CN109518074B

CN109518074B - 一种经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢及其生产方法

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Publication number: CN109518074B
Application number: CN201811178851.XA
Authority: CN
Inventors: 李勇; 韦弦; 万国喜; 刘艳玲; 郑飞; 周茂奇; 张大江; 黄重; 邓杭州; 陈冬至; 刘广超; 李志广; 王向松
Original assignee: Anyang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Anyang Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2020-11-06
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: CN109518074A

Abstract

本发明提供了一种经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢，按以下重量百分比配比：C：0.07~0.11%，Mn：1.55~1.80%，Si：0.05~0.20%，P：≤0.015%，S：≤0.008%，Nb：0.020~0.040%，Mo：0.10~0.20%，Al：0.03~0.06%，Ti：0.09~0.13%，N：≤0.005%，其余量为Fe和不可避免杂质。同时还提供了一种经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢的生产方法，包括：顶底复吹转炉、LF精炼、板坯连铸、1780mm轧机轧制、前段冷却。该汽车大梁钢具有高强度、高韧性，同时具有低的生产成本，用做汽车结构件使用时可以在剪切、冲压、折弯、焊接等过程中避免开裂现象的发生。

Description

一种经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁材料技术领域，尤其涉及高韧性抗拉强度为800MPa级汽车大梁钢及其生产方法。

背景技术

汽车大梁用钢主要用于制造汽车纵梁、横梁、保险杠等结构件，由于需要承受较重的载荷，而且汽车在行驶过程中要受到各种冲击、扭转等复杂应力作用，因此汽车大梁工作条件要求相当苛刻，不仅要求具有较高的强度，还需要有良好的冷成型性能、可焊性和耐疲劳性能等。汽车大梁在用户的使用过程中，必须满足剪切、热切割、冲压、冲孔、折弯、焊接等多种加工要求。

随着社会和经济的发展，低碳、节能、环保成为了钢铁行业和交通运输行业的发展新方向，汽车制造行业随着汽车轻量化的推进，汽车大梁钢使用材料的革新及强度升级已经取得重大的应用成果。但随着钢材强度的升级，钢材的成分设计以及内部显微组织均会发生质的改变，钢材的韧性一定程度上势必受到不利影响。目前，市场上很多强度级别高的钢材在开平、冲压、折弯等过程中出现不同程度的开裂现象。为保证高强度汽车大梁钢的加工使用以及成车的安全性，需要钢材同时具备高强度及高韧性的性能特点，并且要具有经济实用性才能在轻量化汽车的制造行业得到推广应用。

中国专利文献CN 103866189 A公开了一种低脆性800MPa级汽车大梁用钢及其制造方法，其化学成分按质量百分数计为：C：0.04～0.06％、Si:<0.1％、Mn：1.9～2.2％、P<0.012％、S<0.005％、Al：0.020～0.070％、Nb：0.04～0.06％、Ti：0.105～0.13％、Mo：0.15～0.22％、N<0.0050％，余量为铁及不可避免的杂质。该发明属于高锰高铌微合金化的生产方法，增加了该产品的生产成本，降低了产品的性价比和市场竞争力，不利于产品的大量应用与推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢，该汽车大梁钢具有高强度、高韧性，同时具有低的生产成本，用做汽车结构件使用时可以在剪切、冲压、折弯、焊接等过程中避免开裂现象的发生。

本发明的另一目的是提供一种上述汽车大梁钢的生产方法，根据结构决定性能原理，通过调整钢材的成分，改变钢材的内部组织结构，进而得到高强度高韧性的钢材。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢，按以下重量百分比配比：C：0.07～0.11％，Mn：1.55～1.80％，Si：0.05～0.20％，P：≤0.015％，S：≤0.008％，Nb：0.020～0.040％，Mo：0.10～0.20％，Al：0.03～0.06％，Ti：0.09～0.13％，N：≤0.005％，其余量为Fe和不可避免杂质。

其中，C：碳是提高钢材强度的重要元素，随着碳含量增加，钢的强度增加，但同时韧性、塑性、焊接性能降低，碳含量的选择需要综合考虑钢的强度、韧性、塑性。

Mn：锰有固溶强化作用，还可降低γ-α相变温度，细化组织结构，对提高钢材的强度具有很大作用；锰还可提高钢的淬透性；同时，锰过高会降低焊接性能，加剧中心偏析；在高强度钢的成分设计过程中，一般不超过1.80wt％。

Mo：钼可以显著增加钢的淬透性，钼的加入能够降低相变温度，使C曲线珠光体转变曲线右移，抑制先共析铁素体的形核，促进低温组织的形成，有利于提高钢的抗拉强度，改善钢材的低温韧性。

