CN105239013B

CN105239013B - 一种冷加工成形用桥壳钢及其制造方法

Info

Publication number: CN105239013B
Application number: CN201510490392.9A
Authority: CN
Inventors: 李晓林; 肖宝亮; 崔阳; 李飞; 张旭; 郭佳; 姚志强; 杨孝鹤
Original assignee: BEIJING SHOUGANG HUAXIA ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd; Shougang Corp
Current assignee: Beijing Shougang Huaxia Engineering Technology Co., Ltd.; Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2017-07-18
Anticipated expiration: 2035-08-11
Also published as: CN105239013A

Abstract

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种冷加工成形用桥壳钢及其制造方法。桥壳钢的化学成分以质量百分比计含有C:0.08～0.18％，Si:0.10～0.45％，Mn：1.2～2.5％，Ti:0.01～0.05％，Al:0.02～0.35％，P:≤0.02％，S:≤0.010％，V:0.02～0.10％，Nb:0.015～0.10％，Cr:0.02～0.5％，其余为Fe及不可避免的杂质。所述方法的工艺过程为：KR脱硫→全三脱转炉冶炼→LF精炼→连铸→加热炉再加热→粗轧→精轧→层流冷却→卷取。本发明实施例提供的冷加工成形用桥壳钢及其制造方法，解决了现有技术中冷加工成形用桥壳钢的成本高、焊接性能差的技术问题，实现了在大幅降低成本的同时保证了冷加工成形用桥壳钢的焊接性能。

Description

一种冷加工成形用桥壳钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种冷加工成形用桥壳钢及其制造方法。

背景技术

桥壳作为汽车的主要构件，用于支承车架等部件的重量。桥壳还用于保护传动系统中的部件。桥壳的形状和结构特点要求钢板强度高、冷弯及拉延成形性好，同时兼具优良的焊接性能及焊后疲劳性能。目前，一般使用的桥壳为铸造桥壳和冲压桥壳，铸造桥壳的重量大、较为笨重，已经逐渐被市场淘汰；冲压桥壳厚度小、重量轻，是未来桥壳发展的主要方向。

随着中重型卡车车桥制造技术的发展和汽车节能减重的需要，特别是对于支撑车架和后驱动桥，已大量使用14～20mm厚度的热轧钢板制作冲压桥壳。冲压桥壳成形方式主要有两种：第一种是热冲压成形，热冲压成形所使用的钢材厚度为14～20mm，但由于板料感应加热过程中，材料失去了原有的状态致使强度有所降低，需对热冲压成形件进行淬火处理才能达到桥壳钢所需的强度要求。第二种是冷加工成形(也称为冷冲压成形)，冷加工成形是目前冲压桥壳钢最新的一种成形方式，可将桥壳钢的厚度由14mm～16mm降低至12mm，冷加工成形具有生产工艺简单、材料利用率高、降低能耗及生产成本低等优点，但是目前冷加工成形工艺中所用的板材或添加了Mo、C及W等贵重元素，增加了成本；或板材的焊接性能差，影响了桥壳焊接后焊缝的强度。

发明内容

本发明实施例通过提供一种冷加工成形用桥壳钢及其制造方法，解决了现有技术中冷加工成形用桥壳钢成本高、焊接性能差的技术问题，实现了在大幅降低成本的同时保证了冷加工成形用桥壳钢的焊接性能。

本发明实施例提供了一种冷加工成形用桥壳钢，所述桥壳钢的抗拉强度达到600MPa级，所述桥壳钢的化学成分以质量百分比计含有C:0.08～0.18％，Si:0.10～0.45％，Mn：1.2～2.5％，Ti:0.01～0.05％，Al:0.02～0.35％，P:≤0.02％，S:≤0.010％，V:0.02～0.10％，Nb:0.015～0.10％，Cr:0.02～0.5％，其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明实施例还提供了一种冷加工成形用桥壳钢的制造方法，所述桥壳钢的抗拉强度达到600MPa级，所述方法的工艺过程为：KR脱硫→全三脱转炉冶炼→LF精炼→连铸→加热炉再加热→粗轧→精轧→层流冷却→卷取。在所述加热炉再加热过程中，将板坯加热至1230～1300℃；在所述粗轧过程中，采用五道次轧制，控制所述板坯的累计变形量大于75％，控制中间坯的厚度与成品厚度的比值大于或等于3，控制粗轧的出口温度为970～1050℃；在所述精轧过程中，采用七道次轧制，控制末道次轧制的压下率≥8％，控制终轧温度为830～870℃；在所述层流冷却过程中，采用前端集中冷却模式对所述板坯进行层流冷却，控制所述板坯的目标卷取温度为520～580℃。

