CN111876652A - 一种通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法，通过采用薄板坯连铸连轧工艺生产汽车大梁板，生产工艺包括：铁水冶炼、连铸、热轧，精整，具体生产步骤包括：高温炉熔化铁水→铁水预处理→转炉冶炼→精炼→薄板坯连铸→均热→轧制→层流冷切→卷取→检查→打包入库。本发明的通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法可以生产出符合要求的汽车大梁板，并解决普通大梁板碳含量较高，加工性能和焊接性能较差的问题。另外，本发明通过合理的合金化设计，采用V、Nb、Ti复合微合金化技术，充分利用V、Nb、Ti微合金元素的细晶强化、析出强化等强化机理能有效提高汽车大梁板的综合机械性能。

Description

一种通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法
技术领域
本发明涉及一种汽车制造方法，具体为一种通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法。
背景技术
汽车大梁钢既要求具有较高的强度，又要求高的塑性和韧性、低的韧脆性转变温度及良好的焊接性能，并特别要求具有优良的冲压性能。过去国内汽车大梁钢使用最广泛的是09SiTi、09MnReL、16MnL、16MnReL等品种，其屈服强度250-350MPa、抗拉强度375-510MPa，这些品种中如09SiTi、09MnReL等强度级别较低，已不适应现代汽车材料向高强度级别发展的要求，而16MnL、16MnReL等品种碳含量较高，加工性能和焊接性能较差，已很难适应日益发展的加工技术和现代工艺要求。
薄板坯连铸连轧的铁水冶金流程、材料的冶金凝固过程特征、相变特点同厚板坯连铸连轧工艺具有很大的不同，非常适合于屈服强度350到600MPa的微合金高强度钢的生产。在CSP生产线上，采用低碳复合微合金(V、Nb、Ti)的成分设计，配合控轧控冷工艺，可使普通碳钢或低合金钢成为具有较高附加值的高强钢。微合金化加控轧控冷工艺的作用在于：
(1)有利于获得细小奥氏体显微组织，在相变时形成细小铁素体；
(2)控制热轧工艺，可使钢在变形道次之间反复再结晶而完成奥氏体细化；
(3)Nb、Ti元素与钢中N结合形成细小弥散的NbN、TiN钉扎晶界以阻止奥氏体晶粒长大；
(4)控制冷却速度促进铁素体大量生核而使晶粒进一步细化；
(5)V具有细化晶粒和析出强化的作用，对连铸过程中的横向裂纹敏感性小，而且有利于粗大的铸态奥氏体晶粒在热轧时再结晶。
基于上述优点，本发明提供一种通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的生产方法。
发明内容
本发明在于克服现有技术的不足，提供一种通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法，本发明的通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法解决了普通大梁板碳含量较高，加工性能和焊接性能较差的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法，依次包括以下步骤：高温炉熔化铁水→铁水预处理→转炉冶炼→精炼→薄板坯连铸→均热→热连轧机组轧制→层流冷却→卷取→检验→打包入库；其中，
在高温炉熔化铁水过程中，通过高温冶炼炉将薄板坯熔化成高温铁水，其中，所述高温铁水的温度为1255℃，[S]为0.019％；
在铁水预处理过程中，将高温铁水先进行扒渣处理，然后进行喷钝化镁脱硫，接着再进行扒渣处理，扒渣率≥92％；保证高温铁水最终的[S]为0.0010％；在铁水预处理过程中，全程采用吹氩工艺，终渣碱度为3.5；
在转炉冶炼过程中，采取顶底复吹操作，全程采用吹氩工艺，在转炉终点时对[C]、[P]、[S]实行严格控制，确保转炉终点的[C]≤0.040％，确保转炉终点的[P]≤0.015％；
