CN114085940A - 一种稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢的生产方法,钢坯冶炼过程中需加入Ce‑Fe合金，并优化调整钢水成分和工艺，本明制备的3.0～10.0mm 610MPa稀土微合金化大梁用钢钢带屈服强度分布在550MPa～600MPa之间，抗拉强度分布在630MPa～660MPa之间，延伸率分布在23～26之间，180度冷弯均合格，产品金相组织为铁素体和少量珠光体，铁素体具有不规则块状和针状两中类型，珠光体点状均匀分布在铁素体基体或晶界上。
Description
技术领域
本发明涉及稀土大梁钢生产技术领域，尤其涉及一种稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢的生产方法。
背景技术
抗拉强度610MPa级大梁钢强度适中且生产技术成熟，在汽车工业中被广泛应用，主要用于制造商用车大梁部件。张秀飞等人(包钢高强度汽车大梁钢BT610L开发)依托包钢2250mm热轧生产线采用低碳、低硫、低磷和添加微合金元素铌和钛的炼钢工艺，通过细晶强化、析出强化和位错强化成功开发出力学性能满足BG560-2014标准要求的BT610L，其金相组织主基本为不规则块状铁素体。王海燕等人(汽车大梁用钢AG610L合金减量化研究及应用)依托安钢1780mm热轧生产线，采用低C+Nb+Ti的成分设计，出炉温度控制在1220～1280℃，卷取温度控制在600℃左右成功研制出低成本AG610L，其金相组织为不规则块状铁素体和少量珠光体。邹秋兰(一种600MPa级别汽车大梁用热轧钢带的生产方法)利用新钢1580mm热轧生产线，采用低C+Nb+Ti的成分设计，使用大压下轧制工艺，终轧温度控制在860～880℃，卷取温度控制在600～620℃，成功开发出610L，其金相组织为不规则块状铁素体和珠光体，珠光体呈带状分布。抗拉强度610MPa级大梁钢产品目前基本均采用低C+Nb+Ti的成分设计，金相组织基本为块状铁素体和少量珠光体，部分产品的珠光体在厚度1/2位置呈带状分布。
相对于传统的块状铁素体—珠光体组织，以针状铁素体为主的混合组织具有较高的强度和优良的冲击韧性，这源于针状铁素体具有较小的等效晶粒尺寸和许多细小的弥散析出相以及高密度位错从而可强烈地阻碍裂纹萌生和扩展。另外，传统工艺下的610L大梁钢容易产生中心偏析带状珠光体组织。带状珠光体塑性差在变形中容易造成应力集中从而导致材料开裂失效。如徐礼玲(BM510L汽车大梁钢板冷弯开裂的显微分析)研究认为钢中偏析带状珠光体组织是导致BM510L产品90°折弯开裂的主要原因。
大梁是车体结构中重要的承重部件，且频繁承受冲击、扭曲、惯性等作用。为提高汽车承重能力和为确保车辆载重行驶安全，610MPa级大梁钢必须具备优良的强韧性，而最有效的方法就是获得针状铁素体和消除中心偏析带状组织。为获得性能优良的针状体铁素体，通常在钢中加入昂贵的Cr、Mo、Ni等合金元素，这导致产品生产成本增加。我国稀土资源丰富市场价格便宜，稀土在钢中的作用也得到充分研究，利用稀土微合金作用改变组织形貌提升产品强韧性将成为来发展的一个新方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢的生产方法，利用稀土合金化作用获得针状铁素组织和改善偏析带状珠光体组织，从而提高产品综合性能。为大梁钢及其他高强产品未来发展提供了一个新方向。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢的生产方法，包括如下步骤：
S1：KR脱硫处理采用深脱硫操作，脱硫结束时铁水中硫含量要≤0.001％，铁水罐表面炉渣扒除比例≥95％；
S2：转炉冶炼终点成分碳含量控制需0.04％～0.06％，转炉终点需一次命中目标成分，杜绝转炉终点采用点吹操作控制，转炉出钢温度控制1620℃～1660℃，转炉出钢开始、结束采用滑板挡渣操作，杜绝转炉炉渣下入钢包内；
S3：LF加热过程需调节除尘风机转速，保证LF精炼加热过程中烟罩内压力处于微正压，避免外界空气进入烟罩与钢水接触；LF离位保证钢水中S含量≤0.005％；LF精炼处理结束进行钙处理，钙处理过程喂入高钙线200～300m，钙处理过程喂丝速度控制在3m/s～3.5m/s；钙处理后加入Ce-Fe合金，加入稀土合金后进行软吹，软吹时间保证8分钟以上；
S4：铸机浇注过程中包全程采用氩气保护，大包浇注过程开启下渣检测设备，大包浇注结束时杜绝大包渣流入中包；铸机浇注过程采用恒拉速控制，根据不同浇注断面拉速设置范围1.1m/min～1.6m/min；中包浇注过热度控制在20℃～35℃；
S5：板坯使用热装工艺，在炉时间控制在180-240min，均热温度控制在30-60min，出炉温度控制在1170-1230℃；
