CN114480973B - 一种超宽规格800MPa级热轧大梁钢及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超宽规格800MPa级热轧大梁钢及其生产工艺，属于合金领域。一种超宽规格800MPa级热轧大梁钢，所述热轧大梁钢的合金组分为：C：0.06～0.08％，Si：0.07～0.17％，Mn：1.45～1.60％，Alt：0.015～0.060％，Nb：0.025～0.04％，Ti：0.08～0.10％，P不大于0.015％，S不大于0.002％，N不大于0.050％，O不大于0.0030％，碳当量CE＜0.40％，余量为Fe及不可避免杂质。通过本发明所述工艺生产的大梁钢，实现了整车的轻量化并降低了燃耗，同时超宽规格1820mm也很大程度上减少焊接面积，提高车的整体性，社会效益显著。

Description

一种超宽规格800MPa级热轧大梁钢及其生产工艺
技术领域
本发明涉及一种超宽规格800MPa级热轧大梁钢及其生产工艺，属于合金领域。
背景技术
随着按新修订的 GB1589-2016《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、载荷及质量限值》执行，汽车大梁用钢逐步向高强度系列化发展。目前市场上改装车80％左右使用强度700MPa以上的大梁钢且普遍为1500mm宽，本钢成功开发超宽规格(1820mm)800MPa级热轧大梁钢BG800L，各项性能指标均达到优质板材要求，填补了高强大梁钢市场空白。
基于汽车的轻量化及安全化考虑，750MPa级高强大梁钢的需求逐年增加。目前，800MPa级大梁钢在市场上已初见端倪。包钢《高强度汽车大梁钢800L组织和性能研究》文献中采用低C+Nb、V、Ti的成分设计，开发出800MPa大梁钢；专利201811178851 介绍一种低C+Nb、Ti、Mo成分下1780轧机轧制的经济型高韧性大梁钢。
发明内容
本工艺采用低C和Nb、Ti微合金化设计，精炼LF炉单路径，本钢2300热轧产线采用TMCP工艺，成功研发出超宽规格的800MPa大梁钢，同时吨钢合金成本比其他钢厂降低50～200元不等。
一种超宽规格800MPa级热轧大梁钢，所述热轧大梁钢的合金组分为：C： 0.06～0.08％，Si：0.07～0.17％，Mn：1.45～1.60％，Alt：0.015～0.060％，Nb：0.025～0.04％，Ti：0.08～0.10％，P不大于0.015％，S不大于0.002％，N不大于0.050％，O不大于0.0030％，碳当量CE＜0.40％，余量为Fe及不可避免杂质。
本发明所述超宽规格(1820mm)大梁用钢低C低Mn的设计可以减少钢中的偏析，并降低碳当量，提高板材的可焊性，加入Nb、Ti合金使得晶粒细化，同时利用其细晶强化和析出强化作用大幅提升强度，也改善钢的韧性；低O低S控制，减少夹杂物，也能提高钢的韧塑性；无Mo设计可以降低合金成本。
本发明所述热轧大梁钢的屈服强度743～798MPa，抗拉强度为784～842MPa，延伸率18.5～28.0％，-20℃冲击功(V口)≥110J。
优选地，本发明所述热轧大梁钢的屈服强度743～764MPa，抗拉强度为 784～804MPa，延伸率21.5％。
进一步地，所述热轧大梁钢的宽度为1820mm，厚度为5～10mm。
本发明的另一目的是提供上述超宽规格800MPa级热轧大梁钢的生产工艺。
一种超宽规格800MPa级热轧大梁钢的生产工艺，包括将连铸坯进行轧制的步骤，所述轧制包括粗轧和精轧，其中，
所述粗轧为：将厚度为250mm的连铸坯轧制成厚度为35～55mm的中间坯；
所述精轧为：将粗轧所得中间坯通过7架连续精轧机组，最终轧制成品厚度为 5～10mm。
