CN106544585B - 一种用于宽断面汽车桥壳的高强度中板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁材料技术领域，具体涉及一种用于宽断面汽车桥壳的高强度中板及其生产方法。该生产方法包括顶底复吹转炉、LF钢包精炼、VD真空脱气、宽板坯连铸、炉卷轧机轧制、热矫和冷矫，其特征在于：所述LF钢包精炼，按重量百分比配比，包括以下组成成分：C：0.17%，Si：0.25%，Mn：1.46%，P：0.011%，S：0.007%，Nb：0.020%，V：0.066%，N：0.0111%，余量为Fe和不可避免杂质。本发明生产的宽断面汽车桥壳用高强度中板晶粒细小，具有高的强度性能、良好的韧塑性能和焊接性能，本发明生产的宽断面汽车桥壳用高强度中板应用于汽车桥壳的制造，有利于实现汽车的轻量化发展。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁材料技术领域，具体涉及一种用于宽断面汽车桥壳的高强度中板及其生产方法。
背景技术
汽车桥壳用钢主要用于商业用汽车，目前商业用汽车桥壳用钢在40～50万吨，占整体汽车用钢板的4％。随着机械化的快速发展，汽车市场将得到很大发展，汽车用钢板市场进一步扩大。
桥壳钢的性能有着特殊的要求：1)制造时需要复杂的冲压变形，因此对钢的冲压性能要求较高；2)两个半桥壳及后盖之间须焊接为一个整体，因此桥壳钢还应有优良的焊接性能；3)桥壳在使用过程中，承受着较大的负荷，要求钢具有较高的强度和抗变形能力；4)由于桥壳的使用环境常跨度很大的地域和温差，这也要求钢具有一定的耐腐蚀和耐冷脆性。综上所述，该系列产品的特点是：较高的屈服强度和抗拉强度、高延伸率、优良的冷弯性能、低的夹杂物水平。
对于汽车桥壳用钢，以前主要以Q345和Q420级别较多，其强度级别相对较低并且其冶炼控制水平也有提升空间，随着汽车的轻量化发展，目前越来越多的企业开始设计采用600MPa级别汽车桥壳用的高强度钢板，生产中要同时保证其性能指标、下游使用的抗疲劳性能及其钢板表面质量的要求存在很大的难度。
发明内容
本发明提供了一种用于宽断面汽车桥壳的高强度中板及其生产方法，解决了强度低、塑性低及钢板表面质量的问题。本发明生产的汽车桥壳用高强度钢板具有晶粒细小、强度高、韧塑性好、易焊接的优点，可以满足下游用户的热冲压要求。
本发明的技术方案具体实现过程如下：
一种用于宽断面汽车桥壳的高强度中板，按重量百分比配比，包括以下组成成分：C：0.12～0.20％、Mn：1.00～1.70％、Si：010～0.50％、S：≤0.015％、P：≤0.025％、Nb：0.015～0.050％、V：0.030～0.100％、N：0.0070～0.0150％，其余量为Fe和不可避免杂质。
基于所述一种用于宽断面汽车桥壳的高强度中板的生产方法，该生产方法包括顶底复吹转炉、LF钢包精炼、VD真空脱气、宽板坯连铸、炉卷轧机轧制、热矫和冷矫，其特征在于：
所述LF钢包精炼，按重量百分比配比，包括以下组成成分：C：0.17％，Si：0.25％，Mn：1.46％，P：0.011％，S：0.007％，Nb：0.020％，V：0.066％，N：0.0111％，余量为Fe和不可避免杂质。
进一步，所述宽板坯连铸是利用动态轻压下改善铸坯的中心偏析：总压下量2～3mm，压下速率0.6～1.1mm/min；
进一步，所述炉卷轧机轧制包括以下步骤：
步骤一：板坯再加热温度为1100～1280℃，加热时间为2.5～3.5小时；
步骤二：再结晶轧制温度区间为1000～1100℃，采用一个或多个道次轧制，道次压下率≥15％，总压下率≥50％；
步骤三：未再结晶轧制温度区间为740～960℃，采用一个或多个道次轧制，道次压下率≥10％，累积变形率≥60％；
