CN113073251A - 590MPa级厚规格高疲劳性能汽车轮辐用热轧复相钢的制造方法 - Google Patents

590MPa级厚规格高疲劳性能汽车轮辐用热轧复相钢的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种590MPa级厚规格高疲劳性能汽车轮辐用热轧复相钢的制造方法，包括以下步骤：KR脱硫、转炉冶炼、精炼、连铸、板坯检验、加热、高压水除鳞、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、检验、包装、入库。本发明实现了汽车轮辐用厚规格高强度、高疲劳性能590MPa级热轧带钢的开发。采用低碳成分，Nb+Ti复合微合金化处理；工艺方面采用控制控冷，三段式冷却，从而获得细小的铁素体+珠光体+贝氏体组织。实现了590MPa级别高强度车轮用钢的工业化生产，在国标规定的加载下，制作的车轮疲劳寿命达100万次以上。

Description

590MPa级厚规格高疲劳性能汽车轮辐用热轧复相钢的制造 方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种590MPa级厚规格高疲劳性能汽车轮辐用热轧复相钢的制造方法。
背景技术
近年来，汽车行业面临的环保问题要求日趋苛刻，传统汽车是城市大气的主要污染源之一，未来汽车技术将向安全、节能、环保和智能方向发展。随着国家节能减排政策的实施，汽车的轻量化越来越受到重视，高强度钢开发应用也越来越广泛。
高强度钢的开发在减轻汽车的重量的同时降低了油耗。汽车车轮作为轻量化的主要对象，对疲劳性能要求高。高强度复相钢具有优良的综合性能，特别是疲劳性能，可以应用于汽车车轮制造。
2019年1月8日公布的国家专利CN 109161797 A中记载了一种轻量化耐疲劳热轧双相车轮钢及其生产方法，采用低温卷取，组织为铁素体+马氏体。
2018年8月17日公布的国家专利CN 108411206A中记载了一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢及其制造方法，该专利记载的钢种级别低，厚度规格为1.4mm-2.0mm，。
2016年3月9日公布的国家专利CN 105385954 A中记载了一种10mm以上级双相钢钢带及其加工方法，该专利记载的钢种采用钢水成分中添加了Cr元素，低温卷取温度为80℃-150℃，造成卷取机负荷压力大。
2014年12月10日公布的国家专利CN 104195439 A中记载了一种厚规格热轧双相钢板及制造方法，该专利采用了前置集中层流冷却+空冷+后置超快冷冷却技术，空冷温度为700℃，卷取温度为200℃，冷却时间短，冷速大，使钢板内应力加大，同时卷取机负荷压力增大。
2015年3月4日公布的国家专利CN 104388824 A中记载了一种600MPa级的厚规格热轧轮辐用钢及其制造方法，该专利记载的钢种采用钢水中添加Cr元素，采用两段式冷却技术，卷取温度为≤350℃。
2016年8月10日公布的国家专利CN 105839004 A中记载了一种厚规格载重汽车轮辐用钢及其制备方法，该专利记载的钢种抗拉强度级别为370-490MPa，钢种级别低，厚度规格为12-18mm。
2017年5月24日公布的国家专利CN 106702274 A中记载了各向性能均匀的14.5mm厚专用汽车轮辐钢及其制造方法和应用，该专利记载钢材经过正火热处理，增加了工艺制造成本，厚度规格为14.5mm。
现有技术中，主要是针对微合金强化、相变强化的手段，对车轮钢进行强韧性能提升。没有从用户使用的角度，对疲劳性能进行考虑。
发明内容
本发明的目的在于提供一种590MPa级厚规格高疲劳性能汽车轮辐用热轧复相钢的制造方法，采用控制控冷技术，生产8-16mm厚规格热轧带钢，具有良好的综合力学性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：590MPa级厚规格高疲劳性能汽车轮辐用热轧复相钢的制造方法，包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却、卷取工序；