S6：轧制包括粗轧和精轧，所述粗轧采用2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧；所述精轧的开轧温度控制在≤1080℃，所述精轧的终轧温度控制在860～880℃；
S7：冷却采用层流连续式冷却设备，冷却代码设置11模式，为上、下段冷却喷嘴均为隔一开一，卷取温度为590～620℃。
进一步的，钢水熔炼成分为0.06-0.08％的C，0.03-0.10％的Si，1.45-1.65％的Mn，小于等于0.015％的P，小于等于0.005％的S，0.027～0.037％的Nb，0.050～0.060％的Ti，0.020～0.040％的Alt，0.0010～0.0030％的Ca，0.0010-0.0050％的Ce，其余为铁元素及不可避免的杂质。
进一步的，Ce质量百分比占所加Ce-Fe合金的10～30％，所加Ce-Fe合金中氧含量小于等于20ppm。
进一步的，本明制备的3.0～10.0mm610MPa稀土微合金化大梁用钢钢带屈服强度分布在550MPa～600MPa之间，抗拉强度分布在630MPa～660MPa之间，延伸率分布在23～26％之间。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明提供了的一种稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢带的制造方法，通过添加稀土元素使产品获得了强韧性良好的针状铁素体组织，同时偏析珠光体带状组织缺陷也得到了改善。
本明的3.0～10.0mm610L稀土微合金化大梁用钢钢带屈服强度分布在550MPa～600MPa之间，抗拉强度分布在630MPa～660MPa之间，延伸率分布在23～26之间，180度冷弯均合格，产品金相组织为铁素体和少量珠光体，铁素体具有不规则块状和针状两中类型，珠光体点状均匀分布在铁素体基体或晶界上。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为大梁钢未添加稀土元素的显微组织示意图；
图2为实施例1显微组织示意图(15ppmCe)；
图3为实施例2显微组织示意图(18ppmCe)。
具体实施方式
以下实施例用于具体说明本发明内容，这些实施例仅为本发明内容的一般描述，并不对本发明内容进行限制。
实施例1
本实施例稀土处理抗拉强度610MPa级汽车大梁钢的厚度规格为7.8mm，其化学成分及质量百分数含量为：C：0.072％，Si：0.082％，Mn：1.51％，P：0.013％，S：0.003％，Alt：0.039％，Nb：0.036％，Ti：0.060％，Ce：0.0015％，余量为Fe及不可避免杂质。
其生产工艺包括冶炼、板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控制冷却、卷取工序。各工序具体步骤如下所述：
1)冶炼连铸工序：将铁水进行脱硫预处理，脱硫KR离站铁水S含量为0.001％，铁水温度为1325℃。采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程底吹操作，转炉出钢温度1625℃，出钢碳含量0.03％，出钢过程进行脱氧合金化处理，出钢采用挡渣操作。然后将转炉冶炼后的钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度为1528℃，LF精炼造渣脱氧、脱硫，并调整成分和温度，LF精炼处理结束进行钙处理，钙处理过程喂入高钙线200～300m，钙处理过程喂丝速度控制在3m/s～3.5m/s。钙处理后加入30kg的Ce-Fe合金，加入稀土合金后进行软吹，软吹时间保证8分钟以上。
2)板坯加热工序：使用热装工艺，板坯入炉温度为457℃，预热温度为878℃，一加温度为1078℃，二加温度为1196℃，在1200℃保温32min以保证合金元素充分固溶。
3)控制轧制工序：粗轧采用3+5模式，中间坯厚度控制为43.5mm，精轧终轧温度控制为884℃。
4)控制冷却工序：采用前段集中冷却，卷取温度控制为585℃。
本实施例稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢力学性能见表1。
本实施例稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢的显微组织见图2。
实施例2
本实施例稀土处理抗拉强度610MPa级汽车大梁钢的厚度规格为5.8mm，其化学成分及质量百分数含量为：C：0.067％，Si：0.085％，Mn：1.51％，P：0.014％，S：0.002％，Alt：0.028％，Nb：0.037％，Ti：0.050％，Ce：0.0018％，余量为Fe及不可避免杂质。
