CN111235477A - 一种950MPa薄规格热轧汽车大梁钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本方案提供了一种950MPa薄规格热轧汽车大梁钢及其制备工艺所述的钢种成分按照重量百分比，包含，C：0.08％、Mn：1.81％、Si：0.56％、P：≤0.010％、S：≤0.010％、Ti：0.10％、Nb：0.01％、V：＜0.01％、O：0.0035％、N：0.0050％。薄规格950MPa高强度热轧大梁钢成功研制，可以进一步降低车身重量，为节能减排作出贡献，也为运输业降低了应用成本。

Description

一种950MPa薄规格热轧汽车大梁钢及其制备方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，具体提供了一种950MPa薄规格热轧汽车大梁钢及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，汽车的保有量不断增加。世界对环保、资源和能源越来越重视，这就要求汽车工业向轻量化、安全、环保以及节能方向发展。在未来很长一段时间内，钢板在汽车用料中仍占很大比重；轿车的消耗量相对较小，但随着轿车的需求量越来越大，总的消耗量将大幅度提高。基于以上因素，国内外钢厂开发出一系列新型汽车用热轧钢板，它们具有较高的成形性能、较好的应变分布能力和较高的应变硬化特性、良好的强塑性、优良的烘烤硬化性能及抗疲劳性能，其力学性能更加均匀。高强度钢板可以减轻汽车重量，既提高了汽车的安全性能，又节省了燃油，同时减少了尾气排放。这就使新型高强热轧汽车板在汽车行业中得到越来越广泛的应用。
目前大梁钢等高强用钢多为3-12mm规格，针对这种情况，结合相关车架厂家的技术需求，为了进一步降低车身重量，本钢计划开发薄规格(2/2.5mm)高强大梁钢，此钢种的开发将填补本钢热轧高强汽车大梁钢产品的空白，具有显著的经济效益和社会效益。
发明内容
为了达到上述技术要求，本发明提供了一种950MPa薄规格热轧汽车大梁钢，所述的钢种成分按照重量百分比包含，C：0.08％、Mn：1.81％、Si：0.56％、P：≤0.010％、S：≤0.010％、Ti：0.10％、Nb：0.01％、V：＜0.01％、O：0.0035％、N：0.0050％。
根据本发明的另一方面还提供了一种950MPa薄规格热轧汽车大梁钢的制备方法，采用如下工艺，
1)铁水预处理工序
预处理入炉S≤0.0030wt.％,P≤0.01wt.％扒净渣；采用精料废钢；转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流。
2)精炼工序
采用LF+RH双路径工序，对气体含量要求严格控制；要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量≤10ppm；LF采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，尽量避免钢液裸露；采用硅钙线钙处理，喂CaSi线500米每炉，使夹杂物充分的球化，改善产品性能。
3)连铸工序
全程进行保护浇注，开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸N，控制增N≤5ppm；采用高碱度中包渣，以便钢中夹杂物的去除；浇钢过程投入轻压下功能；浇钢过程保持恒拉速；连铸过热度控制目标不大于25℃，板坯热过热装；
4)加热炉部分
加热温度1150～1250℃，目标出炉温度1200～1250℃。控制加热炉炉膛气氛，减少铸坯氧化铁皮的生成，保证加热温度均匀。
5)轧制、卷取部分
荒轧道次选择3+3模式控制；做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；终轧温度：860～880℃；卷取温度：400～450℃，冷却模式采用第二组开冷，间断方式。保证终轧、卷取温度的精确控制；优化调整机架间冷却水量的控制。
6)罩退：其目的主要是研究退火后钢中组织形态的转变。通常情况下，退火后钢中将析出部分合金元素的碳氮化物，而析出物的增加将影响钢的强度和塑性，研究一个合金体系在相同的轧制工艺下，进行不同的退火后，分析钢中组织和性能的变化，退火试验温度设定400℃～450℃。
步骤5)中精轧道次及压下量参数为：
Figure BDA0002395875330000031
进一步地，采用分段冷却方式，第一段冷却速度控制在40-45℃/s，实现组织转变获得部分强化组织如马氏体或贝氏体，起到相变强化的目的。第二段冷却冷却速度控制在20-25℃/s，起到稳定组织控制板型，达到控制通卷性能和达到稳定控制卷取温度的目的，避免卷取困难和松卷等问题。
