CN106282791A - 低内应力汽车桥壳用钢板及其生产方法 - Google Patents

低内应力汽车桥壳用钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低内应力汽车桥壳用钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.13～0.19％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.30～1.60％，Nb：0.001～0.025％，Ti：0.005～0.030％，Als：0.015～0.045％，P≤0.015％，S≤0.007％，其余为Fe和不可避免杂质。生产步骤包括转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、铸坯加热、轧制、矫直机矫直和自然冷却。本发明钢板冶金质量优异，内应力小，生产工艺简单易控，生产周期短，成本低，生产效率高，易于大规模生产，具有很强的市场竞争力和广阔的应用前景，经济效益和社会效益明显。

Description

低内应力汽车桥壳用钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金材料中的低合金结构钢制造领域，具体地指一种低内应力汽车桥壳用钢板及其生产方法。
背景技术
桥壳是汽车行驶系统的主要构件之一，用来支承车架及车架后部各总成的重量。汽车桥壳一般由钢板作为原料进行冲压，然后焊接成形。随着国内汽车的发展，桥壳用钢板的用量也在不断增加，目前，大部分桥壳用钢板采用热连轧-卷曲-开平的工艺生产，其产品在后期桥壳生产的料片冲压过程中，由于钢板的内应力过大，导致下料后的料片出现翘曲和冲压开裂的现象，影响汽车桥壳的正常生产。
公开号为CN101660093A的中国发明专利申请公开了一种抗拉强度510MPa级汽车用热轧冲压桥壳钢及其制备方法，其产品因内应力偏大而影响后期桥壳的正常生产。
公开号为CN104962812A的中国发明专利申请公开了一种具有良好板形的热连轧桥壳钢及其制造方法，但该方法生产的产品在后续加工中仍然出现变形，从而影响生产顺行。
因此，合理设计碳和合金元素的种类及含量，开发简单合理的生产工艺，研发出具有低内应力和优异综合性能的汽车桥壳用钢板具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，解决目前国内低内应力汽车桥壳用钢板生产中的一些技术瓶颈，提供一种制造成本低、工艺简单可控、综合性能优良的低内应力汽车桥壳用钢板及其生产方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低内应力汽车桥壳用钢板，钢板的化学成分及其重量百分比如下：C：0.13～0.19％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.30～1.60％，Nb：0.001～0.025％，Ti：0.005～0.030％，Als：0.015～0.045％，P≤0.015％，S≤0.007％，其余为Fe和不可避免杂质。
进一步地，钢板的化学成分及其重量百分比如下：C：0.13～0.19％，Si：0.25～0.35％，Mn：1.40～1.50％，Nb：0.010～0.015％，Ti：0.015～0.020％，Als：0.015～0.045％，P≤0.015％，S≤0.007％，其余为Fe和不可避免杂质。
进一步地，钢板的化学成分及其重量百分比如下：C：0.15％，Si：0.30％，Mn：1.45％，Nb：0.012％，Ti：0.018％，Als：0.030％，P：0.005％，S：0.003％，其余为Fe和不可避免杂质。
本发明的低内应力汽车桥壳用钢板中各化学成分的作用如下：
碳(C)：碳是提高钢板强度最有效且廉价的元素之一，随着C含量的增加，钢的抗拉强度和屈服强度随之提高，为保证钢板的强度，C含量不小于0.13％，但其含量超过0.19％，则冲压成形性和焊接性降低。因此，本发明C含量限定在0.13～0.19％。
硅(Si)：硅是常用的脱氧剂，有固熔强化作用，有利于提高钢的弹性极限和改善其综合性能，但Si含量较高时，降低了钢的韧性、塑性及延展性，易导致冷脆不利于焊接。因此，本发明将Si的含量目标值控制在0.20～0.40％。
锰(Mn)：锰是重要的强韧化元素和良好的脱氧剂、脱硫剂，太低的Mn则不能保证钢的强度，但太高的Mn对钢坯中心偏析有不利影响，有损于钢板的韧性，并且在焊接时容易产生裂纹，对于本发明，将其含量限定在1.30～1.60％。
铌(Nb)：铌是强碳氮化合物形成元素，能提高钢的奥氏体再结晶温度。奥氏体可以在更高的轧制温度下进行轧制；此外Nb在控制轧制连续冷却过程中的析出强化作用，通过Nb的碳氮化物的应变诱导析出可以钉扎奥氏体晶粒，细化奥氏体晶粒并提高强度及低温韧性。但过高的Nb也易与Fe、C等元素形成低熔点共晶物，从而增加焊缝金属产生热裂纹的倾向。因此，本发明设定其含量在0.001～0.025％。
钛(Ti)：钛是强氮化物形成元素，Ti的氮化物能有效地钉扎奥氏体晶界，同时氮化钛有助于控制奥氏体晶粒的长大，对焊接性有利；但加入过多钛时，会由于生成过剩的碳氮化钛而导致韧性恶化。因此，本发明Ti含量限定在0.005～0.030％。
铝(Al)：铝是钢中的主要脱氧元素，Al含量过高时将导致Al的氧化物夹杂增加，降低钢的纯净度，不利于钢的韧性。Al的熔点较高，在生产中，Al可以用来阻止晶粒长大。本发明中控制钛含量在0.015～0.045％。
磷(P)：磷在钢中为有害元素，其含量要严格控制，高的P含量会增加钢的冷脆倾向，并且P极易在钢坯的心部偏析，由于这种含P量高的强偏析带较脆，使得在轧钢后容易产生内在缺陷。但考虑到降低P含量对冶炼的难度和成本增大，本发明的磷含量控制为P≤0.015％。
硫(S)：硫在钢中为有害元素，高的S含量会使钢板的力学性能和韧性变差。但考虑到降低S含量对冶炼的难度和成本增大，本发明硫含量为S≤0.007％。