进一步地，在所述加热炉再加热过程中，控制所述板坯的加热时间3.0～5.0小时，控制所述板坯大于1200℃的时间大于或等于30分钟。

进一步地，在所述精轧过程中，控制所述带钢的精轧入口温度为970～1050℃。

进一步地，在所述精轧过程中，控制所述板坯的累计变形量在75％～83％。

进一步地，在所述卷取过程中，控制卷曲温度为520～580℃。

本发明实施例提供的一种或多种技术方案，至少具备以下有益效果或优点：

1、本发明实施例提供的冷加工成形用桥壳钢及其制造方法，解决了现有技术中冷加工成形用桥壳钢成本高、焊接性能差的技术问题，实现了在大幅降低成本的同时保证了冷加工成形用桥壳钢的焊接性能。

2、本发明实施例提供的冷加工成形用桥壳钢及其制造方法，采用微合金化设计路线，在C-Si-Mn钢的基础上添加特定含量的Nb、V、Ti等微合金元素，充分利用Nb、V和Ti细化晶粒和析出强化，同时Nb和V保证了焊缝处组织的细化，保证了焊后的强度，使材料具有良好的焊接性能。较低的C含量使得材料具有较好的冷加工成形性，满足了高强桥壳钢对冷加工成形的要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的冷加工成形用桥壳钢制造工艺流程图；

图2为本发明实施例1提供的桥壳钢金相组织图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种冷加工成形用桥壳钢，桥壳钢的抗拉强度达到600MPa级，桥壳钢的化学成分以质量百分比计含有C:0.08～0.18％(如0.08％、0.12％或0.18％)，Si:0.10～0.45％(如0.10％、0.30％或0.45％)，Mn：1.2～2.5％(如1.2％、2.0％或2.5％)，Ti:0.01～0.05％(如0.01％、0.03％或0.05％)，Al:0.02～0.35％(如0.02％、0.28％或0.35％)，P:≤0.02％(如0.02％、0.01％或0.005％)，S:≤0.010％(如0.010％、0.007％或0.005％)，V:0.02～0.10％(0.02％、0.06％或0.10％)，Nb:0.015～0.10％(0.015％、0.065％或0.10％)，Cr:0.02～0.5％(如0.02％、0.35％或0.5％)，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明实施例中，采用了V、Nb微合金成分体系，利用了Nb元素细化奥氏体晶粒，同时利用了Nb、V在铁素体中的析出强化作用。Nb、V还保证了焊缝组织的细化，使材料具有良好的焊接性能。

本发明实施例中主要合金元素作用如下：

C用于扩大奥氏体区元素，同时也是提高材料强度最经济的元素，但过高的C含量对材料的焊接性能、塑性、韧性不利。

Si为传统的固溶强化元素，但添加过高的Si对材料的塑性、韧性以及表面质量产生负面影响，同时也可降低奥氏体中碳的扩散速度，不利于铁素体组织的形成。

Mn具有固溶强化作用，同时可以提高材料的淬透性。

S和P元素过高会对材料的塑性、韧性及疲劳性能产生不利影响。

Ti为强碳氮化物形成元素，钢中添加微量的Ti可以细化晶粒，在高温奥氏体区Ti与N结合形成TiN或者Ti(C,N)阻碍奥氏体晶粒的长大。

Nb不但可以细化奥氏体，同时Nb是强碳氮化合物形成元素，通过在扎后冷却过程中析出碳氮化合物，产生细晶强化和析出强化作用来提高钢的强度。另外Nb还可以保证焊缝组织的细化，提高焊后强度。