步骤四：终轧温度区间为740～830℃。
进一步，所述步骤二中再结晶轧制总压下率为76％。
进一步，所述步骤三中未再结晶轧制总压下率为61％。
本发明所产生的有益效果如下：
1、本发明生产的宽断面汽车桥壳用高强度中板晶粒细小，具有高的强度性能、良好的韧塑性能和焊接性能。
2、本发明生产的宽断面汽车桥壳用高强度中板应用于汽车桥壳的制造，有利于实现汽车的轻量化发展。
具体实施方式：
以下结合具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
以下用炉卷轧机生产线生产产品规格为14mm汽车桥壳用高强度中板为例，对本发明作进一步的说明。
产品规格为14mm汽车桥壳用高强度中板，按重量百分比配比，包括以下组成成分：按重量百分比配比，包括以下组成成分：C：0.17％，Si：0.25％，Mn：1.46％，P：0.011％，S：0.007％，Nb：0.020％，V：0.066％，N：0.0111％，余量为Fe和不可避免杂质。
其成分设计的理由：
C对钢铁的性能起着重要的作用，随着碳含量的增加，钢的硬度和强度得到提高，其韧性和塑性下降；反之，若碳含量减少，则硬度和强度下降，韧性和塑性增加；添加适量的碳可有效提高钢板的强度。
Mn有固溶强化作用,还可降低γ-α相变温度,进而细化铁素体晶粒；Mn还可提高韧性、降低韧脆转变温度。但是，Mn含量过大会加速控轧钢板的中心偏析,当锰含量超过1.70％时,铸坯会发生锰的偏析,且随着碳含量的增加，这种偏析更显著。
Si在低合金高强度钢中是作为脱氧剂加入的，一部分形成SiO2非金属夹杂物，有一部分溶于钢液中，增加钢液的流动性，冷至室温后溶于铁素体内，提高铁素体的强度。镇静钢中含Si量一般为0.10-0.55％，Si溶于铁素体后有很强的固溶强化作用，碳钢中每增加0.1％的Si，可使热轧钢的抗拉强度提高8-9MPa左右，屈服强度提高4-5MPa左右，伸长率下降约0.5％，钢的面缩率和冲击韧性下降不明显，但是含量超过0.8-1.0％时，则引起面缩率下降，特别是冲击韧性显著降低。
Nb可延迟奥氏体再结晶、降低相变温度,通过固溶强化、相变强化、析出强化等机制提高钢的强韧性能。微量铌与C、N形成Nb(C,N,)类析出物，在热变形后，这类化合物在奥氏体中会通过应变诱导在位错线上析出，从而明显地阻止变形后再结晶晶界的运动。固溶在奥氏体基体内铌由于尺寸效应，都趋于偏聚到晶界区，这种溶质偏聚会阻碍奥氏体形变后再结晶新晶界运动，从而减慢再结晶速度，Nb、N同时存在效应更佳。同时在高温变形后的冷却过程中，这种溶质偏聚会极大地阻碍新相在晶界处形核，从而得到较细小的晶粒。
V产生中等程度的沉淀强化和一定的晶粒细化，而且是与它的质量分数成比例。在一般低N含量的情况下，VC在γ-Fe中的溶解度积比NbC要高的多，在900℃以上，V(C,N)可完全溶于γ-Fe中，因此V的主要作用是在γ/α转变过程中的相间析出和在铁素体的析出强化。在N含量高的情况下，VN在奥氏体和铁素体的溶解度比VC几乎低两个数量级，像Nb(C,N)一样，轧制过程中由诱导析出的VN抑制奥氏体再结晶并组织晶粒长大。V是唯一即可控制其在γ→α过程中析出，又可在铁素体中析出的元素。
P能显著降低钢的低温冲击韧性，提高钢的脆性转变温度。特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性。S是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性。基于抗疲劳性设计，采用低S设计。
产品规格为14mm汽车桥壳用高强度中板的生产方法，包括顶底复吹转炉、LF钢包精炼、VD真空脱气、宽板坯连铸、炉卷轧机轧制、热矫和冷矫；