本专利发明的薄规格950MPa高强热轧大梁钢板是为了解决我国汽车制造轻量化的问题，目前使用大梁钢规格在3-12mm之间，为了进一步减轻车身自重，发挥本钢2300热轧机组优势，开发了2mm和2.5mm高强大梁钢，成功试制处复合技术要求的非调质960MPa高强度热轧钢板，不仅生产工艺简化，通过罩式退火处理保证板形和开平处理更简便，同时通过轧制工艺和退火工艺改善板形不良和不易整形的缺陷。薄规格950MPa高强度热轧大梁钢成功研制，可以进一步降低车身重量，为节能减排作出贡献，也为运输业降低了应用成本。本技术方案中成分设计上，合金含量较低，节约成本。通过特有的钢种成分结合特定的工艺参数，使得该钢种在力学性能上，各项指标达到要求，同时合理罩式退火工艺，有利于开平和整形处理，减少能源消耗，降低成本，保护环境。
附图说明
图1为试验钢种的CCT曲线图；
图2为实验钢种金相组织；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了达到上述技术要求，本发明提供了一种950MPa薄规格热轧汽车大梁钢，所述的钢种成分按照重量百分比包含，C：0.08％、Mn：1.81％、Si：0.56％、P：≤0.010％、S：≤0.010％、Ti：0.10％、Nb：0.01％、V：＜0.01％、O：0.0035％、N：0.0050％。
根据本发明的另一方面还提供了一种950MPa薄规格热轧汽车大梁钢的制备方法，采用如下工艺，
1)铁水预处理工序
预处理入炉S≤0.0030wt.％,P≤0.01wt.％扒净渣；采用精料废钢；转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流。
2)精炼工序
采用LF+RH双路径工序，对气体含量要求严格控制；要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量≤10ppm；LF采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，尽量避免钢液裸露；采用硅钙线钙处理，喂CaSi线500米每炉，使夹杂物充分的球化，改善产品性能。
3)连铸工序
全程进行保护浇注，开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸N，控制增N≤5ppm；采用高碱度中包渣，以便钢中夹杂物的去除；浇钢过程投入轻压下功能；浇钢过程保持恒拉速；连铸过热度控制目标不大于25℃，板坯热过热装；
4)加热炉部分
加热温度1150～1250℃，目标出炉温度1200～1250℃。控制加热炉炉膛气氛，减少铸坯氧化铁皮的生成，保证加热温度均匀。
5)轧制、卷取部分
荒轧道次选择3+3模式控制；做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定，精轧参数如表1所示，控制道次压下量，促进组织转变，细化组织结构，起到细晶强化的作用。
降低终轧温度，可使变形奥氏体中形成的大量缺陷得以保留下来，进而起到细化目标组织的目的，但终轧温度不宜低于AC3，否则将进入两相区轧制，易出现混晶组织，本方案将终轧温度设定为：860～880℃。卷取温度对最终所获得的组织影响格外显著卷取温度：400～450℃。
冷却模式采用第二组开冷，间断方式。第一段冷却速度控制在40—45℃/s，实现组织转变获得部分强化组织如马氏体或贝氏体，起到相变强化的目的。第二段冷却冷却速度控制在20—25℃/s，起到稳定组织控制板型，达到控制通卷性能和达到稳定控制卷取温度的目的，避免卷取困难和松卷等问题。
保证终轧、卷取温度的精确控制；优化调整机架间冷却水量的控制。
6)罩退：其目的主要是研究退火后钢中组织形态的转变。通常情况下，退火后钢中将析出部分合金元素的碳氮化物，而析出物的增加将影响钢的强度和塑性，研究一个合金体系在相同的轧制工艺下，进行不同的退火后，分析钢中组织和性能的变化，退火试验温度设定400℃-450℃。
随着冷速的增加，过冷度也随之增加，相变的驱动力也增加，从而导致形核率的变化。在相同的变形条件下，随冷速提高，晶粒变细，先共析铁素体和珠光体转变被抑制，组织中开始出现贝氏体转变产物，进而提高强度；但当冷速过大时，由于强度的提高导致材料韧性下降。
根据合金体系所对应的CCT曲线可知，参考图1-2，当冷却速度保持在20℃/S以上并且在400℃-450℃温度区间内卷取保温时，可以保证材料得到主要以下贝氏体为主的金相组织；当冷却速度足够大并冷却到室温，奥氏体将直接转变为贝氏体组织；这些都是获得950MPa级热轧高强钢较为理想的组织。
表1精轧道次及压下量参数表
Figure BDA0002395875330000071
对比例1：
一种汽车大梁钢，对比的钢种成分按照重量百分比包含：