所述冶炼工序，控制钢中氧含量，避免钢水过氧化，并采用滑板进行挡渣出钢，严格控制出钢下渣量，进行炉外精炼，采用Ca变质处理，有效去除并球化钢中的夹杂物；
所述连铸工序，全程保护浇注，避免钢水二次氧化，铸坯低倍质量满足C类≤1.5级，中心疏松≤0.5，无中间裂纹，无表面缺陷；
所述加热工序，板坯出加热炉温度为1180-1240℃，加热时间≥180min；避免高温加热引起过厚的氧化铁皮，为减少氧化铁皮，粗轧R2采用全道次除磷，精轧入口采用双排除磷工艺，精轧机架间除磷水全开；
所述轧制工序，粗轧除鳞压力≥25MPa，采取全道次除鳞，末道次出口温度980-1060℃，精轧终轧温度800-860℃，精轧阶段采取恒速轧制，轧制速度为3.0-5.0m/s；
所述冷却工序，采用三段式冷却方式，即前段采用超快冷冷却+空冷+后段常规层流冷却，前段冷却至650-770℃，再进行空冷，空冷时间为4-10s，然后进入后段常规冷却；
所述卷取工序，卷取温度为420-520℃。
进一步地，所述复相钢的化学成分按重量百分比为：C≤0.12％，Si≤0.45％，Mn≤1.70％，P≤0.020％，S≤0.005％，Alt≥0.015％，Nb≤0.060％，Ti≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，所述复相钢钢卷厚度为8-16mm。
进一步地，所述复相钢的金相组织为细小等轴的铁素体+珠光体+贝氏体组织。
本发明主要合金元素的作用及机理：
碳：碳元素的强化作用十分明显，可以显著提高钢材的强度，但是高含量的碳元素也会显著降低钢材的韧性，特别是车轮用钢，碳含量的增加会降低钢材的冷成型及焊接性能。为保证车轮钢的综合性能，碳含量应控制在≤0.12％，优选为0.06％-0.12％。
锰：锰元素是奥氏体稳定元素，良好的脱硫剂和脱氧剂，提高钢材的淬透性。锰元素在钢中起到固溶强化的作用，细化珠光体，提高钢材的强度和硬度，不降低钢材的韧性，提高钢材力学性能的均匀性。锰元素可以扩大奥氏体相区，降低临界转变温度Ar3，推迟珠光体转变和降低贝氏体转变温度。锰含量过高，会降低钢材的成型性能，同时容易形成带状组织，严重的会是钢材出现分层现象，从而影响钢材的力学及疲劳性能。所以，锰含量控制在≤1.7％。
硅：硅元素可以溶解于铁素体中，起到固溶强化的作用，可以显著提高钢材的强度和硬度，同时又抑制了铁素体中粗大的碳化物的形成；硅含量的增加，钢材的塑性和表面质量都会下降，导致钢材表面出现红色氧化铁皮缺陷，降低除磷效果。本发明硅含量控制在≤0.45％，优选为0.05-0.15％。
磷：磷元素具有很强的固溶强化作用，使钢材的强度和硬度显著上升，但是会剧烈地降低钢材的韧性。同时磷元素具有严重的偏析倾向，影响车轮钢的综合性能。因此本发明磷含量控制在≤0.020％。
硫：硫元素作为钢种的有害元素，影响钢板的成型性能，硫化物夹杂显著影响钢材的冲击韧性及疲劳性能，因此硫元素含量应尽可能低，本发明硫元素含量控制在≤0.005％。
铌：铌元素在钢中有显著细化作用，在钢中形成NbN或者NbC为铁素体的形核提高了有利位置，钉扎晶界阻止晶界移动，提高钢材强度，同时可以明显提高热轧时的变形抗力，本发明铌元素含量控制在≤0.060％。
钛：钛是强碳化物形成元素，钛元素与碳、氮都有极强的亲和力，细化钢中组织，提高韧性及强度，有资料表明，在钢中添加微量的Ti元素，特别是在含Nb钢种添加微量的Ti，可以降低钢材的裂纹敏感性，当Ti/N略高于3.42时，可有效地减少连铸坯的横裂纹，本发明钛元素含量控制在≤0.030％
铝：铝作为钢种的脱氧剂，还可以起到细化晶粒作用，为保证钢水洁净度，含量不可过高，本发明中Al的含量控制在≥0.015％，优选为0.020～0.050％。
