CN112962032A - 一种超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板及其生产方法，所述热轧板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.04～0.07%，Si：≤0.10%，Mn：1.50～1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.20‑0.30%，Nb：0.050～0.065%，Ti：0.015～0.025%，V：0.025～0.035%，Alt：0.020～0.040%，余量为Fe及不可避免的杂质元素；所述生产方法包括冶炼精炼，连铸热送，控制轧制和控制冷却。本发明提供的热轧板抗拉强度≥900MPa，屈服强度≥800MPa，延伸率≥16%，同时还具有良好的低温冲击性及耐腐蚀性能。

Description

一种超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板及其生产方法。
背景技术
随着科技的发展，对钢铁材料的强度、塑性和韧性、服役性能等综合性能的要求越来越高，高强度可以实现轻量化，高塑韧性可以提高能量吸收能力，有效抵抗冲击破坏，高服役性能可能提高环境适应性，因此高性能化是钢铁材料发展的始终主题。传动轴管是汽车传动系统中传递动力的重要部件，提高传动轴管用钢的质量对于提高汽车制造、汽车销售的竞争力具有重要意义。一般传动轴管是通过热轧板弯曲成管后焊接而成，且传动轴管内表面与润滑油接触，外表面与外界（大气、水、雾）接触，同时汽车在不同地形和不同温度环境下行驶，故要求具有良好的焊接性、耐蚀性和抗冲击能力。相关资料表明，汽车质量减小10%便可节约6-8%左右的燃油，在安全前提下追求汽车轻量化成为汽车行业的发展趋势，而采用超高强钢可以减量化使用材料、促进零部件的轻量化，即可使传动轴管壁厚变薄，实现汽车传动轴管的轻量化。
目前国内传动轴用电焊钢管行业标准最高到CZ550（屈服强度≥550MPa）；有部分钢铁企业开发出汽车传动轴管用热轧钢带750QZR（抗拉强度≥750MPa），但采用高含量Nb、Ti和Mn成分，并添加稀土等战略元素，成本高，同时采用铁水预处理、LF+RH双联精炼等造成生产工艺和控制复杂；也有企业开发了屈服强度900MPa以上的高强高塑韧性钢板，含有Cr、Ni、Mo、Nb、V、Ti和B等元素，成本高且需要进行回火热处理等；国外如美国、德国、日本等国家也仅对屈服强度700MPa以下高强度汽车传动轴管的成型技术和焊接技术进行研究。因此，研制一种高强高性能汽车传动轴管用热轧板成为钢铁企业和汽车制造企业亟待解决的问题，同时也是实现以薄代厚实现减量化的需要。
发明内容
针对现有技术中汽车传动轴管用热轧板存在强度低、耐蚀性不强、成本较高、制备工艺较复杂、焊接质量较差、抗冲击能力较低、生产周期长等问题，本发明提供了一种超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板及其生产方法。
本发明提供一种超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板，钢板的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.04～0.07%，Si：≤0.10%，Mn：1.50～1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.20-0.30%，Nb：0.050～0.065%，Ti：0.015～0.025%，V：0.025～0.035%，Alt：0.020～0.040%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
本发明还提供了一种上述超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板生产方法，其包括如下步骤：
1）冶炼精炼，使用转炉和精炼炉对原料进行冶炼和精炼，得到合格钢水；
2）连铸热送，将所述步骤1）得到的钢水浇注成合格的连铸坯，并热送到加热炉，热送温度≥750℃；
3）控制轧制，采用5道次可逆粗轧和7道次精轧，精轧终轧温度为780-840℃；
4）控制冷却，采用前段快速层流冷却，冷却速率为36-50℃/s，卷取温度为400-600℃，随后采用缓冷坑缓冷，冷却速率15-25℃/h。
本发明的发明原理为：
本发明采用低碳的铌、钒、钛复合微合金化锰铬系成分体系；利用锰的固溶强化、铌的细晶强化、钒的析出强化来保证钢板获得超高强度；利用铬提高钢的钝化膜修复能力来保证耐蚀性；利用钛易与O、N、S反应改善钢水洁净度来提高钢板的成型性和抗冲击能力；利用适当降低碳、锰含量达到降低焊接碳当量和低成本，并结合钛的活泼性来提高焊接性；磷和硫控制在适当水平可保证钢板内部质量；适量的酸溶铝可降低氧含量同时提高连铸可浇性。
本发明在冶炼过程中依次使用转炉和精炼炉对原料进行冶炼，起到保证合金成分均匀化和温度均匀化的作用，同时提高了钢水洁净度，获得合格钢水；连铸采用热送工艺，热送温度≥750℃可避免钢坯珠光体相变提高连铸坯质量，同时不用堆垛缓冷和占用板坯库，缩短生产周期和降低能源消耗；控制轧制采用5道次可逆粗轧和7道次精轧是为了保证各道次足够的压缩比，提高钢板致密度来改善综合性能，同时5+7道次的组合便于调整各道次轧制负荷，利于轧制过程的板形调整，为获得板形良好的热轧板提供操作空间和时间；采用较低的精轧终轧温度780-840℃，可发挥Nb细化晶粒作用，降低奥氏体晶粒尺寸，同时达到降低开轧温度节省能源；控制冷却，采用前段快速层流冷却，冷却速率为36-50℃/s，可获得高的过冷度，实现锰的固溶强化和防止钒、钛、铌的化合物快速长大，配合低的卷取温度为400-600℃，可获得细小弥散析出的钒化物等第二相粒子，发挥析出强化作用；采用缓冷坑缓冷，冷却速率15-25℃/h，可实现铁素体回复和显微组织熟化，提高伸长率，获得良好的成型性和抗冲击能力。