化学成分 (wt％)
C Mn Si P S Ti Nb V O N
0.08 1.81 0.56 ≤0.010 ≤0.003 0.10 0.05 ＜0.01 0.0035 0.0050
采用的制备工艺如下
1)铁水预处理工序：预处理入炉S≤0.0030wt.％,P≤0.01wt.％扒净渣；
2)精炼工序：采用LF+RH双路径工序，对气体含量要求严格控制；要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量≤10ppm；
3)连铸工序：全程进行保护浇注，开浇前采用氩气吹扫中包，严格控制水口吸N，控制增N≤5ppm；连铸过热度控制目标不大于25℃，板坯热过热装；
4)加热炉部分：加热温度1250℃，目标出炉温度1250℃；荒轧道次选择3+3模式控制；精轧采用7道次，终轧温度：860～880℃；卷取温度：400～450℃，冷却模式采用第二组开冷，间断方式。
Figure BDA0002395875330000072
Figure BDA0002395875330000081
将实施例的钢种与对比例1的钢种进行性能测试，试验数据如表所示：
Figure BDA0002395875330000082
由上述比较可知，当采用较小压下量和变形量的时候，不能达到细化奥氏体晶粒的目的，那。轧制工艺优势在于，本钢具有国际先进的2300热轧生产线，可实现大变形量的控制轧制，一般轧机生产线无法实现。采用此工艺生产的钢板，在保证钢板板型和表面质量的条件下实现高强钢生产。
对比例2：
该试验钢包含如下钢种成分：
C Mn Si P S Ti Nb V O N
0.07 1.80 0.53 ≤0.010 ≤0.003 0.07 0.045 ＜0.01 0.0040 0.0045
采用的制备工艺如下
1)铁水预处理工序：预处理入炉S≤0.0030wt.％,P≤0.01wt.％扒净渣；
2)精炼工序：采用LF+RH双路径工序，对气体含量要求严格控制；要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量≤10ppm；
3)连铸工序：全程进行保护浇注，开浇前采用氩气吹扫中包，严格控制水口吸N，控制增N≤5ppm；连铸过热度控制目标不大于25℃，板坯热过热装；
4)加热炉部分：加热温度1250℃，目标出炉温度1250℃；荒轧道次选择3+3模式控制；精轧采用7道次，终轧温度：860～880℃；卷取温度：400～450℃，冷却模式采用第二组开冷，间断方式。
Figure BDA0002395875330000091
将实施例的钢种与对比例1的钢种进行性能测试，试验数据如表所示：
Figure BDA0002395875330000092
由上述对比试验可知，当Ti含量较低时，尽管采用同一工艺处理，性能仍然达不到目标要求，是因为较低Ti含量试验钢，其中有效Ti的控制没有达到实现高强度的要求，其中的强化相数量不足，同时促进组织转变的能力下降，因此力学性能达不到目标要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种950MPa薄规格热轧汽车大梁钢，其特征在于：所述的钢种成分按照重量百分比包含，C：0.08％、Mn：1.81％、Si：0.56％、P：≤0.010％、S：≤0.010％、Ti：0.10％、Nb：0.01％、V：＜0.01％、O：0.0035％、N：0.0050％。
2.一种950MPa薄规格热轧汽车大梁钢的制备方法，其特征在于：采用如下工艺，
1)铁水预处理工序：预处理入炉S≤0.0030wt.％，P≤0.01wt.％扒净渣；
2)精炼工序：采用LF+RH双路径工序；LF处理过程保持微正压，控制LF增N量≤10ppm；
3)连铸工序：全程进行保护浇注，开浇前采用氩气吹扫中包，控制水口吸N，控制增N≤5ppm；连铸过热度控制目标不大于25℃，板坯热过热装；
4)加热炉部分：加热温度1150～1250℃，目标出炉温度1200～1250℃；荒轧道次选择3+3模式控制；精轧采用7道次，终轧温度：860～880℃，卷取温度：400～450℃，冷却模式采用第二组开冷，间断方式。
3.如权利要求2所述的一种950MPa薄规格热轧汽车大梁钢的制备方法，其特征在于：精轧工艺如下表所示，
Figure FDA0002395875320000011
Figure FDA0002395875320000021
4.如权利要求2所述的一种950MPa薄规格热轧汽车大梁钢的制备方法，其特征在于：采用分段冷却方式，第一段冷却速度控制在40-45℃/s，第二段冷却冷却速度控制在20-25℃/s。
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