CN110106444B - 一种驱动桥壳700MPa级热轧板卷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种驱动桥壳700MPa级热轧板卷及其制备方法，按重量百分比计，所述热轧板卷的化学成份为：C：0.10‑0.30％；Si：0.10‑0.25％；Mn：1.0‑2.5％；Ti：0.01‑0.05％；Al：0.02‑0.35％；P：≤0.02；S：≤0.010；Nb：0.005‑0.10％；Cr：0.1‑0.8％，其余为Fe及不可避免的杂质。

Description

一种驱动桥壳700MPa级热轧板卷及其制备方法
技术领域
本发明属于制钢技术领域，具体涉及一种驱动桥壳700MPa级热轧板卷及其制备方法。
背景技术
中、重型商用车的驱动桥壳，要求具备较高的的机械强度、刚度和疲劳强度，驱动桥壳主要采用机械冷扩胀工艺进行生产，目前，机械胀形工艺所用材料为无缝钢管22Mn2，由于无缝钢管壁厚均匀性差(同一根无缝管生产的桥壳本体重量差最大6.0kg)，表面质量差，且材料强度低，在机械胀形工艺中，存在颈缩和冷扩胀开裂的问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的驱动桥壳700MPa级热轧板卷及其制备方法。
本发明实施例提供一种驱动桥壳700MPa级热轧板卷，按重量百分比计，所述热轧板卷的化学成份为：C：0.10-0.30％；Si：0.10-0.25％；Mn：1.0-2.5％；Ti：0.01-0.05％；Al：0.02-0.35％；P：≤0.02；S：≤0.010；Nb：0.005-0.10％；Cr：0.1-0.8％；其余为Fe及不可避免的杂质；所述热轧板卷含有准多边形铁素体，所述准多边形铁素体的体积百分含量为40-55％。
进一步的，所述热轧板卷的屈服强度为＞480MPa，抗拉强度＞700MPa。
进一步的，所述屈服强度和所述抗拉强度的屈强比＜0.75。
进一步的，所述热轧板卷的延伸率＞30％。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种驱动桥壳700MPa级热轧板卷的制备方法，所述方法包括如下步骤：加热、粗轧、精轧、冷却和卷取，所述加热包括升温段和恒温段，所述恒温段温度为1240-1300℃，所述加热总时间为3.2-4.5h；
所述精轧阶段的终扎温度为800-840℃：
所述冷却采取超快冷工艺，冷却速率≥30℃/s；
所述卷取温度为620-680℃。
进一步的，加热步骤中，所述恒温段时间≥30min。
进一步的，所述粗轧出口温度和所述精轧入口温度为950-1060℃。
进一步的，所述粗轧和所述精轧采用多道次轧制，所述粗轧累计变形量＞80％，所述精轧末道次压下率≥10％，所述精轧累计变形量为70-80％。
进一步的，所述粗轧采用6道次轧制，所述精轧采用7道次轧制。
进一步的，所述方法还包括：KR脱硫、全三脱转炉冶炼、RH精炼、LF精炼和连铸中的至少一个步骤。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
(1)本申请的热轧板卷成分设计主要采用C-Mn-Cr-Nb成分体系，主要依靠C、Mn、Cr的固溶强化和Nb的细晶强化，通过细化晶粒，在提高材料强度的同时，提高了材料的延伸率，从而达到低屈强比和高强塑积的目的。另外，由于Nb元素的添加，保证了HFW焊接制管后焊接热影响区软化问题。
(2)本申请的热轧板卷制备方法，通过轧制过程中TMCP，和采用低温终轧+超快冷+高温卷取工艺，保证材料具有低的屈强比，高强塑积，高温卷取得到具有准多边形的铁素体，保证材料各项同性，在桥壳冷扩胀过程中在厚度方向和宽度方向变形均匀，避免出现颈缩和/或冷扩胀开裂。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明实施例中工艺流程图；
图2示出了本发明实施例中胀形桥壳用钢母材组织图；
图3示出了本发明实施例中胀形桥壳用钢HFW焊缝组织图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请提供一种驱动桥壳700MPa级热轧板卷，按重量百分比计，所述热轧板卷的化学成份为：C：0.10-0.30％；Si：0.10-0.25％；Mn：1.0-2.5％；Ti：0.01-0.05％；Al：0.02-0.35％；P：≤0.02；S：≤0.010；Nb：0.005-0.10％；Cr：0.1-0.8％；其余为Fe及不可避免的杂质；所述热轧板卷含有准多边形铁素体，所述准多边形铁素体的体积百分含量为40-55％。
本申请中，所述热轧板卷的屈服强度为＞480MPa，抗拉强度＞700MPa。
本申请中，所述屈服强度和所述抗拉强度的屈强比＜0.75。
本申请中，所述热轧板卷的延伸率＞30％。
基于同一发明构思，本申请还提供一种驱动桥壳700MPa级热轧板卷的制备方法，所述方法包括如下步骤：加热、粗轧、精轧、冷却和卷取，所述加热包括升温段和恒温段，所述恒温段温度为1240-1300℃，所述加热总时间为3.2-4.5h；
所述精轧阶段的终扎温度为800-840℃；
所述冷却采取超快冷工艺，冷却速率≥30℃/s；
所述卷取温度为620-680℃。
本申请中，加热步骤中，所述恒温段时间≥30min。
本申请中，所述粗轧出口温度和所述精轧入口温度为950-1060℃。