本发明的有益效果在于：采用本发明提供的生产方法制备的超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板的抗拉强度≥900MPa，屈服强度≥800MPa，延伸率≥16%，同时还具有良好的低温冲击性及耐腐蚀性能，-40℃时V型缺口冲击功(J)在150J以上，耐大气腐蚀性指数（I）由低合金钢的0.5提升到2.0-4.5。
附图说明
图1为实施例1生产的超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板的微观组织图；
图2为实施例6生产的超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板的微观组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板厚度10mm、宽度1250mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.04%，Si：0.10%，Mn：1.50%，P：0.014%，S：0.005%，Cr：0.30%，Nb：0.064%，Ti：0.025%，V：0.035%，Alt：0.040%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板生产方法，包括如下步骤：
1）冶炼精炼，使用转炉和精炼炉对原料进行冶炼和精炼，得到合格钢水；
2）连铸热送，将所述步骤1）得到的钢水浇注成合格的连铸坯，并热送到加热炉，热送温度760℃；
3）控制轧制，采用5道次可逆粗轧和7道次精轧，精轧终轧温度为840℃。
4）控制冷却，采用前段快速层流冷却，冷却速率为36℃/s，卷取温度为600℃，随后采用缓冷坑缓冷，冷却速率15℃/h。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板组织为铁素体+贝氏体，微观组织图见图1。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板力学性能见表1。
实施例2
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板厚度8mm、宽度1340mm，其钢板的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.05%，Si：0.05%，Mn：1.56%，P：0.012%，S：0.003%，Cr：0.26%，Nb：0.060%，Ti：0.020%，V：0.030%，Alt：0.020%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板生产方法，其包括如下步骤：
1）冶炼精炼，使用转炉和精炼炉对原料进行冶炼和精炼，得到合格钢水；
2）连铸热送，将所述步骤1）得到的钢水浇注成合格的连铸坯，并热送到加热炉，热送温度800℃；
3）控制轧制，采用5道次可逆粗轧和7道次精轧，精轧终轧温度为820℃。
4）控制冷却，采用前段快速层流冷却，冷却速率为43℃/s，卷取温度为530℃，随后采用缓冷坑缓冷，冷却速率22℃/h。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板组织为铁素体+贝氏体。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板力学性能见表1。
实施例3
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板厚度5mm、宽度1420mm，其化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.07%，Si：0.08%，Mn：1.53%，P：0.013%，S：0.002%，Cr：0.23%，Nb：0.055%，Ti：0.015%，V：0.025%，Alt：0.034%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板生产方法，其包括如下步骤：
1）冶炼精炼，使用转炉和精炼炉对原料进行冶炼和精炼，得到合格钢水；
2）连铸热送，将所述步骤1）得到的钢水浇注成合格的连铸坯，并热送到加热炉，热送温度850℃；
3）控制轧制，采用5道次可逆粗轧和7道次精轧，精轧终轧温度为780℃。
4）控制冷却，采用前段快速层流冷却，冷却速率为49℃/s，卷取温度为400℃，随后采用缓冷坑缓冷，冷却速率25℃/h。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板组织为铁素体+贝氏体。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板力学性能见表1。
实施例4
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板厚度3mm、宽度1500mm，其化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.04%，Si：0.02%，Mn：1.50%，P：0.010%，S：0.002%，Cr：0.20%，Nb：0.050%，Ti：0.016%，V：0.026%，Alt：0.021%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板生产方法，其包括如下步骤：
