CN109136758B - 含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢及其生产方法，所述减震器活塞杆用钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.42～0.48%、Si：0.17～0.35%、Mn：0.60～0.90%、P≤0.030%、S≤0.030%、Ti：0.015～0.030%、Cr≤0.025%、Ni≤0.030%、Cu≤0.025%、Al≤0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述生产方法包括冶炼、精炼、连铸和轧制工序。本发汽车用减震器活塞杆用钢纯净度高、内部质量优良，奥氏体晶粒度≥8级，完全满足汽车用减震器活塞杆用钢对力学性能好、内部质量良好、成本低的要求，满足高端汽车减震器的使用要求。

Description

含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢及其生产方法。
背景技术
目前，我国汽车工业已经进入了发展的快车道，据统计，2017年全球汽车总产量为9000万量，我国汽车总产量达2900万量，占全世界汽车总产量的32%，连续九年蝉联全球第一。随着汽车行业的蓬勃发展以及激烈竞争情况，由此引发对汽车安全、成本控制、轻量化、排放等一系列的要求也越来越严格，这就驱使汽车行业需采用产品质量良好，生产制造成本合适的材料。
减震器是汽车悬架系统中的重要组成部分，能够吸收汽车车轮与车身之间的震动，提高汽车行驶过程中的舒适性和安全性。减震器内部液压杆是减震器中的重要组成部分，在其服役过程中受交变的轴向和侧向力作用。弯曲疲劳断裂是减震器液压杆其常见的失效形式，因此实际使用中要求材料具有良好的力学性能。
我国汽车用钢起步较晚，其中汽车用减震器液压杆用钢与欧美、日本、韩国等国相比在研发、设计、理论分析与制造水平相比仍处于劣势，目前具有竞争力的产品不多，高端车型配套减震器液压杆用钢仍需进口。因此开发纯净度高、内部质量优良，力学性能良好的减震器活塞杆用钢具有较大的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢及其生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢，所述汽车用减震器活塞杆用钢的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.42～0.48%、Si：0.17～0.35%、Mn：0.60～0.90%、P≤0.030%、S≤0.030%、Ti：0.015～0.030%、Cr≤0.025%、Ni≤0.030%、Cu≤0.025%、Al≤0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述汽车用减震器活塞杆用钢规格为φ20～25mm。
本发明所述汽车用减震器活塞杆用钢奥氏体晶粒度≥8级，奥氏体晶粒度极差≤3级，晶粒分布均匀。
本发明所述汽车用减震器活塞杆用钢：屈服强度≥355MPa、抗拉强度≥600MPa、断后伸长率≥16%、断面收缩率≥40%。
本发明还提供了一种含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢的生产方法，所述生产方法包括冶炼、精炼、连铸和轧制工序；所述精炼工序，采用LF精炼处理；所述连铸工序，20-40℃低过热度全程保护浇注；所述轧制工序，加热炉内气氛残氧比控制≤5%。
本发明所述精炼工序，采用LF精炼处理，LF精炼炉渣料和微调成分一次到位，过程增氮≤10ppm，LF炉渣碱度3.0～3.5，软吹氩气时间≥10min。
本发明所述连铸工序，结晶器断面为200mm*200mm，中包钢水温度1511～1531℃，恒拉速度1.10～1.30m/min，结晶器电磁搅拌I=350A、f=3Hz，结晶器液面波动≤5mm。
本发明所述轧制工序，棒材轧制加热炉预热段温度为500～720℃，均热段温度为1070～1120℃，开轧温度为970～1030℃。
本发明所述轧制工序，除磷水压≥15MPa，保证铸坯表面除鳞效果良好，满足汽车用减震器活塞杆用钢表面要求。
本发明所述冶炼工序，采用氧气顶吹转炉，控制转炉终点O≤600ppm，出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒0.9～1.2kg/t钢，合成渣1.1～1.3kg /t钢，白灰1.5～2.0kg/t钢；双挡渣操作，下渣量≤1.5kg/t钢。