进一步地，本发明的低内应力汽车桥壳用钢板通过元素种类和含量的科学设计以及简单合理的生产工艺的开发，实现了具有低内应力和优异综合性能的汽车桥壳用钢板，其屈服强度ReL≥370MPa，抗拉强度Rm≥530MPa，伸长率≥24％；180°冷弯，D＝1a合格；钢板不平度≤1mm/1000mm(1‰)；料片冲压成桥壳的开裂率＜1‰。
上述低内应力汽车桥壳用钢板的生产方法，包括如下步骤：转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、铸坯加热、轧制、矫直机矫直和自然冷却；所述铸坯加热步骤中，加热温度为1150～1280℃，均热温度为1150～1250℃，均热时间3～4小时；所述轧制步骤中，分两阶段控制轧制，粗轧开轧温度为1080～1150℃，终轧温度为950～1030℃，粗轧后中间材的厚度为成品钢板厚度4～5倍，精轧开轧温度为900～1000℃，终轧温度为780～860℃，精轧过程的后3道次的累计压下率≥30％；所述矫直机矫直步骤中，矫直温度≥500℃，矫直后钢板的不平度≤1mm/1000mm，矫直后钢板的厚度为8～16mm。
进一步地，所述铸坯加热步骤中，加热温度为1180～1250℃。
进一步地，所述轧制步骤中，分两阶段控制轧制，粗轧开轧温度为1100～1130℃，终轧温度为980～1000℃，精轧开轧温度为930～970℃，终轧温度为800～840℃。
本发明通过控制轧制的生产方法，实现了连铸坯再加热原始奥氏体组织细化控制、奥氏体再结晶细化控制、大压下累积变形控制，加上轧后的钢板矫直和自然冷却，既实现了相变后铁素体和珠光体两相的比例控制，进而获得了较好强韧性匹配，又获得了较好的平直度和低内应力。本发明汽车桥壳用钢板厚度规格为8～16mm，晶粒度为9～11级，金相组织为铁素体+珠光体，铁素体和珠光体的分布均匀，既保证钢板的强韧性，又确保了较好的成形性。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明采用低C微合金化的成分设计，优化轧制的工艺条件，获得铁素体+珠光体为主控组织的结构钢，保证其具有优异的强韧性匹配，且确保其具有较好的成型形性，其性能指标满足屈服强度ReL≥370MPa，抗拉强度Rm≥530MPa，伸长率≥24％；180°冷弯，D＝1a合格；钢板不平度≤1mm/1000mm(1‰)，钢板下料后的料片无翘曲；料片冲压成桥壳的开裂率＜1‰，确保汽车桥壳用钢板加工成汽车桥壳的生产过程顺利进行。
2、从生产工艺上看，本发明的工艺路线简单易控、生产周期短、成本低，工序成本和工序能耗低，符合绿色钢种的设计要求。
综上所述，本发明的低内应力汽车桥壳用钢板与国内外同等级别结构钢相比，合金成本低，制造工艺简单，性能优良，具有低的内应力，平直度高，解决了现有钢板下料后易出现翘曲的问题，能有效保证汽车桥壳生产过程的顺利进行，具有很强的市场竞争力和广阔的应用前景，经济效益和社会效益明显。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
本发明实施例1-10的钢板的化学元素质量百分配比如表1所示，余量为Fe及不可避免的杂质。
表1本发明各实施例的取值列表(wt％)
实施例 C Si Mn Nb Ti Als P S
1 0.13 0.37 1.45 0.025 0.005 0.045 0.010 0.002
2 0.13 0.20 1.38 0.007 0.012 0.027 0.015 0.006
3 0.14 0.36 1.37 0.010 0.030 0.038 0.013 0.003
4 0.15 0.30 1.45 0.016 0.018 0.030 0.005 0.003
5 0.15 0.40 1.53 0.013 0.013 0.020 0.015 0.003
6 0.16 0.37 1.55 0.020 0.016 0.037 0.012 0.004
7 0.17 0.28 1.50 0.025 0.030 0.025 0.008 0.006
8 0.17 0.25 1.30 0.010 0.020 0.045 0.010 0.004
9 0.19 0.40 1.60 0.018 0.005 0.015 0.015 0.007
10 0.19 0.28 1.45 0.001 0.025 0.038 0.009 0.003
本发明各实施例按照以下步骤生产：
1)冶炼、精炼并连铸成坯后对铸坯加热，控制加热温度为1150～1280℃，均热温度为1150～1250℃，均热时间3～4小时；
2)两阶段轧制，控制粗轧开轧温度为1080～1150℃，终轧温度为950～1030℃，粗轧后中间材的厚度为成品钢板厚度4～5倍，精轧开轧温度为900～1000℃，终轧温度为780～860℃，精轧过程的后3道次的累计压下率≥30％；
3)矫直机矫直：矫直温度≥500℃，矫直后钢板的不平度≤1mm/1000mm，矫直后钢板的厚度为8～16mm。
各实施例的主要生产工艺参数如表2所示。
表2本发明各实施例的主要工艺参数列表
各实施例的力学性能和外形检测结果如表3所示。
表3本发明各实施例的力学性能和外形检测结果参数表
经过对本发明实施例的钢板进行力学性能和外形检测结果的测试，结果表明本发明的汽车桥壳用钢板性能指标满足屈服强度ReL≥370MPa，抗拉强度Rm≥530MPa，伸长率≥24％；180°冷弯，D＝1a合格；钢板不平度≤1mm/1000mm(1‰)；料片冲压成桥壳的开裂率＜1‰，确保汽车桥壳用钢板加工成汽车桥壳的生产过程顺利进行。本发明钢板冶金质量优异，内应力小，且所采用的生产工艺简单易控，生产周期短，工序成本和工序能耗低，生产效率高，易于大规模生产，在各冶金企业均可实施，具有很强的市场竞争力和广阔的应用前景，经济效益和社会效益明显。
上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。
其它未经详细说明的部分均为现有技术。