Nb：铌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了强度，同时细晶作用有利于改善钢材的韧性。

作为本发明优选的，所述经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢，按以下重量百分比配比：C：0.07～0.10％，Mn：1.60～1.75％，Si：0.10～0.20％，P：≤0.015％，S：≤0.008％，Nb：0.025～0.038％，Mo：0.10～0.20％，Al：0.035～0.05％，Ti：0.09～0.13％，N：≤0.005％，其余量为Fe和不可避免杂质。

上述经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢厚度为3～10mm，屈服强度为750～800MPa，抗拉强度为800～900MPa，-20℃的V型冲击值≥100J，韧脆转变温度低于-40℃。

上述经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢的生产方法，包括：顶底复吹转炉、LF精炼、板坯连铸、1780mm轧机轧制、前段冷却。

其中，所述顶底复吹转炉过程的终点控制C含量≤0.06％，P含量≤0.010％，S含量≤0.020％。

所述LF精炼的过程中采用钢包改质剂造白渣，白渣保持时间15～18min；造白渣的过程中为降低LF精炼过程的增氮量，炉渣必须覆盖钢液面，冶炼过程中不能裸露钢液面，炉渣化好并造白渣，达到目标后，应立即将氩气流量调整到软搅拌状态，软搅拌时间≥8min，软搅拌效果以渣面微微波动不露钢液面为准。同时，在此过程中，喂纯钙线入量为150～250m/炉，喂钙线前必须脱氧完全，以保证钢中钙含量，喂线结束2min后取样。

所述板坯连铸的过程中过热度10～25℃，浇注过程中拉速保持恒定，拉速控制范围为1.10～1.15m/min；二次冷却采用弱冷水表，浇注过程全程保护，确保长水口氩封良好，浸入式水口密封良好，保证浸入式水口对中良好，浇注过程要求液面稳定。

所述1780mm轧机轧制过程为连铸板坯24小时内装炉加热，加热炉炉温1200～1280℃，加热时长为130～150min，粗轧终轧温度为1020～1100℃，得到中间坯厚度为36～44mm；保证粗除鳞至少2道次；精轧开轧温度940～980℃，精轧终轧温度840～880℃，精轧至厚度为3～10mm。

上述精轧终轧结束后，采用前段冷却模式，以15～30℃/s冷速冷却，卷取温度560～630℃，获得针状铁素体以及多边形铁素体的贝氏体组织，得到本发明的经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢钢带。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明生产汽车大梁钢的工艺过程中精轧开轧温度设定为940～980℃，主要目的是增加除鳞效果，并减少钢材在精轧过程中的氧化，减少钢材表面的氧化铁皮、避免麻坑；同时，精轧开轧温度设定为940～980℃可以改善因热装带来的混晶，细化奥氏体与铁素体晶粒。

2、本发明的生产方法是一种低成本的生产方法。在抗拉强度800MPa级的汽车大梁钢的元素配比是经济适用的。另外，铸坯24小时内装炉加热在不增加在炉保温时间的同时增加合金元素的固溶量，同时提高了钢卷的强度，节约了生产消耗。

3、本发明生产方法可以生产出厚度规格为3～10mm、抗拉强度800MPa级的高强度高韧性钢带。本发明生产出的钢带屈服强度≥750MPa，抗拉强度≥800MPa，-20℃的V型冲击值≥100J，低温冲击韧性满足-40℃要求。本发明生产的钢带可以满足下游用户冷加工，并且可以满足汽车大梁结构件轻量化设计。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例，对本发明进行清楚、完整地描述。

实施例1

本实施例用本公司1780生产线生产产品规格为10mm厚，800MPa级汽车大梁钢的过程为例，对本发明作进一步的说明。本实施例的汽车大梁钢按以下重量百分比配比：C：0.08％，Si：0.10％，Mn：1.73％，P：0.010％，S：0.006％，Mo：0.135％，Nb：0.025％，Ti：0.13％，N：0.002％，Al：0.035％，余量为Fe和不可避免杂质。

本实施例的汽车大梁钢的生产工艺路线包括顶底复吹转炉、LF精炼、板坯连铸、1780mm轧机轧制、前段冷却。

其中，连铸板坯24小时内装炉加热，加热炉炉温1260℃，加热时长140min，粗轧终轧温度为1030℃；粗轧过程3道次，每道次均进行粗除鳞，得到中间坯厚度44mm；精轧开轧温度970℃，精轧终轧温度840℃，精轧至厚度10mm；精轧结束后，采用前段冷却模式，以15～20℃/s冷速冷却，卷取温度为580℃。