本发明含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢产品标准参考GB/T699、Q/HG080；产品性能检测方法标准参考GB/T228、GB/T2975，晶粒度级别检测标准参考GB/T6394。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过合理的成分设计, 生产采用LF处理，保证成分精确；连铸浇注低过热度，全程保护浇注，实现低夹杂控制水平，提高材料综合力学性能，满足汽车用减震器活塞杆钢材需求。2、本发明对轧制加热制度进行优化，确保钢材奥氏体晶粒度符合设计要求，实现对材料内部组织的控制。3、本发明轧制加热制度采取氧化气氛控制，提高了合金钢除鳞效果。4、本发明生产的汽车用减震器活塞杆用钢纯净度高、内部质量优良，奥氏体晶粒度≥8级，晶粒度极差≤3级，晶粒分布均匀，力学性能良好，完全满足汽车用减震器活塞杆用钢对力学性能好、内部质量良好、成本低的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢为φ20mm规格圆钢，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢生产方法包括冶炼、精炼、连铸和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用氧气顶吹转炉，控制转炉终点O：500ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒0.9kg/t钢，合成渣1.2kg/t钢，白灰1.8kg/t钢；双挡渣操作，下渣量1.3kg/t钢；
（2）精炼工序：采用LF精炼，LF精炼炉渣料和微调成分一次到位，过程增氮9ppm，LF炉渣碱度3.0，软吹氩气时间12min；
（3）连铸工序：结晶器断面为200mm*200mm，结晶器电磁搅拌I=350A、f=3Hz，结晶器液面波动≤5mm，恒拉速度1.10m/min、中包钢水温度1526℃，37℃低过热度全程保护浇注；
（4）轧制工序：棒材轧制加热炉预热段温度670℃，均热段温度1100℃，开轧温度为1020℃，加热炉内气氛残氧比控制为3.1%，除磷水压为15MPa。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢成品拉伸性能见表2、晶粒度级别见表3，拉伸性能、晶粒度均符合标准要求。
实施例2
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢为φ22mm规格圆钢，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢生产方法包括冶炼、精炼、连铸和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用氧气顶吹转炉，控制转炉终点O：520ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒1.0kg/t钢，合成渣1.1kg/t钢，白灰1.6kg/t钢；双挡渣操作，下渣量1.2kg/t钢；
（2）精炼工序：采用LF精炼，LF精炼炉渣料和微调成分一次到位，过程增氮9ppm，LF炉渣碱度3.2，软吹氩气时间12min；
（3）连铸工序：结晶器断面为200mm*200mm，结晶器电磁搅拌I=350A、f=3Hz，结晶器液面波动≤5mm，恒拉速度1.20m/min，中包钢水温度1520℃，28℃低过热度全程保护浇注；
（4）轧制工序：棒材轧制加热炉预热段温度672℃，均热段温度1100℃，开轧温度为1018℃，加热炉内气氛残氧比控制为3.1%，除磷水压为15MPa。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢成品拉伸性能见表2、晶粒度级别见表3，拉伸性能、晶粒度均符合标准要求。
实施例3
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢为φ22mm规格圆钢，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢生产方法包括冶炼、精炼、连铸和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用氧气顶吹转炉，控制转炉终点O：500ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒0.9kg/t钢，合成渣1.2kg/t钢，白灰1.8kg/t钢；双挡渣操作，下渣量1.3kg/t钢；
（2）精炼工序：采用LF精炼，LF精炼炉渣料和微调成分一次到位，过程增氮9ppm，LF炉渣碱度3.1，软吹氩气时间11min；
（3）连铸工序：结晶器断面为200mm*200mm，结晶器电磁搅拌I=350A、f=3Hz，结晶器液面波动≤5mm，恒拉速度1.20m/min，中包钢水温度1518℃，30℃低过热度全程保护浇注；
（4）轧制工序：棒材轧制加热炉预热段温度670℃，均热段温度1100℃，开轧温度为1020℃，加热炉内气氛残氧比控制为3.5%，除磷水压为15MPa。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢成品拉伸性能见表2、晶粒度级别见表3，拉伸性能、晶粒度均符合标准要求。
实施例4