V是强碳氮化物形成元素，强化作用与Nb相似，但效果相对较小。V含量较高时明显恶化钢的低温韧性，尤其是焊接热影响区的韧性。

Al是有效的脱氧元素之一，而且可以形成氮化物来细化晶粒。Al含量过高将损害钢的韧性，而且焊接热影响区的韧性也变差。

Cr是提高淬透性的元素，能够使钢的强硬度增加。但Cr含量过高将影响钢的韧性，并引起回火脆性。

本发明实施例还提供了一种冷加工成形用桥壳钢的制造方法，该桥壳钢的抗拉强度达到600MPa级，参见图1，该方法的工艺过程为：KR脱硫→全三脱转炉冶炼→LF精炼→连铸→加热炉再加热→粗轧→精轧→层流冷却→卷取。本发明实施例中，冶炼铁水经过KR脱硫预处理和全三脱转炉冶炼工艺来控制钢水的S和P有害元素，采用LF炉精炼处理获得所需成分的钢液。

其中，在加热炉再加热过程中，将板坯加热至1230～1300℃(如1230℃、1260℃或1300℃)，控制板坯的加热时间为3.0～5.0小时(如3.0小时、4.0小时或5.0小时)，控制板坯大于1200℃时间大于或等于30分钟(如30分钟、40分钟或50分钟)。采用1230～1300℃的加热温度，以及3.0～5.0小时的加热时间，目的在于保证合金元素的碳氮化物充分溶解及奥氏体均匀化。

在粗轧过程中，采用五道次轧制，控制板坯的累计变形量大于75％(如75％、78％或80％)，控制中间坯(粗轧完成后产生中间坯)的厚度与成品厚度的比值大于或等于3(如3、3.5或4)，保证在奥氏体未再结晶区有足够的压下量，利于晶粒的细化。此外，控制粗轧的出口温度为970～1050℃(如970℃、1010℃或1050℃)。

在精轧过程中，采用七道次轧制，控制末道次轧制的压下率大于或等于8％(如8％、9％或10％)，控制终轧温度为830～870℃(如830℃、850℃或870℃)；上述过程用于增加铁素体组织中位错密度，为Nb和V在铁素体区析出提供了更多的形核位置。

在层流冷却过程中，采用前端集中冷却模式对板坯进行层流冷却，用于增强析出强化效果，得到更多细小弥散的Nb和V析出颗粒，有效提高材料的强度。控制板坯的目标卷取温度为520～580℃(如520℃、550℃或580℃)，此温度区间Nb和V析出效果较好，同时保证具有足够的相变区冷速。控制板坯的精轧入口温度为970～1050℃(如970℃、1010℃或1050℃)，控制板坯的累计变形量在75％～83％(如75、79％或83％)。

在卷取过程中，控制卷曲温度为520～580℃(如520℃、550℃或580℃)。

实施例1

将钢水经过KR脱硫处理、全三脱转炉冶炼、LF炉精炼处理后，再进行连铸，其板坯熔炼化学成分以质量百分比计含有：C:0.13％，Si:0.15％，Mn:1.23％，P:0.014％，S:0.003％，Alt:0.039％，Als:0.037％，Cr:0.1％，V:0.027％，Ti:0.016％，Nb:0.024％，N:0.004％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。

将板坯加热至1207℃，保温3.5小时，精轧入口温度为997℃，终轧温度为877℃，目标厚度为12.2mm，然后经过层流冷却冷至目标卷取温度540℃，卷取后空冷至室温。最后得到桥壳钢，组织为铁素体加少珠光体，其屈服强度为526MPa，抗拉强度为631MPa，延伸率为24.3％，-40℃冲击功102J(冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm)，钢板规格为12.2×1600mm。