本发明具有以下有益效果：本发明通过微Nb、Ti处理，基于洁净炼钢工艺，配置超快冷的2050mm热连轧生产线，严格控制钢种含氧量、脱氧合金含量、软吹时间、铸坯加热温度、精轧出口温度、冷却速度和卷取温度等生产工艺参数，获得了细小的复相组织，实现了590MPa级别高强度车轮用钢的工业化生产，在国标规定的加载下，制作的车轮疲劳寿命达100万次以上。
附图说明
图1是本发明590MPa级轮辐用热轧复相钢的金相组织图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
590MPa级厚规格高疲劳性能汽车轮辐用热轧复相钢的制造方法，包括以下步骤：KR脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、高压水除鳞、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、检验、包装、入库。
在冶炼过程中，转炉冶炼的终点成分严格控制C≤0.12％，Si≤0.45％，Mn≤1.70％，P≤0.020％，S≤0.005％，Alt≥0.015％，Nb≤0.060％，Ti≤0.030％，保证钢质的纯净度、均匀性。转炉冶炼终点温度1630-1680℃，出钢时间≥4min；
LF冶炼的钢水到站温度≥1560℃，LF处理周期≥20min；
在精炼过程中，RH精炼的到站温度1605℃～1625℃，真空度≤200pa，保压时间≥12min，软吹时间≥10min。
在板坯连铸过程中，全程保护浇注，铸坯低倍质量C类≤1.5级，中心疏松≤0.5，无中间裂纹，无表面缺陷。
板坯出炉温度为1180-1240℃，加热时间≥180min；精轧終轧温度为800-860℃，所述冷却工序，采用三段式冷却方式，即前段采用超快冷冷却+空冷+后段常规层流冷却，前段冷却至650-770℃；再进行空冷，空冷时间为4-10s；然后进入后段常规冷却；所述卷取工序，卷取温度为420-520℃，得到厚度为8-16mm，屈服强度为≥330MPa，抗拉强度为580-700MPa，延伸率为≥24％的合格轮辐用钢，钢的金相组织图如图1所示。
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (4)

1.590MPa级厚规格高疲劳性能汽车轮辐用热轧复相钢的制造方法，其特征在于，包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却、卷取工序；
所述冶炼工序，控制钢中氧含量，避免钢水过氧化，并采用滑板进行挡渣出钢，严格控制出钢下渣量，进行炉外精炼，采用Ca变质处理，有效去除并球化钢中的夹杂物；
所述连铸工序，全程保护浇注，避免钢水二次氧化；
所述加热工序，板坯出加热炉温度为1180-1240℃，加热时间≥180min；
所述轧制工序，粗轧除鳞压力≥25MPa，采取全道次除鳞，末道次出口温度980-1060℃，精轧终轧轧温度800-860℃，精轧阶段采取恒速轧制，轧制速度为3.0-5.0m/s；
所述冷却工序，采用三段式冷却方式，即前段采用超快冷冷却+空冷+后段常规层流冷却，前段冷却至650-770℃，再进行空冷，空冷时间为4-10s，然后进入后段常规冷却；
所述卷取工序，卷取温度为420-520℃。
2.如权利要求1所述的590MPa级厚规格高疲劳性能汽车轮辐用热轧复相钢的制造方法，其特征在于，所述复相钢的化学成分按重量百分比为：C≤0.12％，Si≤0.45％，Mn≤1.70％，P≤0.020％，S≤0.005％，Alt≥0.015％，Nb≤0.060％，Ti≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的590MPa级厚规格高疲劳性能汽车轮辐用热轧复相钢的制造方法，其特征在于，所述复相钢钢卷厚度为8-16mm。
4.如权利要求1所述的590MPa级厚规格高疲劳性能汽车轮辐用热轧复相钢的制造方法，其特征在于，所述复相钢的金相组织包含铁素体+珠光体+贝氏体。
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