CN114875333A - 一种650MPa级商用车轮辋用钢的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种650MPa级商用车轮辋用钢的制造方法，钢的化学成分为：C0.080％～0.150％，Mn1.40％～1.70％，Si0.10％～0.60％，Als0.010％～0.060％，Cr0.10％～0.50％，Ti0.005％～0.030％，Nb0.050％～0.080％，P≤0.020％，S≤0.003％，N≤0.0060％，O≤0.0030％，余量为Fe及夹杂物；所述钢的化学成分设计在低碳、硅锰系成分基础上，添加了少量的Nb、Ti和Cr元素，生产工艺重点控制钢液纯净度，减少钢材的内部偏析；使钢材获得良好的成型性能、焊接性能及疲劳性能，满足了高强车轮轮辋制造用材要求。

Description

一种650MPa级商用车轮辋用钢的制造方法
技术领域
本发明涉及车轮钢生产技术领域，尤其涉及一种650MPa级商用车轮辋用钢的制造方法。
背景技术
近年来，随着人们节能减排意识的提高，汽车轻量化成为未来汽车的发展方向，钢制车轮的高强化有助于减轻汽车重量、提高汽车安全性，因此越来越多的钢厂开始研发高强车轮钢。
目前，国内主要的车轮制造企业有兴民车轮、正兴车轮等。高强车轮轮辋用钢对钢材的强塑性、焊接性能、疲劳性能要求较高，对钢厂的技术水平、生产设备水平都要求严格，产品开发难度大。我国高强车轮钢生产技术与国外知名高强车轮钢生产企业存在一定差距，近年来，国内钢厂都在积极研发高强车轮钢，现国内各大钢厂中，只有首钢、本钢等少数钢厂可批量生产高强车轮轮辋用钢热轧卷板。
本发明涉及一种高强度、轻量化汽车车轮轮辋用钢(钢种牌号为BG650LW)，具有良好的成型性能、焊接性能、疲劳性能，满足高强车轮轮辋制造用材要求。
发明内容
本发明提供了一种650MPa级商用车轮辋用钢的制造方法，化学成分设计在低碳、硅锰系成分基础上，添加了少量的Nb、Ti和Cr元素，以获得所需的性能和组织；相配合的生产工艺重点控制钢液纯净度，减少钢材的内部偏析；最终使钢材获得良好的成型性能、焊接性能及疲劳性能，满足了高强车轮轮辋制造用材要求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种650MPa级商用车轮辋用钢的制造方法，钢的化学成分按质量百分百分比计为C:0.080％～0.150％，Mn:1.40％～1.70％，Si:0.10％～0.60％，Als:0.010％～0.060％，Cr:0.10％～0.50％，Ti:0.005％～0.030％，Nb:0.050％～0.080％，P≤0.020％，S≤0.003％，N≤0.0060％，O≤0.0030％，余量为Fe及不可避免夹杂物；
钢板的生产工艺过程包括铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、连铸、加热、粗轧及精轧、控制冷却、卷取；其中：
1)铁水预处理工序
铁水入炉控制S≤0.003％；
2)转炉冶炼工序
入转炉时铁水渣厚≤20mm；采用低碳低磷锰铁、硅锰、低碳铬铁及硅铁进行合金化；出钢时间5～7min；终点氧控制在400ppm～700ppm，采用顶底复吹，禁止补吹；
3)炉外精炼工序
精炼钢水进行钙处理；LF炉顶渣中全Fe含量≤2.0％；LF炉造白渣操作，软吹氩时间≥8min，镇静时间≥25min；
4)连铸工序
控制中间包开浇吨位及钢包浇余，不允许下渣；中包过热度≤25℃；浇钢过程投入软压下功能；浇钢过程保持恒拉速，拉速≤1.2m/min；结晶器液位波动≤±3mm；铝烧损≤0.009％；铸坯全部下线，采用堆冷，72小时后轧制；
5)加热工序
板坯出炉温度为1250℃±20℃，板坯加热时间控制为2.5～3.5小时；
6)粗轧及精轧工序
粗轧入口温度≥1080℃；做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；精轧出口温度为830～850℃；
7)控制冷却及卷取工序