在精炼过程中，先通过流速为500-600NL/min的氩气对转炉冶炼后的高温铁水进行搅拌1—2min，以便化渣；送电升温时吹氩流量保持200-300NL/min；在脱硫时需增大吹氩流量；软吹时渣面裸露直径小于100mm，软吹时间>6min，确保精炼终点时的[S]<0.01％；
在薄板坯连铸过程中，中包铁水过热度控制在20～40℃，拉速控制3.7－4.0m/min；
在均热过程中，将连铸坯送入到加热炉中加热，在加热炉内的加热时间≥60min，连铸坯入炉温度≥1000℃，加热温度≥1150℃，板坯出加热炉温度1120～1150℃；
在热连轧机组轧制过程中，先将连铸坯送入进入热连轧5-7机架精轧机组，前两道次精轧压下率≥50％，后续道次精轧压下率≤15％；精轧出口温度保持在860-880℃；后将轧件进行层流冷却；
在卷取过程中，经过层流冷却后的轧件，卷取机卷取，卷取温度为600～620℃，在平整机组进行开平、精整。
优选的，所述精炼过程包括RH炉精和LF炉精炼，其中，在LF炉精炼过程中将N控制在50ppm以下、将O控制在35ppm以下。
优选的，在精炼结束后，采取Ca处理工艺来改变铁水中Al2O3夹杂物的性质，根据高温铁水中的Al含量喂入特定量的Ca线，保证Ca/Al≥0.1；在Ca处理后保证软吹氩时间>6min。
优选的，在均热过程后，需要对连铸坯进行高压水除磷，除磷压力≥16MPa，除磷后进入热连轧5-7机架精轧机组。
优选的，所述薄板坯中的各元素的占比为：C为0.03-0.07wt％，Si为0.2-0.35wt％，Mn为1.2-1.5wt％，Nb为0.02-0.06wt％，Ti为0.015-0.04wt％，V为0.04-0.06wt％，P<0.015wt％，S<0.010wt％，其余为Fe的特种钢。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、本发明通过转炉炼钢(BOF)–精炼(LF)–薄板坯连铸连轧(CSP)生产工艺流程中，采用低碳微合金+控轧控冷工艺，充分利用析出强化、细晶强化、固溶强化、位错强化等手段，实现规模化生产510L、590L大梁钢卷，形成高强钢低成本生产工艺技术，达到薄板坯连铸连轧生产汽车大梁钢的国内一流水平。
2、本发明通过合理的合金化设计，采用V、Nb、Ti复合微合金化技术，充分利用V、Nb、Ti微合金元素的细晶强化、析出强化等强化机理能有效提高钢的综合机械性能。优化大梁钢生产的控轧控冷工艺，能最大限度地发挥微合金元素作用。开发过程中针对对不同微合金加入量，优化终轧、卷取温度等参数，能在有效提高强度的同时保证了良好的韧性和塑性，节约社会资源，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明的通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的生产方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
参见图1，本发明的通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法，包括以下步骤：高温炉熔化铁水→铁水预处理→转炉冶炼→精炼→薄板坯连铸→均热→热连轧机组轧制→层流冷却→卷取→检验→打包入库；
其中，在高温炉熔化铁水过程中，通过高温冶炼炉将薄板坯熔化成高温铁水，其中，所述高温铁水的温度为1255℃，[S]为0.019％；
在铁水预处理过程中，将高温铁水先进行扒渣处理，然后进行喷钝化镁脱硫，接着再进行扒渣处理，扒渣率≥92％；保证高温铁水最终的[S]为0.0010％；在铁水预处理过程中，全程采用吹氩工艺，终渣碱度为3.5；
在转炉冶炼过程中，采取顶底复吹操作，全程采用吹氩工艺，保证底吹搅拌良好，在转炉终点时对[C]、[P]、[S]实行严格控制，确保转炉终点的[C]≤0.040％，这样即使精炼过程增C，也能保证上台铁水C含量小于0.07％；确保转炉终点的[P]≤0.015％，为保证成品较低P含量，必须在转炉出钢前充分脱P，通过采用提前化渣、化好渣等措施，确保[P]含量控制达到要求。