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢为φ22mm规格圆钢，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢生产方法包括冶炼、精炼、连铸和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用氧气顶吹转炉，控制转炉终点O：550ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒1.0kg/t钢，合成渣1.1kg/t钢，白灰1.7kg/t钢；双挡渣操作，下渣量1.3kg/t钢；
（2）精炼工序：采用LF精炼，LF精炼炉渣料和微调成分一次到位，过程增氮9ppm，LF炉渣碱度3.0，软吹氩气时间14min；
（3）连铸工序：结晶器断面为200mm*200mm，结晶器电磁搅拌I=350A、f=3Hz，结晶器液面波动≤5mm，恒拉速度1.20m/min，中包钢水温度1525℃，35℃低过热度全程保护浇注；
（4）轧制工序：棒材轧制加热炉预热段温度675℃，均热段温度1105℃，开轧温度为1024℃，加热炉内气氛残氧比控制为2.6%，除磷水压为15MPa。
本本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢成品拉伸性能见表2、晶粒度级别见表3，拉伸性能、晶粒度均符合标准要求。
实施例5
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢为φ22mm规格圆钢，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢生产方法包括冶炼、精炼、连铸和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用氧气顶吹转炉，控制转炉终点O：480ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒0.9kg/t钢，合成渣1.2kg/t钢，白灰1.7kg/t钢；双挡渣操作，下渣量1.2kg/t钢；
（2）精炼工序：采用LF精炼，LF精炼炉渣料和微调成分一次到位，过程增氮8ppm，LF炉渣碱度3.3，软吹氩气时间11min；
（3）连铸工序：结晶器断面为200mm*200mm，结晶器电磁搅拌I=350A、f=3Hz，结晶器液面波动≤5mm，恒拉速度1.20m/min，中包钢水温度1512℃，25℃低过热度全程保护浇注；
（4）轧制工序：棒材轧制加热炉预热段温度675℃，均热段温度1110℃，开轧温度为1025℃，加热炉内气氛残氧比控制为3.6%，除磷水压为15MPa。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢成品拉伸性能见表2、晶粒度级别见表3，拉伸性能、晶粒度均符合标准要求。
实施例6
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢为φ25mm规格圆钢，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢生产方法包括冶炼、精炼、连铸和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用氧气顶吹转炉，控制转炉终点O：600ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒1.2kg/t钢，合成渣1.3kg/t钢，白灰1.5kg/t钢；双挡渣操作，下渣量1.5kg/t钢；
（2）精炼工序：采用LF精炼，LF精炼炉渣料和微调成分一次到位，过程增氮10ppm，LF炉渣碱度3.5，软吹氩气时间10min；
（3）连铸工序：结晶器断面为200mm*200mm，结晶器电磁搅拌I=350A、f=3Hz，结晶器液面波动≤5mm，恒拉速度1.30m/min，中包钢水温度1511℃，40℃低过热度全程保护浇注；
（4）轧制工序：棒材轧制加热炉预热段温度500℃，均热段温度1070℃，开轧温度为970℃，加热炉内气氛残氧比控制为5.0%，除磷水压为18MPa。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢成品拉伸性能见表2、晶粒度级别见表3，拉伸性能、晶粒度均符合标准要求。
实施例7
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢为φ25mm规格圆钢，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢生产方法包括冶炼、精炼、连铸和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用氧气顶吹转炉，控制转炉终点O：450ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒1.0kg/t钢，合成渣1.2kg/t钢，白灰2.0kg/t钢；双挡渣操作，下渣量1.1kg/t钢；
（2）精炼工序：采用LF精炼，LF精炼炉渣料和微调成分一次到位，过程增氮10ppm，LF炉渣碱度3.2，软吹氩气时间15min；