卷取温度为530～560℃；控制冷却采用前段连续冷却方式。
预处理后钢水通过钢包转运时，要求红罐受钢；钢包清洁无残钢、残渣；向钢包中钢水喂钙线；钢包渣厚≤70mm。
连铸时控制铸机二冷区辊子开口度和对弧精度，铸机检修后期不得投入生产。
钢板的下屈服强度为500～650MPa，抗拉强度为650～800MPa，伸长率A50≥20％；180°弯曲试验d＝1a，d为弯心直径，a为试样厚度。
钢板的金相组织为铁素体+珠光体+贝氏体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)化学成分设计上，本发明所述商用车轮辋用钢的化学成分在低碳、硅锰系成分基础上，添加了少量的Nb、Ti和Cr元素，从而获得所需的性能和组织；
(2)生产工艺过程，通过控制钢液纯净度，减少钢材的内部偏析，使钢材获得良好的成型性能、焊接性能、疲劳性能；
(3)按照本发明所述方法生产的商用车轮辋用钢，各项力学性能满足性能指标要求；
(4)按照本发明所述方法生产的商用车轮辋用钢，成型性能满足加工车轮轮辋过程中的扩喇叭口、三次滚型工序的要求，焊接性能以及疲劳性能满足客户使用要求。
附图说明
图1是本发明所述650MPa级商用车轮辋用钢的金相组织照片。
具体实施方式
本发明所述一种650MPa级商用车轮辋用钢的制造方法，钢的化学成分按质量百分百分比计为C:0.080％～0.150％，Mn:1.40％～1.70％，Si:0.10％～0.60％，Als:0.010％～0.060％，Cr:0.10％～0.50％，Ti:0.005％～0.030％，Nb:0.050％～0.080％，P≤0.020％，S≤0.003％，N≤0.0060％，O≤0.0030％，余量为Fe及不可避免夹杂物；
钢板的生产工艺过程包括铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、连铸、加热、粗轧及精轧、控制冷却、卷取；其中：
1)铁水预处理工序
铁水入炉控制S≤0.003％；
2)转炉冶炼工序
入转炉时铁水渣厚≤20mm；采用低碳低磷锰铁、硅锰、低碳铬铁及硅铁进行合金化；出钢时间5～7min；终点氧控制在400ppm～700ppm，采用顶底复吹，禁止补吹；
3)炉外精炼工序
精炼钢水进行钙处理；LF炉顶渣中全Fe含量≤2.0％；LF炉造白渣操作，软吹氩时间≥8min，镇静时间≥25min；
4)连铸工序
控制中间包开浇吨位及钢包浇余，不允许下渣；中包过热度≤25℃；浇钢过程投入软压下功能；浇钢过程保持恒拉速，拉速≤1.2m/min；结晶器液位波动≤±3mm；铝烧损≤0.009％；铸坯全部下线，采用堆冷，72小时后轧制；
5)加热工序
板坯出炉温度为1250℃±20℃，板坯加热时间控制为2.5～3.5小时；
6)粗轧及精轧工序
粗轧入口温度≥1080℃；做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；精轧出口温度为830～850℃；
7)控制冷却及卷取工序
卷取温度为530～560℃；控制冷却采用前段连续冷却方式。
预处理后钢水通过钢包转运时，要求红罐受钢；钢包清洁无残钢、残渣；向钢包中钢水喂钙线；钢包渣厚≤70mm。
连铸时控制铸机二冷区辊子开口度和对弧精度，铸机检修后期不得投入生产。
钢板的下屈服强度为500～650MPa，抗拉强度为650～800MPa，伸长率A50≥20％；180°弯曲试验d＝1a，d为弯心直径，a为试样厚度。
钢板的金相组织为铁素体+珠光体+贝氏体。
本发明所述650MPa级商用车轮辋用钢的化学成分设计原则如下：
1)采用低C设计，可以减少钢中的偏析，并降低碳当量，提高钢的焊接性；
2)添加Mn元素，起到固溶强化作用，提高钢材的强度；
3)加入Nb、Ti元素，促进晶粒细化，在提高强度的同时，改善钢的塑性；
4)采用低O、N及低P、S设计，减少夹杂物，提高强塑性；
5)加入Cr元素，有利于提高钢的淬透性，提高钢的强度。
本发明所述650MPa级商用车轮辋用钢的工艺过程及参数设计原则如下：