其生产工艺包括冶炼、板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控制冷却、卷取工序。各工序具体步骤如下所述：
1)冶炼连铸工序：将铁水进行脱硫预处理，脱硫KR离站铁水S含量为0.001％，铁水温度为1325℃。采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程底吹操作，转炉出钢温度1630℃，出钢碳含量0.04％，出钢过程进行脱氧合金化处理，出钢采用挡渣操作。然后将转炉冶炼后的钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度1558℃，LF精炼造渣脱氧、脱硫，并调整成分和温度，LF精炼处理结束进行钙处理，钙处理过程喂入高钙线200～300m，钙处理过程喂丝速度控制在3m/s～3.5m/s；钙处理后加入30kg的Ce-Fe合金，加入稀土合金后软吹，软吹时间保证8分钟。
2)板坯加热工序：使用热装工艺，板坯入炉温度为385℃，预热温度为883℃，一加温度为1091℃，二加温度为1188℃，在1192℃保温32min确保合金元素充分固溶。
3)控制轧制工序：粗轧采用3+5模式，中间坯厚度控制为43.5mm，精轧终轧温度控制为885℃。
4)控制冷却工序：采用前段集中冷却，卷取温度控制为586℃。
本实施例稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢力学性能见表1。
本实施例稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢的显微组织见图3。
表1未加稀土与加稀土Ce抗拉强度610MPa级大梁钢力学性能
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：KR脱硫处理采用深脱硫操作，脱硫结束时铁水中硫含量要≤0.001％，铁水罐表面炉渣扒除比例≥95％；
S2：转炉冶炼终点成分碳含量控制需0.04％～0.06％，转炉终点需一次命中目标成分，杜绝转炉终点采用点吹操作控制，转炉出钢温度控制1620℃～1660℃，转炉出钢开始、结束采用滑板挡渣操作，杜绝转炉炉渣下入钢包内；
S3：LF加热过程需调节除尘风机转速，保证LF精炼加热过程中烟罩内压力处于微正压，避免外界空气进入烟罩与钢水接触；LF离位保证钢水中S含量≤0.005％；LF精炼处理结束进行钙处理，钙处理过程喂入高钙线200～300m，钙处理过程喂丝速度控制在3m/s～3.5m/s；钙处理后加入Ce-Fe合金，加入稀土合金后进行软吹，软吹时间保证8分钟以上；
S4：铸机浇注过程中包全程采用氩气保护，大包浇注过程开启下渣检测设备，大包浇注结束时杜绝大包渣流入中包；铸机浇注过程采用恒拉速控制，根据不同浇注断面拉速设置范围1.1m/min～1.6m/min；中包浇注过热度控制在20℃～35℃；
S5：板坯使用热装工艺，在炉时间控制在180-240min，均热温度控制在30-60min，出炉温度控制在1170-1230℃；
S6：轧制包括粗轧和精轧，所述粗轧采用2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧；所述精轧的开轧温度控制在≤1080℃，所述精轧的终轧温度控制在860～880℃；
S7：冷却采用层流连续式冷却设备，冷却代码设置11模式，为上、下段冷却喷嘴均为隔一开一，卷取温度为590～620℃。
2.根据权利要求1所述的稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢的生产方法，其特征在于：钢水熔炼成分为0.06-0.08％的C，0.03-0.10％的Si，1.45-1.65％的Mn，小于等于0.015％的P，小于等于0.005％的S，0.027～0.037％的Nb，0.050～0.060％的Ti，0.020～0.040％的Alt，0.0010～0.0030％的Ca，0.0010-0.0050％的Ce，其余为铁元素及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢的生产方法，其特征在于：Ce质量百分比占所加Ce-Fe合金的10～30％，所加Ce-Fe合金中氧含量小于等于20ppm。
4.根据权利要求1所述的稀土处理抗拉强度610MPa级大梁钢的生产方法，其特征在于：制备的3.0～10.0mm 610MPa稀土微合金化大梁用钢钢带屈服强度分布在550MPa～600MPa之间，抗拉强度分布在630MPa～660MPa之间，延伸率分布在23～26％之间。
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