（3）连铸工序：结晶器断面为200mm*200mm，结晶器电磁搅拌I=350A、f=3Hz，结晶器液面波动≤5mm，恒拉速度1.20m/min，中包钢水温度1531℃，20℃低过热度全程保护浇注；
（4）轧制工序：棒材轧制加热炉预热段温度720℃，均热段温度1120℃，开轧温度为1030℃，加热炉内气氛残氧比控制为4.2%，除磷水压为17MPa。
本实施例含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用圆钢成品拉伸性能见表2、晶粒度级别见表3，拉伸性能、晶粒度均符合标准要求。
表1 实施例1～7汽车用减震器活塞杆用钢化学成分组分及质量百分含量
（单位：%）
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2 实施例1～7 汽车用减震器活塞杆用钢拉伸性能
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表3 实施例1～7 汽车用减震器活塞杆用钢晶粒度级别
Figure DEST_PATH_IMAGE006
由表1、表2、表3可知，本发明生产的汽车用减震器活塞杆用钢纯净度高、内部质量优良，奥氏体晶粒度稳定且级别均≥8级、晶粒度极差≤3级，晶粒分布均匀，力学性能良好，完全满足汽车用减震器活塞杆用钢对力学性能好、内部质量良好、成本低的要求，满足高端汽车减震器的使用要求。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施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：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢，其特征在于，所述汽车用减震器活塞杆用钢的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.42～0.48%、Si：0.17～0.35%、Mn：0.60～0.90%、P≤0.030%、S≤0.030%、Ti：0.015～0.030%、Cr≤0.025%、Ni≤0.030%、Cu≤0.025%、Al≤0.018%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述汽车用减震器活塞杆用钢奥氏体晶粒度≥8级，奥氏体晶粒度极差≤3级，晶粒分布均匀；屈服强度≥355MPa、抗拉强度≥600MPa、断后伸长率≥16%、断面收缩率≥40%；
所述汽车用减震器活塞杆用钢由下述方法制备：其包括冶炼、精炼、连铸和轧制工序；所述精炼工序，采用LF精炼处理，LF精炼炉渣料和微调成分一次到位，过程增氮≤10ppm，LF炉渣碱度3.0～3.5，软吹氩气时间≥10min；所述连铸工序，20-40℃低过热度全程保护浇注；所述轧制工序，加热炉内气氛残氧比控制≤5%，棒材轧制加热炉预热段温度为500～720℃，均热段温度为1070～1105℃，开轧温度为970～1030℃。
2.根据权利要求1所述的一种含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢，其特征在于，所述汽车用减震器活塞杆用钢规格为φ20～25mm。
3.基于权利要求1或2所述的一种含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、精炼、连铸和轧制工序；所述精炼工序，采用LF精炼处理，LF精炼炉渣料和微调成分一次到位，过程增氮≤10ppm，LF炉渣碱度3.0～3.5，软吹氩气时间≥10min；所述连铸工序，20-40℃低过热度全程保护浇注；所述轧制工序，加热炉内气氛残氧比控制≤5%，棒材轧制加热炉预热段温度为500～720℃，均热段温度为1070～1105℃，开轧温度为970～1030℃。
4.根据权利要求3所述的一种含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢的生产方法，其特征在于，所述连铸工序，结晶器断面为200mm*200mm，中包钢水温度1511～1531℃，恒拉速度1.10～1.30m/min，结晶器电磁搅拌I=350A、f=3Hz，结晶器液面波动≤5mm。
5.根据权利要求3或4所述的一种含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，除磷水压≥15MPa。
6.根据权利要求3或4所述的一种含Ti微合金化汽车用减震器活塞杆用钢的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序，采用氧气顶吹转炉，控制转炉终点O≤600ppm，出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒0.9～1.2kg/t钢，合成渣1.1～1.3kg /t钢，白灰1.5～2.0kg/t钢；双挡渣操作，下渣量≤1.5kg/t钢。
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