CN113025908B

CN113025908B - 一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条及其生产方法

Info

Publication number: CN113025908B
Application number: CN202110252853.4A
Authority: CN
Inventors: 宋强; 龚志翔; 于同仁; 高振波; 完颜卫国; 彭进明; 柯鹏; 吴建曦; 丁新军
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2041-03-09
Also published as: CN113025908A

Abstract

本发明公开了一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条及其生产方法，属于冶金技术领域。本发明的热轧盘条成分按重量百分比为：C 0.02％～0.06％、Si 0.020％～0.040％、Mn0.25％～0.40％、Cr 0.03％～0.12％、B 0.0010～0.0020％、Alt 0.020％～0.060％、P≤0.020％、S≤0.025％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。本发明生产的汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条具有优良的力学性能、工艺性能，满足汽车安全带扭力杆安全可靠、性能稳定的要求，适用于制作汽车安全带扭力杆。

Description

一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条及其生产方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，更具体地说是一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条及其生产方法。

背景技术

车辆安全带是用于保证乘客以及驾驶员在车身受到猛烈撞击时，防止乘客被安全气囊弹出时伤害的装置。由于汽车在高速行驶或紧急制动时，会产生巨大的惯性力。安全带的约束作用会对驾乘人员产生很大的挤压，有可能造成人员体表淤伤、内脏或骨骼受伤，汽车安全带限力扭杆可以有效防止或减轻了人体二次碰撞的伤害，降低了人体肩部、头部和胸部的受力。汽车安全带限力扭杆是汽车安全带的重要部件，扭力杆的扭矩须稳定、波动小，因此对其材料的成分、组织、夹杂、力学性能及其稳定性提出高要求，以保证扭力杆安全可靠。

经检索，如，中国专利申请号为：CN201210445415.0，申请日为：2012年11月8日的发明专利，公开了一种有关汽车安全带的限力扭杆，限力扭杆材料组成的化学成分按重量百分比配制如下：C：0.01～0.10wt％；Si：0.02～0.04wt％；Mn：0.15～0.25wt％；Al：0.25～0.50wt％；P：0.005～0.015wt％；S：0.005～0.015wt％；Cu：0.15～0.20wt％；Ti：0.04～0.06wt％；Nb：0.01-0.03wt％；其余为Fe。该发明要求钢中加入Cu、Ti、Nb贵重合金元素以及加入0.25～0.50wt％的Al元素，这种成分设计不仅增加成本，而且对汽车安全带扭力杆产品组织、性能稳定性不利；而且该发明没有说明用于生产汽车安全带扭力杆材料的生产方法。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有的汽车安全带扭力杆产品组织、性能稳定性不好以及成本较高等问题，本发明设计了一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条及其生产方法，生产的汽车安全带扭力杆具有优良的力学性能和工艺性能，满足汽车安全带扭力杆安全、可靠、性能稳定的要求，适用于制作汽车安全带扭力杆。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条，其特征在于：热轧盘条成分按重量百分比为：C 0.02％～0.06％、Si 0.020％～0.040％、Mn 0.25％～0.40％、Cr 0.03％～0.12％、B 0.0010～0.0020％、Alt 0.020％～0.060％、P≤0.020％、S≤0.025％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。

C：C是钢中最基本有效的强化和淬透性元素。但随着其含量增大，延展性降低。C含量控制在0.02％～0.06％。

Si：Si是钢中强化的重要元素，通过固溶作用提高钢的强硬度，同时提高钢的变形抗力。为合理控制钢的强度，Si含量控制≤0.10％。

Mn：Mn和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，但高含量的Mn会降低钢的塑性、且易造成偏析。Mn含量控制在0.25％～0.40％。