本申请中，所述粗轧和所述精轧采用多道次轧制，所述粗轧累计变形量＞80％，所述精轧末道次压下率≥10％，所述精轧累计变形量为70-80％。
本申请中，所述粗轧采用6道次轧制，所述精轧采用7道次轧制。
本申请中，所述方法还包括：KR脱硫、全三脱转炉冶炼、RH精炼、LF精炼和连铸中的至少一个步骤。
本申请主要合金元素作用如下：
C：固溶强化元素，但过高的C含量对材料的焊接性能、塑性、韧性不利。
Si：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：Mn具有固溶强化作用，同时可以提高材料的淬透性。
S和P：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。本发明限定了S含量控制在0.005％以内，P含量控制在0.015％以内。
Ti：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Ti N或者Ti(C，N)阻碍奥氏体晶粒的长大。本发明控制Ti含量为：0.01-0.05％。
Nb：Nb为强碳氮化物形成元素，在奥氏体区析出，可以细化晶粒，提高材料的强度和韧性，另外Nb还可以保证焊缝组织的细化，提高焊后强度。
Al：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：Cr是提高淬透性的元素，可以有效提高钢的抗拉强度，但屈服强度增加较少，降低钢的屈强比。
本申请采用的生产工艺控制要点为：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和RH双精炼处理获得所需成分的钢液。
将铸坯在加热炉内加热至1240-1300℃，板坯加热时间3.2-4.5小时。板坯在大于1240℃时间不小于30分钟，较高的加热温度和较长保温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。
本申请采用两阶段控制轧制，粗轧采用6道次轧制，累计变形量大于80％；中间坯厚度/成品厚度≥3.5，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；为了降低材料的屈强比采用低温终轧，终轧温度为800-840℃；
钢带出精轧后采用超快速冷却，冷却速率≥30℃/s，主要得到均匀细小的铁素体组织，晶粒的细化既能提高材料的强度又能提高材料的韧性，保证材料低温韧性。本发明的卷取温度为620-680℃，采取高温卷取，得到铁素体晶粒形状为多边形类似等轴晶，材料具有优良的各项同性，在桥壳冷扩胀过程中在厚度方向和宽度方向变形均匀，避免出现颈缩或者开裂。
下面将结合5个具体实施例对本申请的驱动桥壳700MPa级热轧板卷及其制备方法进行详细说明。
如下三个实施例采用首钢京唐公司2250mm热连轧宽带钢轧机生产14.0mm×1200mm规格的桥壳钢。
实施例1
将钢水经过KR脱硫处理、全三脱转炉冶炼、LF炉和RH炉双精炼处理后，再进行连铸；其板坯熔炼成分百分比为：C：0.28％；Si：0.15％；Mn：1.30％；P：0.014％；S：0.003％；Alt：0.039％；Als：0.037％；Cr：0.2％；Ti：0.016％；Nb：0.015％；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1247℃，保温3.5小时，精轧入口温度为950℃，终轧温度为820℃，目标厚度为14.0mm，然后经过层流冷却冷至目标卷取温度640℃，卷取后空冷至室温。最后得到胀形桥壳钢，组织为铁素体+少珠光体，见图3所示，其屈服强度为476MPa，抗拉强度为706MPa，屈强比0.674，为延伸率为38.3％，-40℃冲击功189J(冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm)，钢板规格为14.0×1600mm。
实施例2
将钢水经过KR脱硫处理、全三脱转炉冶炼、LF炉和RH炉双精炼处理后，再进行连铸；其板坯熔炼成分百分比为：C：0.28％；Si：0.15％；Mn：1.55％；P：0.014％；S：0.003％；Alt：0.039％；Als：0.037％；Cr：0.2％；Ti：0.016％；Nb：0.055％；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1251℃，保温3.2小时，精轧入口温度为965℃，终轧温度为810℃，目标厚度为14.0mm，然后经过层流冷却冷至目标卷取温度602℃，卷取后空冷至室温。最后得到胀形桥壳用钢，其屈服强度为536MPa，抗拉强度为768MPa，屈强比0.697，延伸率为31.4％，-40℃冲击，212J(冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm)，钢板规格为14.0×1600mm。
实施例3