在精炼过程中，所述精炼过程包括RH炉精和LF炉精炼，具体步骤为：先通过流速为500-600NL/min的氩气对转炉冶炼后的高温铁水进行搅拌1—2min，以便化渣；送电升温时吹氩流量保持200-300NL/min；在脱硫时需增大吹氩流量；软吹时渣面裸露直径小于100mm，软吹时间>6min，确保精炼终点时的[S]<0.01％；在LF炉精炼过程中将N控制在50ppm以下、将O控制在35ppm以下。首先通过加入铝粒脱氧来降低高温铁水的氧化性、将温度控制在1600℃左右以利脱硫，然后加大氩气搅拌以增大钢—渣界面反应，加快脱硫速度。控制高温铁水中的Als来稳定铁水中的[O]含量，从而保证Ti成分较为稳定。
在精炼结束后，采取Ca处理工艺来改变铁水中Al2O3夹杂物的性质，根据高温铁水中的Al含量喂入一定量的Ca线，使Ca/Al≥0.1，使固态细小的Al2O3夹杂变为低熔点的液态钙铝酸盐，有利于聚集上浮。在Ca处理后保证足够的软吹氩时间(大于6min)，促使液态钙铝酸盐夹杂物大部分上浮。
在薄板坯连铸过程中，首先是连铸温度控制，中包铁水过热度控制在20-40℃，过热度低于15℃或高于50℃将不利于连铸稳定、或者造成铸坯缺陷。其次是冷却曲线及振动曲线选择，一般根据拉速和铁水温度调节冷却曲线，根据负滑脱时间、负滑脱率及振痕深度选择振动曲线。最后要稳定拉速控制，将拉速控制3.7－4.0m/min，保持拉速稳定有利于结晶器内铁水液面平稳，防止卷渣、保持铁水洁净度。最后是提高中包涂层质量；选择合适性能的保护渣；避免液面剧烈波动；发生SEN缺陷停止使用；保证铁水纯净度，全程保护浇铸。控制合适的Ca/Al比，减少堵水口的现象。采用电磁制动，减少铁水卷渣。
在均热过程中，将连铸坯送入到加热炉中加热，在加热炉内的加热时间≥60min，连铸坯入炉温度≥1000℃，加热温度≥1150℃，板坯出加热炉温度1120～1150℃；在均热过程后，需要对连铸坯进行高压水除磷，除磷压力≥16MPa，除磷后进入热连轧5-7机架精轧机组进行轧制。
在热连轧机组轧制过程中，前两道次精轧压下率≥50％，后续道次精轧压下率≤15％，以保证厚度精确及板形良好，精轧出口温度保持在860-880℃；后将轧件进行层流冷却；
其中，在卷取过程中，经过层流冷却后的轧件，卷取机卷取，卷取温度为600～620℃，在平整机组进行开平、精整。
本实施例中的薄板坯中的各元素的占比为：C为0.03-0.07wt％，Si为0.2-0.35wt％，Mn为1.2-1.5wt％，Nb为0.02-0.06wt％，Ti为0.015-0.04wt％，V为0.04-0.06wt％，P<0.015wt％，S<0.010wt％，其余为Fe的特种钢。
以下以具体的生产过程为例对本发明的通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法进行阐述：
首先将薄板坯放入到高温炉进行熔化，接着将融化后的铁水温度为1255℃，[S]为0.019％的合格的铁水先进行扒渣处理；接着进行喷钝化镁脱硫，喷吹结束后进行扒渣处理，扒渣率≥92％，铁水终点时的[S]为0.0010％，采用全程吹氩工艺，终渣碱度3.5。转炉冶炼过程采取顶底复吹操作，全程吹Ar保证底吹搅拌良好，在转炉出钢时C含量为0.02％，P含量为0.012％。采取精炼全程底吹氩。转炉铁水进站后，先用流量为500-600NL/min的氩气搅拌2min；送电升温时吹氩流量应保持在250NL/min；软吹时渣面裸露直径小于80mm，软吹时间6min。N控制在50ppm以下、将O控制在35ppm以下。控制铁水中的Als来稳定铁水中的[O]含量，从而保证Ti成分较为稳定。精炼结束后，采取Ca处理工艺来改变铁水中Al2O3夹杂物的性质，根据铁水的Al含量喂入一定量的Ca线，使Ca/Al≥0.1。