Cr：Cr与C能形成稳定的化合物，阻止C或杂质的偏聚，提高盘条力学性能的稳定性，保证扭力杆安全性能。Cr含量控制在0.03％～0.12％。

B：加入B能够改善钢晶粒度稳定性，减小盘条力学性能的波动，提升扭力杆安全性。B含量控制在0.0010％～0.0020％。

P：P在钢中属有害元素，P是具有强烈偏析倾向的元素，通常还引起硫和锰的共同偏聚，对产品组织和性能的均匀性有害。P含量≤0.025％。

S：S在钢中属有害元素，S含量≤0.025％。

AI：AI有效改善钢的冷镦性能，还起到细化晶粒作用。Alt含量控制在0.02％～0.06％。

进一步的技术方案，热轧盘条中非金属夹杂物级别：A类≤0.5、B类≤1.5、C类≤0.5、D类≤1.0、DS类≤1.5，钢中非金属夹杂物对扭力杆安全性至关重要，需要严格控制。

进一步的技术方案，热轧盘条的抗拉强度为310～350MPa、延伸率≥40％和面缩率≥75％。

进一步的技术方案，热轧盘条的金相组织为铁素体和少量的珠光体。

进一步的技术方案，热轧盘条的表面质量为：总脱碳层≤0.5D％，完全脱碳层为0，适用于制作汽车安全带扭力杆。

一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条的生产方法，其特征在于：包括如下生产工艺：电弧炉或转炉冶炼→LF炉精炼→连铸150×150方坯→方坯加热→高速线材轧机轧制→冷却→线材→退火→酸洗、磷化→拉拔定径→成品。

进一步的技术方案，加热炉均热温度控制在1100～1180℃之间，开轧温度控制在990～1050℃之间，减定径温度控制在880～920℃之间，吐丝温度控制在860～900℃之间。

进一步的技术方案，所述轧制成的钢热轧盘条进行冷却处理时，采用斯太尔摩冷却线进行冷却，冷却速度控制0.5～2.0℃/秒，缓冷770～785秒进行风冷，风冷后集卷打捆。

进一步的技术方案，热轧盘条在650～700℃保温10～12小时退火，自然冷却，为制作汽车安全带扭力杆做好组织性能准备。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条，Cr与C能形成稳定的化合物，阻止C或杂质的偏聚，提高盘条力学性能的稳定性，保证扭力杆安全性能；且加入B能够改善钢晶粒度稳定性，减小盘条力学性能的波动，进一步提升扭力杆安全性。

(2)本发明的一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条，盘条的抗拉强度为310～350MPa、延伸率≥40％、面缩率≥75％，获得的金相组织主要为铁素体和少量的珠光体，总脱碳层≤0.5D％、完全脱碳层为0，产品力学性能优良，综合性能优异，改善和提高了产品质量。

(3)本发明的一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条，热轧盘条的钢中非金属夹杂物级别均符合要求，适用于制作汽车安全带扭力杆。

附图说明

图1为本发明汽车安全带扭力杆热轧盘条的金相组织示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条及其生产方法，采用的化学组成成分(重量％)为：C 0.02％～0.06％、Si 0.020％～0.040％、Mn 0.25％～0.40％、Cr0.03％～0.12％、B 0.0010～0.0020％、Alt 0.020％～0.060％、P≤0.020％、S≤0.025％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。

本实施例中热轧盘条主要元素的作用：

C：C是钢中最基本有效的强化和淬透性元素。但随着其含量增大，延展性降低，因此，将C含量控制在0.02％～0.06％。

Mn：Mn和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，但高含量的Mn会降低钢的塑性、且易造成偏析，因此，Mn的含量控制在0.25％～0.40％。

Cr：Cr与C能形成稳定的化合物，为阻止C或杂质的偏聚，提高盘条力学性能的稳定性，保证扭力杆安全性能，将Cr含量控制在0.03％～0.12％。

B：加入B能够改善钢晶粒度稳定性，减小盘条力学性能的波动，提升扭力杆安全性，因此，B含量控制在0.0010％～0.0020％。

P：P在钢中属有害元素，P是具有强烈偏析倾向的元素，通常还引起硫和锰的共同偏聚，对产品组织和性能的均匀性有害，因此，P含量≤0.025％。

S：S在钢中属有害元素，S含量≤0.025％。

AI：AI有效改善钢的冷镦性能，还起到细化晶粒作用，Alt含量控制在0.02％～0.06％。

汽车安全带扭力杆用冷镦钢采用的生产工艺步骤为：电弧炉或转炉冶炼→LF炉精炼→连铸150×150方坯→方坯加热→高速线材轧机轧制→斯太尔摩冷却线缓慢冷却→线材→退火→酸洗、磷化→拉拔定径→成品。