进一步地，出定宽压力机连铸坯宽度1825～1835mm，两个粗轧机R1、R2均来回轧制3次，第二个粗轧机R2终轧温度1040～1100℃，粗轧总压下率≥75％，中间坯厚度35～55mm，投入轧前保温罩；压缩比≥3，精轧F1入口温度1000～1070℃，F1机架轧制力为32000～35000kN，F1～F2总压下率≥40％，F3～F7总压下率≥60％，终轧温度：820～840℃。
上述粗轧是将炼钢出来的连铸坯(250mm)轧制成中间坯(35～55mm)的操作，本工艺采用的是R1二辊可逆轧机，R2四辊可逆轧机。
进一步地，在进行轧制前将连铸坯于加热炉中加热至1250～1270℃，在炉时间≥170min。
进一步地，所述连铸坯制备包括下述步骤：铁水脱硫、转炉工序、精炼工序、连铸工序，其中，铁水脱硫中，使铁水中S≤0.003％；转炉工序中控制钢包Als 0.020～0.035％，N≤30ppm。
进一步地，在精炼工序中控制增N≤10ppm。
进一步地，在连铸工序中控制增N≤5ppm；连铸过热度控制目标不大于30℃。
本发明所述工艺包括将精轧后板材进行卷曲的步骤，具体为：卷取温度： 590～610℃，间断连续冷却，控制冷速在7～15m/s。
本发明的有益效果为：在成本设计上，本发明采用高Ti、微Nb合金化的低成本设计，得到综合性能满足要求的大梁钢。本发明超宽规格(1820mm)及其板型控制，借助本钢2300热轧生产线，采用高加热温度、低终轧温度、合适的卷取温度以及围冷方式生产工艺研发出板型优良的1820mm超宽规格大梁钢。通过本发明所述工艺生产的大梁钢，实现了整车的轻量化并降低了燃耗，同时超宽规格1820mm也很大程度上减少焊接面积，提高车的整体性，社会效益显著。使用本技术生产的大梁钢，降低了企业的成本，降低能耗，体现出较高的成品质量和技术水平，具有很好的经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明所述超宽规格800MPa级热轧大梁钢生产工艺流程图，包括铁水预处理(DS)→转炉冶炼(LD)→LF炉外精炼→宽板坯连铸(CC)→蓄热式加热炉加热→2300mm机组热连轧→控制冷却→卷取；
图2为BG800L的CCT曲线图；
图3(A)和(B)为本发明所得超宽规格800MPa级热轧大梁钢金相图；
图4(A)和(B)为本发明所得超宽规格800MPa级热轧大梁钢扫描电镜图；
图5(A)和(B)为本发明所得超宽规格800MPa级热轧大梁钢冷弯实物图。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
具体实施方式之一：
一种超宽规格800MPa级热轧大梁钢，包括下述工艺步骤：
一、炼钢
1、铁水预处理工序
按合金组分要求加入原料，预处理入炉S≤0.003％，扒净渣；采用精料废钢。
2、转炉工序
转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用高锰、硅铁；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包Als按0.020～0.035％控制；要求钢包N≤30ppm。
3、精炼工序
采用LF路径工序，对气体含量要求严格控制。严格控制LF增N，要求增N量≤10ppm；LF采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩时间和强度，吹氩时间≥15min，吹氩强度采用中等强度以下，严禁大气量吹氩，尽量避免钢液裸露，加强炉盖密封。
4、连铸工序
全程进行保护浇注。开浇前长水口密封，采用氩气吹扫中包，中包渣加入，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸N，控制增N≤5ppm；连铸过热度控制目标不大于30℃。
二、热轧
1、加热炉部分
加热温度1250～1270℃，保证了合金元素充分的融入，在炉时间≥170min。控制加热炉炉膛气氛，减少铸坯氧化铁皮的生成，保证加热温度均匀，为保证板型提供基础。
2、轧制部分