1）冶炼精炼，使用转炉和精炼炉对原料进行冶炼和精炼，得到合格钢水；
2）连铸热送，将所述步骤1）得到的钢水浇注成合格的连铸坯，并热送到加热炉，热送温度760℃；
3）控制轧制，采用5道次可逆粗轧和7道次精轧，精轧终轧温度为800℃。
4）控制冷却，采用前段快速层流冷却，冷却速率为50℃/s，卷取温度为450℃，随后采用缓冷坑缓冷，冷却速率20℃/h。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板组织为铁素体+贝氏体。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板力学性能见表1。
实施例5
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板厚度2.5mm、宽度1290mm，其钢板的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.06%，Si：0.04%，Mn：1.52%，P：0.015%，S：0.004%，Cr：0.25%，Nb：0.065%，Ti：0.022%，V：0.033%，Alt：0.028%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板生产方法，其包括如下步骤：
1）冶炼精炼，使用转炉和精炼炉对原料进行冶炼和精炼，得到合格钢水；
2）连铸热送，将所述步骤1）得到的钢水浇注成合格的连铸坯，并热送到加热炉，热送温度900℃；
3）控制轧制，采用5道次可逆粗轧和7道次精轧，精轧终轧温度为790℃。
4）控制冷却，采用前段快速层流冷却，冷却速率为40℃/s，卷取温度为500℃，随后采用缓冷坑缓冷，冷却速率18℃/h。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板组织为铁素体+贝氏体。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板力学性能见表1。
实施例6
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板厚度1.8mm、宽度1600mm，其化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.05%，Si：0.06%，Mn：1.58%，P：0.008%，S：0.003%，Cr：0.28%，Nb：0.062%，Ti：0.024%，V：0.028%，Alt：0.037%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板生产方法，其包括如下步骤：
1）冶炼精炼，使用转炉和精炼炉对原料进行冶炼和精炼，得到合格钢水；
2）连铸热送，将所述步骤1）得到的钢水浇注成合格的连铸坯，并热送到加热炉，热送温度820℃；
3）控制轧制，采用5道次可逆粗轧和7道次精轧，精轧终轧温度为830℃。
4）控制冷却，采用前段快速层流冷却，冷却速率为45℃/s，卷取温度为580℃，随后采用缓冷坑缓冷，冷却速率24℃/h。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板组织为铁素体+贝氏体，微观组织图见图2。
本实施例超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板力学性能见表1。
表1 实施例1-6热压板性能检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002
由表1可知，上述实施例1-6中的超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板具有良好的力学强度及塑性匹配。
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 (3)

1.一种超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板，其特征在于，所述超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.04～0.07%，Si：≤0.10%，Mn：1.50～1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.20-0.30%，Nb：0.050～0.065%，Ti：0.015～0.025%，V：0.025～0.035%，Alt：0.020～0.040%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板，其特征在于，所述热轧板抗拉强度≥900MPa，屈服强度≥800MPa，延伸率≥16%。
3.基于权利要求1-2任意一项所述的一种超高强耐蚀汽车传动轴管用热轧板的生产方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1）冶炼精炼：使用转炉和精炼炉对原料进行冶炼和精炼，得到合格钢水；
2）连铸热送：将所述步骤1）得到的钢水浇注成合格的连铸坯，并热送到加热炉，热送温度≥750℃；
3）控制轧制，采用5道次可逆粗轧和7道次精轧，精轧终轧温度为780-840℃；
4）控制冷却，采用前段快速层流冷却，冷却速率36-50℃/s，卷取温度为400-600℃，随后采用缓冷坑缓冷，冷却速率15-25℃/h。
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