按照本实施例的步骤生产的钢带，其性能指标见表1。

表1 本实施例10mm高韧性汽车大梁钢的性能

由表1可以看出，本实施例生产出来的10mm汽车大梁钢在满足强度、韧性、塑性等的基础上，其-40℃低温V型冲击试验值可以得到保障。

实施例2

本实施例用本公司1780生产线生产产品规格为7mm厚，800MPa级汽车大梁钢的过程为例，对本发明作进一步的说明。本实施例的汽车大梁钢按以下重量百分比配比：C：0.07％，Si：0.14％，Mn：1.68％，P：0.011％，S：0.002％，Mo：0.131％，Nb：0.038％，Ti：0.13％，N：0.004％，Al：0.045％，余量为Fe和不可避免杂质。

其中，连铸板坯24小时内装炉加热，加热炉炉温1260℃，加热时长140min，粗轧终轧温度为1060℃；粗轧过程3道次，每道次均进行粗除鳞，得到中间坯厚度40mm；精轧开轧温度960℃，精轧终轧温度850℃，精轧至厚度7mm；精轧结束后，采用前段冷却模式，以15～20℃/s冷速冷却，卷取温度为605℃。

按照本实施例的步骤生产的钢带，其性能指标见表2。

表2 本实施例7mm高韧性汽车大梁钢的性能

由表2可以看出，本实施例生产出来的7mm汽车大梁钢在满足强度、韧性、塑性等的基础上，其-40℃低温V型冲击试验值可以得到保障。

实施例3

本实施例用本公司1780生产线生产产品规格为4.5mm厚，800MPa级汽车大梁钢的过程为例，对本发明作进一步的说明。本实施例的汽车大梁钢按以下重量百分比配比：C：0.07％，Si：0.16％，Mn：1.65％，P：0.011％，S：0.002％，Mo：0.131％，Nb：0.030％，Ti：0.10％，N：0.004％，Al：0.043％，余量为Fe和不可避免杂质。

其中，连铸板坯24小时内装炉加热，加热炉炉温1260℃，加热时长140min，粗轧终轧温度为1065℃；粗轧过程3道次，每道次均进行粗除鳞，得到中间坯厚度38mm；精轧开轧温度980℃，精轧终轧温度860℃，精轧至厚度4.5mm；精轧结束后，采用前段冷却模式，以15～20℃/s冷速冷却，卷取温度为615℃。

按照本实施例的步骤生产的钢带，其性能指标见表3。

表3 本实施例4.5mm高韧性汽车大梁钢的性能

由表3可以看出，本实施例生产出来的4.5mm汽车大梁钢在满足强度、韧性、塑性等的基础上，其-40℃低温V型冲击试验值可以得到保障。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢的生产方法，其特征在于，该汽车大梁钢按以下重量百分比配比：C：0.07~0.08%，Mn：1.65~1.73%，Si：0.10~0.16%，P：0.010~0.011%，S：0.002~0.006%，Nb：0.025~0.038%，Mo：0.131~0.135%，Al：0.035~0.045%，Ti：0.10~0.13%，N：0.002~0.004%，其余量为Fe和不可避免杂质；

该汽车大梁钢的生产方法包括：顶底复吹转炉、LF精炼、板坯连铸、1780mm轧机轧制、前段冷却；

其中，所述顶底复吹转炉过程的终点控制C含量≤0.06%，P含量≤0.010%，S含量≤0.020%；

所述LF精炼的过程中采用钢包改质剂造白渣，白渣保持时间15~18min；

所述板坯连铸的过程中过热度10~25℃，浇注过程中拉速保持恒定，拉速控制范围为1.10~1.15m/min；二次冷却采用弱冷水表，浇注过程全程保护，确保长水口氩封良好，浸入式水口密封良好，保证浸入式水口对中良好，浇注过程要求液面稳定；

所述1780mm轧机轧制过程为连铸板坯24小时内装炉加热，加热炉炉温1260℃，加热时长为140min，粗轧终轧温度为1030~1065℃，粗轧过程3道次，每道次均进行粗除鳞，得到中间坯厚度为38~44mm；精轧开轧温度960~980℃，精轧终轧温度840~860℃，精轧至厚度为3~10mm；

所述1780mm轧机轧制结束后，采用前段冷却模式，以15~20℃/s冷速冷却，卷取温度580~615℃，获得所述经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢钢带；

该生产方法所生产的经济型高韧性800MPa级汽车大梁钢厚度为3~10mm，屈服强度为764~803MPa，抗拉强度为835~859MPa，-20℃的 V型冲击值为129~183J，韧脆转变温度低于-40℃。