过热度控制在30℃，连铸过程投入结晶器电磁搅拌，在扇形段采用连铸轻压下工艺，连铸拉速控制在3.8m/min，连铸坯厚度70mm，连铸坯进入加热炉温度为1020℃，在加热炉内加热时间为62min，加热温度1180℃，板坯出加热炉温度为1130℃，进行高压水除磷，除磷压力前段20MPa，后端24MPa，除磷后进入热连轧5机架精轧机组，前2道次精轧压下率为别为55.2％，53.4％，最后道次压下率为11.2％，轧机出口厚度8mm，精轧出口温度870℃，轧件出轧机后采用层流冷却，卷取机卷取，卷取温度610℃，在平整机组进行开平，精整，检验。检验其屈服强度为555MPa，抗拉强度625MPa，A50延伸率28.3％，表面布氏硬度402HBW，-20℃条件下，夏比V形冲击功分别为92J、85J、82J，其性能满足590L国家标准GB/T24186-2009技术条件。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、块合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：高温炉熔化铁水→铁水预处理→转炉冶炼→精炼→薄板坯连铸→均热→热连轧机组轧制→层流冷却→卷取→检验→打包入库；其中，
在高温炉熔化铁水过程中，通过高温冶炼炉将薄板坯熔化成高温铁水；
在铁水预处理过程中，将高温铁水先进行扒渣处理，然后进行喷吹钝化镁脱硫，接着再进行扒渣处理，扒渣率≥92％；保证高温铁水最终的[S]为0.0010％；在铁水预处理过程中，全程采用吹氩工艺，终渣碱度为3.5；
在转炉冶炼过程中，采取顶底复吹操作，全程采用吹氩工艺，在转炉终点时对[C]、[P]、[S]实行严格控制，确保转炉终点的[C]≤0.040％，确保转炉终点的[P]≤0.015％；
在精炼过程中，先通过流速为500-600NL/min的氩气对转炉冶炼后的高温铁水进行搅拌1—2min，以便化渣；送电升温时吹氩流量保持200-300NL/min；在脱硫时需增大吹氩流量；软吹时渣面裸露直径小于100mm，软吹时间>6min，确保精炼终点时的[S]<0.01％；
在薄板坯连铸过程中，中包铁水过热度控制在20～40℃，拉速控制3.7－4.0m/min；
在均热过程中，将连铸坯送入到加热炉中加热，在加热炉内的加热时间≥60min，连铸坯入炉温度≥1000℃，加热温度≥1150℃，板坯出加热炉温度1120～1150℃；
在热连轧机组轧制过程中，先将连铸坯送入进入热连轧5-7机架精轧机组，前两道次精轧压下率≥50％，后续道次精轧压下率≤15％；精轧出口温度保持在860-880℃；后将轧件进行层流冷却；
在卷取过程中，经过层流冷却后的轧件，卷取机卷取，卷取温度为600～620℃，在平整机组进行开平、精整。
2.根据权利要求1所述的通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法，其特征在于，所述精炼过程包括RH炉精和LF炉精炼，其中，在LF炉精炼过程中将N控制在50ppm以下、将O控制在35ppm以下。
3.根据权利要求1所述的通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法，其特征在于，在精炼结束后，采取Ca处理工艺来改变铁水中Al2O3夹杂物的性质，根据高温铁水中的Al含量喂入特定量的Ca线，保证Ca/Al≥0.1；在Ca处理后保证软吹氩时间>6min。
4.根据权利要求1所述的通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法，其特征在于，在均热过程后，需要对连铸坯进行高压水除磷，除磷压力≥16MPa，除磷后进入热连轧5-7机架精轧机组。
5.根据权利要求1所述的通过薄板坯连铸连轧生产汽车大梁板的方法，其特征在于，各元素的占比为：C为0.03-0.07wt％，Si为0.2-0.35wt％，Mn为1.2-1.5wt％，Nb为0.02-0.06wt％，Ti为0.015-0.04wt％，V为0.04-0.06wt％，P<0.015wt％，S<0.010wt％，其余为Fe的特种钢。
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