实施例2

将钢水经过KR脱硫处理、全三脱转炉冶炼、LF炉精炼处理后，再进行连铸，其板坯熔炼化学成分以质量百分比计含有：C:0.14％，Si:0.15％，Mn:1.34％，P:0.014％，S:0.003％，Alt:0.039％，Als:0.037％，Cr:0.1％，V:0.023％，Ti:0.016％，Nb:0.026％，N:0.004％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。

将板坯加热至1209℃，保温3.5小时，精轧入口温度为965℃，终轧温度为849℃，目标厚度为12mm，然后经过层流冷却冷至目标卷取温度552℃，卷取后空冷至室温。最后得到桥壳钢，其屈服强度为518MPa，抗拉强度为628MPa，延伸率为25.4％，-40℃冲击功112J(冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm)，钢板规格为12×1600mm。

实施例3

将钢水经过KR脱硫处理、全三脱转炉冶炼、LF炉精炼处理后，再进行连铸，其板坯熔炼化学成分以质量百分比计含有：C:0.12％，Si:0.15％，Mn:1.34％，P:0.014％，S:0.003％，Alt:0.039％，Als:0.037％，Cr:0.15％，V:0.021％，Ti:0.016％，Nb:0.023％，N:0.004％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。

将板坯加热至1200℃，保温3.5小时，精轧入口温度为1001℃，终轧温度为884℃，目标厚度为12mm，然后经过层流冷却冷至目标卷取温度544℃，卷取后空冷至室温。最后得到桥壳钢，其屈服强度为523MPa，抗拉强度为644MPa，延伸率为23.5％，-40℃冲击功126J(冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm)，钢板规格为12×1600mm。

本发明实施例提供的冷加工成形用桥壳钢及其制造方法，解决了现有技术中冷加工成形用桥壳钢成本高、焊接性能差的技术问题，实现了在大幅降低成本的同时保证了冷加工成形用桥壳钢的焊接性能。

本发明实施例提供的冷加工成形用桥壳钢及其制造方法，采用微合金化设计路线，在C-Si-Mn钢的基础上添加Nb、V、Ti等微合金元素，充分利用Nb、V和Ti细化晶粒和析出强化，同时Nb和V保证了焊缝处组织的细化，保证了焊后的强度，使材料具有良好的焊接性能。较低的C含量使得材料具有较好的冷加工成形性，满足了高强桥壳钢对冷加工成形的要求。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种冷加工成形用桥壳钢的制造方法，所述桥壳钢的化学成分以质量百分比计含有C:0.08～0.18％，Si:0.10～0.45％，Mn：1.2～2.5％，Ti:0.01～0.05％，Al:0.02～0.35％，P:≤0.02％，S:≤0.010％，V:0.02～0.10％，Nb:0.015～0.10％，Cr:0.02～0.5％，其余为Fe和不可避免的杂质，所述桥壳钢的抗拉强度达到600MPa级；

其特征在于，所述方法的工艺过程为：KR脱硫→全三脱转炉冶炼→LF精炼→连铸→加热炉再加热→粗轧→精轧→层流冷却→卷取；

在所述加热炉再加热过程中，将板坯加热至1230～1300℃，控制板坯的加热时间为3.0～5.0小时；

在所述粗轧过程中，采用五道次轧制，控制所述板坯的累计变形量大于75％，控制中间坯的厚度与成品厚度的比值大于或等于3，控制粗轧的出口温度为970～1050℃；

在所述精轧过程中，采用七道次轧制，控制末道次轧制的压下率大于或等于8％，控制终轧温度为830～870℃；

在所述层流冷却过程中，采用前段集中冷却模式对所述板坯进行层流冷却，控制所述板坯的目标卷取温度为520～580℃。

2.如权利要求1所述的冷加工成形用桥壳钢的制造方法，其特征在于，在所述加热炉再加热过程中，控制所述板坯大于1200℃的时间大于或等于30分钟。

3.如权利要求2所述的冷加工成形用桥壳钢的制造方法，其特征在于，在所述精轧过程中，控制所述板坯的精轧入口温度为970～1050℃。

4.如权利要求3所述的冷加工成形用桥壳钢的制造方法，其特征在于，在所述精轧过程中，控制所述板坯的累计变形量在75％～83％。