所述LF钢包精炼，按重量百分比配比，包括以下组成成分：C：0.17％，Si：0.25％，Mn：1.46％，P：0.011％，S：0.007％，Nb：0.020％，V：0.066％，N：0.0111％，余量为Fe和不可避免杂质。
所述宽板坯连铸是利用动态轻压下改善铸坯的中心偏析：总压下量2～3mm，压下速率0.6～1.1mm/min；
所述炉卷轧机轧制包括以下步骤：
步骤一：板坯再加热温度为1250℃，加热时间为2.5～3.5小时；钢坯加热到充分高的温度使奥氏体组织均匀化，使钢中铌的碳氮化物充分溶解，细小的氮化钛不溶解，以阻止原始奥氏体晶粒的长大。
步骤二：再结晶轧制温度区间为1050～1090℃，采用一个或多个道次轧制，道次压下率≥15％，再结晶轧制总压下率为76％；第一阶段轧制在奥氏体可再结晶的温度范围内，采用一个或多个道次轧制钢坯，奥氏体累计变形量大于等于50％，通过奥氏体反复再结晶细化奥氏体晶粒。
步骤三：未再结晶轧制温度区间为810～950℃，采用一个或多个道次轧制，道次压下率≥10％，未再结晶轧制总压下率为61％，累积变形率≥60％；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶温度范围内，利用铌的析出物延迟奥氏体再结晶作用，采用一个或多个道次轧制，奥氏体累计变形率大于等于60％，形成拉长的奥氏体晶粒，在拉长的奥氏体晶粒内形成大量的形变带，使得奥氏体向铁素体相变的形核点大幅度增加，充分细化相变后的铁素体晶粒。
步骤四：终轧温度区间为740～830℃。奥氏体未再结晶轧制控制终轧温度介于740～830℃，充分保证钢板的韧塑性能。
本发明适用于炉卷轧机生产线，也适用传统的中板轧机生产线。
如表1所示，表1为本实施例轧制工艺制度：
表1 14mm汽车桥壳用高强度中板轧制工艺制度
表2为本实施例生产的14mm汽车桥壳用高强度中板性能的检验结果：
表2 14mm汽车桥壳用高强度中板的性能(wt％)
由表2可以看出，根据本实施例生产出来的14mm汽车桥壳用高强度中板的屈服强度Rel和抗拉强度Rm均有富余量，0℃夏比V型缺口冲击功和180°冷弯试验也远远满足该钢的技术要求。因此，采用本实施例生产的一种宽断面汽车桥壳用高强度中板满足汽车桥壳用钢的技术要求。
要说明的是，上述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。
Claims (1)
1.一种用于宽断面汽车桥壳的高强度中板的生产方法，其特征在于，所述用于宽断面汽车桥壳的高强度中板按重量百分比配比，包括以下组成成分：
C：0.17%，Si：0.25% ，Mn：1.46%，P：0.011%，S：0.007%，Nb：0.020%， V：0.066%，N：0.0111%，余量为Fe和不可避免杂质；
所述的生产方法，包括顶底复吹转炉、LF钢包精炼、VD真空脱气、宽板坯连铸、炉卷轧机轧制、热矫和冷矫，
所述LF钢包精炼，按重量百分比配比，包括以下组成成分：C：0.17%，Si：0.25% ，Mn：1.46%，P：0.011%，S：0.007%，Nb：0.020%， V：0.066%，N：0.0111%，余量为Fe和不可避免杂质；
所述宽板坯连铸是利用动态轻压下改善铸坯的中心偏析：总压下量2~3mm，压下速率0.6～1.1mm/min；
所述炉卷轧机轧制包括以下步骤：
步骤一：板坯再加热温度为1100~1280℃，加热时间为2.5~3.5小时；
步骤二：再结晶轧制温度区间为1000~1100℃，采用一个或多个道次轧制，道次压下率≥15%，总压下率≥50%；
步骤三：未再结晶轧制温度区间为740~960℃，采用一个或多个道次轧制，道次压下率≥10%，累积变形率≥60%；
步骤四：终轧温度区间为740~830℃。
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