出定宽压力机宽度1825～1835mm，粗轧道次选择3+3模式控制即两个粗轧机(R1、R2)均来回轧制3次，第二个粗轧机R2终轧温度1040～1100℃，粗轧总压下率≥75％；中间坯厚度35～55mm，投入轧前保温罩，保证轧制稳定性及板卷均匀性；压缩比≥3，精轧F1入口温度1000～1070℃，F1机架轧制力为32000～35000kN，F1～F2总压下率≥40％，F3～F7总压下率≥60％，终轧温度：820～840℃，低终轧温度以充分细化组织。
3、卷取部分
卷取温度：590～610℃，间断连续冷却，保证析出物的大量析出以及减少钢板的内应力，确保板型。控制冷速在7～15m/s，以便获得铁素体为主+少量珠光体的金相组织，
三、整个流程工艺控制点
1、炼钢过程中严格控制各成分含量，尤其对N不大于0.050％，O不大于0.0030％的严格控制，加入钢中的Ti极易与N、S结合，保证更多的Ti和C结合成“有效Ti”， LF处理后进行钙质处理，增加软吹时间，严格控制钢水中夹杂物；全过程采用保护浇注，避免增N，中包过热度要求≤30℃，连铸坯拉速控制在1.0～1.3m/min。
2、提高加热温度，延长均热段保温时间。加热温度1250～1270℃，在炉时间≥170min，保证了合金元素充分的融入和高强钢在轧制时有较好的塑性以及良好的板型，满足轧制工艺要求；
3、出定宽压力机宽度1825～1835mm，粗轧道次选择3+3模式控制；R2终轧温度1040～1100℃，中间坯厚度35～55mm。粗轧总压下率≥75％。精轧时，投入轧前保温罩，压缩比≥3，精轧F1入口温度1000～1070℃，F1机架轧制力为32000～35000kN， F1～F2总压下率≥40％，F3～F7总压下率≥60％，为保证轧制稳定性及板卷均匀性采用低温终轧+合适的卷取温度，即820～840℃终轧温度590～610℃卷取温度，充分的细化组织，保证析出物的大量析出以及减少钢板的内应力，控制冷速在7～15m/s，获得以铁素体为主+少量珠光体的金相组织；
4、轧后板卷进行围冷方式进行缓冷，即将其放在其他高温卷内部，远离库房方向，充分缓慢的冷却，保证板型以及内应力的释放。
本工艺产品具有超宽幅(1820mm)、更低成本、高强度、低碳当量的特点，与现有技术公开的钢材性能比较如下：
Figure BDA0003494623000000051
实施例1
一种超宽规格800MPa级热轧大梁钢，所述热轧大梁钢的合金组分如下表所示，余量为Fe及不可避免杂质。
化学成分(％)
C Si Mn P S Alt Nb Ti N O 碳当量
0.072 0.15 1.54 0.012 0.001 0.037 0.031 0.098 0.0028 0.0015 0.329
加热炉在炉时间219min，出炉温度1257℃，出定宽压力机宽度1831mm，粗轧R1终轧温度998℃、R2终轧温度1042℃，R1、R2粗轧道次均为3次，粗轧后中间坯厚度50.96mm，粗轧总压下率79.6％。精轧开轧温度1016℃，F1机架轧制力33280kN， F1～F2总压下率42.8％，F2出口厚度29.16mm；F3～F7总压下率65.7％，F2出口厚度10.00mm。终轧温度832℃，卷取温度594℃，间断冷却模式，冷速为7.4m/s。
力学性能
Figure BDA0003494623000000052
/>
Figure BDA0003494623000000061
实施例2
一种超宽规格800MPa级热轧大梁钢，所述热轧大梁钢的合金组分如下表所示，余量为Fe及不可避免杂质。
化学成分(％)
C Si Mn P S Alt Nb Ti N O 碳当量
0.066 0.14 1.53 0.011 0.002 0.045 0.03 0.093 0.0033 0.0023 0.321
加热炉在炉时间191min，出炉温度1258℃，出定宽压力机宽度1829mm，粗轧 R1终轧温度1031℃、R2终轧温度1077℃，R1、R2粗轧道次均为3次，粗轧后中间坯厚度50.94mm，粗轧总压下率79.6％，精轧开轧温度1054℃，F1机架轧制力34090kN，F1～F2总压下率44％，F2出口厚度28.48mm；F3～F7总压下率71.9％，F2出口厚度8.00mm。终轧温度833℃，卷取温度595℃，间断冷却模式，冷速为9.9m/s。
