相。在1173℃以上，液态Fe₂SiO₄将FeO晶粒包围住，形成FeO/Fe₂SiO₄的共析产物。凝固后，形成锚状形貌，将FeO层钉扎住，造成除鳞不净，残余FeO继续氧化生成Fe₂O₃。而低Si钢形成红色氧化铁皮的主要原因是在后续的轧制过程中，由于轧制温度过低造成FeO层破碎，暴露的基体金属容易快速氧化形成粉末状的Fe₂O₃。因此本实施例中，优化钢中Si含量、除鳞工艺和热轧温度控制很好的防止FeO的破碎是消除带钢表面形成红色铁皮。

在铸坯加热温度1200～1270℃，保温2～5小时满足钢板的性能要求使合金元素固溶充分，其次为使氧化铁皮易于去处，加热要充分；

综合考虑各种影响因素，热轧黑皮表面钢材的加热温度优选按1250℃± 20℃控制。R1开轧温度按1190℃±20℃控制。

针对普通钢板轧制高压水除鳞一般为3次，为使钢坯表面氧化铁皮除净除鳞次数尽量多些，太多又会降低钢坯温度影响轧制，因此设定除磷次数为5次；

对于荒轧高压水除鳞压力要求15MPa以上，R1投入3道次，R2投入2道次；这里采用的设备采用2300mm热连轧生产线是世界首条宽幅热连轧机组，拥有R1两辊可逆粗轧机和R2四辊可逆粗轧机，精轧机组由F1—F7七机架四辊精轧机串联布置组成。最大轧制宽度可达2150mm，轧制厚度达到25.4mm。

高表面质量要求的产品最佳的进精轧温度应小于1030℃。为得到理想的Fe₃O₄表面氧化层，轧制温度应尽量低，但太低会影响钢板性能，太高会出现Fe₂O₃及FeO，因此将本发明精轧温度设为精轧开轧温度小于900～1030℃。

终轧温度略高于Ar3和终轧后立即快速冷却，可以使热轧板获得细小而均匀的晶粒，对晶粒细化及组织成型性有好处，因此汽车大梁用热轧黑皮表面钢板的终轧温度按870℃±15℃控制，轧后采取前段冷却方式。

实施例2

与实施1的不同之处在于：一种355L汽车大梁用黑皮钢，按照质量百分比含量，由以下组分组成：C：0.08％；Si：0.11％；Mn：1.26％；P：0.017％；S：0.003％；Als：0.02％；Nb：0.022％；Cr：0.08％；余量为Fe。

上述355L汽车大梁用黑皮钢的生产方法，包括的步骤为：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→RH精炼→连铸→热连轧；

其中热连轧中，铸坯加热温度为1270℃，保温3小时，加热后进入粗轧，粗轧过程中高压水除鳞，要求高压水除鳞压力要求20MPa；进入粗轧，R1两辊可逆粗轧机投入3道次，R2四辊可逆粗轧机投入2道次，经过R1两辊可逆粗轧机时开轧温度按1190℃±20℃控制；

粗轧结束后进入精扎，进精扎的温度控制在900℃之间，终轧温度按870℃±15℃控制，轧后冷却方式采取前段冷却方式冷却；

卷取温度按550℃±15℃控制。

实施例3

与实施例1的不同之处在于，一种355L汽车大梁用黑皮钢，按照质量百分比含量，由以下组分组成：C：0.10％；Si：0.11％；Mn：1.42％；P：0.017％；S：0.011％；Als：0.05％；Nb：0.022％；Cr：0.12％；余量为Fe。

上述成分的355L汽车大梁用黑皮钢的生产方法，包括的步骤为：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→RH精炼→连铸→热连轧；

其中热连轧中，铸坯加热温度为1200℃，保温5小时，加热后进入粗轧，粗轧过程中高压水除鳞，要求高压水除鳞压力要求15MPa～20MPa；进入粗轧，R1两辊可逆粗轧机投入3道次，R2四辊可逆粗轧机投入2道次，经过R1两辊可逆粗轧机时开轧温度按1190℃±20℃控制；

粗轧结束后进入精扎，进精扎的温度控制在1030℃之间，终轧温度按870℃±15℃控制，轧后冷却方式采取前段冷却方式冷却，冷却速率为30-40℃/s；

卷取温度按550℃±15℃控制。

试验实施例1：

对上述实施例产品进行冷弯检验：

进行80mm宽冷弯进行检验，标准要求d＝1a，在检验合格后进行d＝0试验，全部合格，无裂纹，冷弯处氧化铁皮成粉末状脱落，且氧化层脱落范围在1cm之内，符合用户的技术要求。

试验实施例2：

对上述实施例产品进行氧化层厚度及Fe₃O₄含量检测：

经检查钢板氧化层厚度均符合标准要求的10微米以下外，氧化层中Fe₃O4含量在85％以上，钢卷宽度不同部位均符合标准要求，具体见表1。

表1  氧化层厚度及Fe₃O₄含量检测结果

试验实施例3

生产过程中对每批次进行屈服强度、抗拉强度、延伸率及冷弯性能检验。检验标准：拉伸试验为GB/T228、GB/T2975，具体见表2；

表2  力学性能控制情况

在表2中可见，汽车大梁钢黑皮表面钢板屈服强度范围440～510MPa，均值473MPa；抗拉强度范围525～585MPa，均值556MPa；伸长率范围25～32.5％，均值29.5％；冷弯试验也全部合格，表面氧化铁皮附着性良好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种355L汽车大梁用黑皮钢，其特征在于，按照质量百分比含量，由以下组分组成：C：0.08～0.10％；Si：0.06～0.11％；Mn：1.26～1.42％；P：0.008～0.017％；S：0.003～0.011％；Als：0.02～0.05％；Nb：0.010～0.022％；Cr：0.08～0.12％；余量为Fe。

2.按照权利要求1所述的355L汽车大梁用黑皮钢，其特征在于，按照质量百分比含量，由以下组分组成：C：0.009％；Si：0.08％；Mn：1.32％；P：0.010％；S：0.009％；Als：0.03％；Nb：0.015％；Cr：0.10％；余量为Fe。

3.如权利要求1所述的355L汽车大梁用黑皮钢的生产方法，其特征在于，包括的步骤为：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→RH精炼→连铸→热连轧；

其中热连轧中，铸坯加热温度为1200～1270℃，保温2～5小时，加热后进入粗轧，粗轧过程中高压水除鳞，要求高压水除鳞压力要求15MPa～20MPa；进入粗轧，R1两辊可逆粗轧机投入3道次，R2四辊可逆粗轧机投入2道次，经过R1两辊可逆粗轧机时开轧温度按1190℃±20℃控制；

粗轧结束后进入精扎，进精扎的温度控制在900～1030℃之间，终轧温度按870℃±15℃控制，轧后冷却方式采取前段冷却方式冷却，冷却速率为30-40℃/s；

卷取温度按550℃±15℃控制。