Claims (7)

1.一种低内应力汽车桥壳用钢板，其特征在于：所述钢板的化学成分及其重量百分比如下：C：0.13～0.19％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.30～1.60％，Nb：0.001～0.025％，Ti：0.005～0.030％，Als：0.015～0.045％，P≤0.015％，S≤0.007％，其余为Fe和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的低内应力汽车桥壳用钢板，其特征在于：所述钢板的化学成分及其重量百分比如下：C：0.13～0.19％，Si：0.25～0.35％，Mn：1.40～1.50％，Nb：0.010～0.015％，Ti：0.015～0.020％，Als：0.015～0.045％，P≤0.015％，S≤0.007％，其余为Fe和不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的低内应力汽车桥壳用钢板，其特征在于：所述钢板的化学成分及其重量百分比如下：C：0.15％，Si：0.30％，Mn：1.45％，Nb：0.012％，Ti：0.018％，Als：0.030％，P：0.005％，S：0.003％，其余为Fe和不可避免杂质。
4.根据权利要求1所述的低内应力汽车桥壳用钢板，其特征在于：所述钢板的力学性能为：屈服强度ReL≥370MPa，抗拉强度Rm≥530MPa，伸长率≥24％；180°冷弯，D＝1a合格；钢板不平度≤1mm/1000mm(1‰)；料片冲压成桥壳的开裂率＜1‰。
5.一种权利要求1所述的低内应力汽车桥壳用钢板的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、铸坯加热、轧制、矫直机矫直和自然冷却；所述铸坯加热步骤中，加热温度为1150～1280℃，均热温度为1150～1250℃，均热时间3～4小时；所述轧制步骤中，分两阶段控制轧制，粗轧开轧温度为1080～1150℃，终轧温度为950～1030℃，粗轧后中间材的厚度为成品钢板厚度4～5倍，精轧开轧温度为900～1000℃，终轧温度为780～860℃，精轧过程的后3道次的累计压下率≥30％；所述矫直机矫直步骤中，矫直温度≥500℃，矫直后钢板的不平度≤1mm/1000mm，矫直后钢板的厚度为8～16mm。
6.根据权利要求5所述的低内应力汽车桥壳用钢板的生产方法，其特征在于：所述铸坯加热步骤中，加热温度为1180～1250℃。
7.根据权利要求5所述的低内应力汽车桥壳用钢板的生产方法，其特征在于：所述轧制步骤中，分两阶段控制轧制，粗轧开轧温度为1100～1130℃，终轧温度为980～1000℃，精轧开轧温度为930～970℃，终轧温度为800～840℃。
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