将钢水经过KR脱硫处理、全三脱转炉冶炼、LF炉和RH炉双精炼处理后，再进行连铸；其板坯熔炼成分百分比为：C：0.28％；Si：0.15％；Mn：1.50％；P：0.014％；S：0.003％；Alt：0.039％；Als：0.037％；Cr：0.2％；Ti：0.016％；Nb：0.025％；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1260℃，保温4.5小时，精轧入口温度为960℃，终轧温度为830℃，目标厚度为12.0mm，然后经过层流冷却冷至目标卷取温度660℃，卷取后空冷至室温。最后得到胀形桥壳用钢，其屈服强度为521MPa，抗拉强度为714MPa，屈强比0.729，延伸率34.5％，-40℃冲击功226J(冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm)，钢板规格为12.0×1600mm。
实施例4
将钢水经过KR脱硫处理、全三脱转炉治炼、LF炉精炼处理后，再进行连铸；其板坯熔炼成分百分比为：C：0.24％；Si：0.15％；Mn：1.34％；P：0.014％；S：0.003％；Alt：0.039％；Als：0.037％；Cr：0.3％；Ti：0.016％；Nb：0.050％；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1251℃，保温3.2小时，精轧入口温度为965℃，终轧温度为810℃，目标厚度为14.0mm，然后经过层流冷却冷至目标卷取温度682℃，卷取后空冷至室温。最后得到胀形桥壳用钢，其屈服强度为486MPa，抗拉强度为728MPa，屈强比0.667，延伸率为35.4％，-40℃冲击，212J(冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm)，钢板规格为14.0×1600mm。
实施例5
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；其板坯熔炼成分百分比为：C：0.18％；Si：0.15％；Mn：1.57％；P：0.014％；S：0.003％；Alt：0.039％；Als：0.037％；Cr：0.50％；Ti：0.016％；Nb：0.043％；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1260℃，保温4.5小时，精轧入口温度为960℃，终轧温度为830℃，目标厚度为12.0mm，然后经过层流冷却冷至目标卷取温度660℃，卷取后空冷至室温。最后得到胀形桥壳用钢，其屈服强度为508MPa，抗拉强度为724MPa，屈强比0.701，延伸率33.5％，-40℃冲击功226J(冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm)，钢板规格为12.0×1600mm。
对实施例1-5中的热轧板卷屈服强度、抗压强度和延伸率检测，检测结果如表1所示。
表1
屈服强度MPa 抗压强度MPa 屈强比 延伸率％
实施例1 476 709 0.674 38.3
实施例2 536 768 0.697 31.4
实施例3 521 714 0.729 34.5
实施例4 486 728 0.667 35.4
实施例5 508 724 0.701 33.5
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种驱动桥壳700MPa级热轧板卷，其特征在于，按重量百分比计，所述热轧板卷的化学成份为：C：0.10-0.30%；Si：0.10-0.25%；Mn：1.0-2.5%；Ti：0.01-0.05%；Al：0.02-0.35%；P：≤0.02；S：≤0.010；Nb：0.005-0.10%；Cr：0.1-0.8%，其余为Fe及不可避免的杂质，所述热轧板卷含有准多边形铁素体，所述准多边形铁素体的体积百分含量为40-55%，所述热轧板卷的屈服强度为＞480MPa，抗拉强度＞700MPa，且所述热轧板卷的的屈强比＜0.75，所述热轧板卷的延伸率＞30%。
2.如权利要求1所述的一种驱动桥壳700MPa级热轧板卷的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：加热、粗轧、精轧、冷却和卷取，所述加热包括升温段和恒温段，所述恒温段温度为1240-1300℃，所述加热总时间为3.2-4.5h；
所述精轧阶段的终轧温度为800-840℃；
所述冷却采取超快冷工艺，冷却速率≥30℃/s；
所述卷取温度为620-680℃。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，加热步骤中，所述恒温段时间≥30min。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述粗轧出口温度和所述精轧入口温度为950-1060℃。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述粗轧和所述精轧采用多道次轧制，所述粗轧累计变形量＞80%，所述精轧末道次压下率≥10%，所述精轧累计变形量为70-80%。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述粗轧采用6道次轧制，所述精轧采用7道次轧制。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：KR脱硫、全三脱转炉冶炼、RH精炼、LF精炼和连铸中的至少一个步骤。
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