力学性能
Figure BDA0003494623000000062
实施例3
一种超宽规格800MPa级热轧大梁钢，所述热轧大梁钢的合金组分如下表所示，余量为Fe及不可避免杂质。
化学成分(％)
C Si Mn P S Alt Nb Ti N O 碳当量
0.06 0.12 1.47 0.013 0.002 0.031 0.025 0.095 0.0029 0.0021 0.305
加热炉在炉时间189min，出炉温度1278℃，出定宽压力机宽度1830mm，粗轧R1终轧温度1062℃、R2终轧温度1099℃，R1、R2粗轧道次均为3次，粗轧后中间坯厚度35.67mm，粗轧总压下率85.7％，精轧开轧温度1066℃，F1机架轧制力34730kN，F1～F2总压下率57.1％，F2出口厚度15.31mm；F3～F7总压下率67.3％，F2出口厚度5.00mm。终轧温度840℃，卷取温度602℃，间断冷却模式，冷速为14.8m/s。
力学性能
Figure BDA0003494623000000071
/>

Claims (5)

1.一种超宽规格800MPa级热轧大梁钢，其特征在于：所述热轧大梁钢的合金组分为：C：0.066％，Si：0.14％，Mn：1.53％，Alt：0.045％，Nb：0.03％，Ti：0.093％，P0.011％，S0.002％，N0.0033％，O0.0023％，碳当量CE0.321％，余量为Fe及不可避免杂质，所述热轧大梁钢的宽度为1820mm，厚度为8mm，
所述热轧大梁钢的屈服强度749MPa，抗拉强度为793MPa，延伸率23.5％，-20℃V口冲击功均值129.1J，
所述大梁钢制备工艺如下：加热炉在炉时间191min，出炉温度1258℃，出定宽压力机宽度1829mm，粗轧R1终轧温度1031℃、R2终轧温度1077℃，R1、R2粗轧道次均为3次，粗轧后中间坯厚度50.94mm，粗轧总压下率79.6％，精轧开轧温度1054℃，F1机架轧制力34090kN，F1～F2总压下率44％，F2出口厚度28.48mm；F3～F7总压下率71.9％，F2出口厚度8.00mm；终轧温度833℃，卷取温度595℃，间断冷却模式，冷速为9.9m/s。
2.权利要求1所述的超宽规格800MPa级热轧大梁钢的生产工艺，其特征在于：包括将连铸坯进行轧制的步骤，所述轧制包括粗轧和精轧，其中，
加热炉在炉时间191min，出炉温度1258℃，出定宽压力机宽度1829mm，粗轧R1终轧温度1031℃、R2终轧温度1077℃，R1、R2粗轧道次均为3次，粗轧后中间坯厚度50.94mm，粗轧总压下率79.6％，精轧开轧温度1054℃，F1机架轧制力34090kN，F1～F2总压下率44％，F2出口厚度28.48mm；F3～F7总压下率71.9％，F2出口厚度8.00mm；终轧温度833℃，卷取温度595℃，间断冷却模式，冷速为9.9m/s。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述连铸坯制备包括下述步骤：铁水脱硫、转炉工序、精炼工序、连铸工序，其中，铁水脱硫中，使铁水中S≤0.003％；转炉工序中控制钢包Als 0.020～0.035％，N≤30ppm。
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：在精炼工序中控制增N≤10ppm。
5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：在连铸工序中控制增N≤5ppm；连铸过热度控制目标不大于25℃。
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