其中，加热炉均热温度控制在1100～1180℃之间，开轧温度控制在990～1050℃之间，减定径温度控制在880～920℃之间，吐丝温度控制在860～900℃之间，斯太尔摩冷却线冷却速度控制0.5～2.0℃/秒，缓冷770～785秒进行风冷，风冷后完成集卷打捆。热轧盘条须在650～700℃保温10～12小时退火，进行空冷，为制作汽车安全带扭力杆做好组织性能准备。经过上述工艺步骤使产品获得优良的综合性能，满足了汽车安全带扭力杆生产制作要求。

利用上述钢水化学成分表中给出化学成分含量，选取不同的元素含量通过上述步骤制作出多个钢材，分别进行检验，首先通过图1观察钢材的金相组织，本发明盘条的金相组织主要为铁素体和少量的珠光体，且组织均匀分布。并且对制作出来的钢种选取试验试样4组，如下表所示，对每一组分别检验通过上述步骤制作出来的钢材是否符合要求：

表1本发明实施例化学成分(％)及夹杂物级别

由于钢厂中钢材是批量生产的，因此每个实施例中选择其中的两个试样进行性能测试，测试的性能参数如下表：

表2本发明实施例性能参数

由上表实验数据说明：

1)本发明的一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条在成分设计上加入了0.03％～0.12％Cr和0.0010～0.0020％B，Cr与C能形成稳定的化合物，能够阻止C或杂质的偏聚，提高盘条力学性能的稳定性，保证扭力杆安全性能；加入B能够改善钢晶粒度稳定性，减小盘条力学性能的波动，提升扭力杆安全性能。

2)按照如上方法生产的盘条，在力学性能中，抗拉强度为310～350MPa、延伸率≥40％、面缩率≥75％，获得的金相组织主要为铁素体和少量的珠光体，总脱碳层≤0.5D％、完全脱碳层为0，适用于制作汽车安全带扭力杆。

3)钢中非金属夹杂物对扭力杆安全性至关重要，因此需要严格控制钢中非金属夹杂物级别：A类≤0.5、B类≤1.5、C类≤0.5、D类≤1.0、DS类≤1.5。由上表可见，上述盘条的钢中非金属夹杂物级别均符合要求，适用于制作汽车安全带扭力杆。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条，其特征在于：热轧盘条成分按重量百分比为：C 0.02％～0.06％、Si 0.020％～0.040％、Mn 0.25％～0.40％、Cr 0.03％～0.12％、B 0.0010～0.0020％、Alt 0.020％～0.060％、P≤0.020％、S≤0.025％，其余为Fe和其它不可避免的杂质；热轧盘条的抗拉强度为310～350MPa、延伸率≥40％和面缩率≥75％；包括如下生产工艺：电弧炉或转炉冶炼→LF炉精炼→连铸150×150方坯→方坯加热→高速线材轧机轧制→冷却→线材→退火→酸洗、磷化→拉拔定径→成品；

所述冷镦钢热轧盘条的生产工艺中，加热炉均热温度控制在1100～1180℃之间，开轧温度控制在990～1050℃之间，减定径温度控制在880～920℃之间，吐丝温度控制在860～900℃之间；轧制成的钢热轧盘条进行冷却处理时，采用斯太尔摩冷却线进行冷却，冷却速度控制0.5～2.0℃/秒，缓冷770～785秒进行风冷，风冷后集卷打捆；热轧盘条在650～700℃保温10～12小时退火，自然冷却。

2.根据权利要求1所述的一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条，其特征在于：热轧盘条中非金属夹杂物级别：A类≤0.5、B类≤1.5、C类≤0.5、D类≤1.0、DS类≤1.5。

3.根据权利要求1所述的一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条，其特征在于：热轧盘条的表面质量为：总脱碳层≤0.5D％，完全脱碳层为0。

4.根据权利要求2所述的一种汽车安全带扭力杆用冷镦钢热轧盘条，其特征在于：热轧盘条的金相组织为铁素体和少量的珠光体。