生产工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→加热→粗轧、精轧→控制冷却→卷取→成品检验→出厂。
1、铁水预处理工序
铁水入炉控制S≤0.003％。
2、钢包转运
要求红罐受钢，确保钢包透气性、自浇性；钢包清洁无残钢、残渣；钢包使用要考虑喂钙线的需求。
3、转炉冶炼工序
入转炉铁水渣厚≤20mm，采用低碳低磷锰铁、硅锰、低碳铬铁及硅铁进行合金化；出钢时间5～7min；钢包渣厚≤70mm；终点氧400ppm～700ppm；采用顶底复吹，禁止补吹。
4、炉外精炼工序
精炼钢水进行钙处理；LF顶渣中全Fe含量≤2.0％；LF造渣，采用白渣操作；LF软吹氩时间≥8min；LF镇静时间≥25min。
5、连铸工序
中间包不允许低吨位开浇(一般要求≥28吨)；钢包浇余控制，不允许下渣(一般要求剩钢≥2t)；中包过热度≤25℃；加强铸机二冷区辊子的开口度和对弧精度的控制，铸机状态良好时生产，检修后期不得生产；浇钢过程投入软压下功能；浇钢过程保持恒拉速，拉速≤1.2m/min；结晶器液位波动≤±3mm；铝烧损≤0.009％；铸坯全部下线，采用堆冷，保证铸坯缓慢降温，72小时后轧制。
6、热轧工序
板坯出炉温度1250℃±20℃。板坯加热时间控制为2.5～3.5小时。。
7、粗轧及精轧工序
粗轧入口温度≥1080℃；做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；精轧出口目标温度为840℃；
8、控制冷却及卷取工序
卷取目标温度530℃。控制冷却采用前段连续冷却方式。
最终得到的钢板金相组织为铁素体+珠光体+贝氏体(如图1所示)。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
【实施例】
本实施例中，650MPa级商用车轮辋用钢的主要化学成分如表1所示，余量为Fe及不可避免杂质。
表1钢中主要化学成分/％
实施例 钢板规格/mm C Si Mn P S Als Nb Ti Cr N O
1 5.0×1500 0.091 0.16 1.62 0.011 0.001 0.049 0.063 0.027 0.25 0.0015 0.0027
2 5.0×1500 0.125 0.47 1.44 0.008 0.002 0.024 0.052 0.006 0.28 0.0052 0.0017
3 5.0×1500 0.087 0.39 1.52 0.015 0.002 0.037 0.077 0.009 0.13 0.0021 0.0006
4 5.0×1500 0.141 0.52 1.68 0.002 0.001 0.012 0.069 0.014 0.44 0.0009 0.0022
5 5.0×1500 0.134 0.26 1.39 0.004 0.002 0.053 0.059 0.018 0.36 0.0034 0.0019
本实施例中，650MPa级商用车轮辋用钢的主要工艺参数如表2所示。
表2主要工艺参数
Figure BDA0003671427100000061
本实施例中，650MPa级商用车轮辋用钢的主要性能参数指标及实测值如表3所示。
表3性能参数指标及实测值
Figure BDA0003671427100000062
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种650MPa级商用车轮辋用钢的制造方法，其特征在于，钢的化学成分按质量百分百分比计为C:0.080％～0.150％，Mn:1.40％～1.70％，Si:0.10％～0.60％，Als:0.010％～0.060％，Cr:0.10％～0.50％，Ti:0.005％～0.030％，Nb:0.050％～0.080％，P≤0.020％，S≤0.003％，N≤0.0060％，O≤0.0030％，余量为Fe及不可避免夹杂物；
钢板的生产工艺过程包括铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、连铸、加热、粗轧及精轧、控制冷却、卷取；其中：
1)铁水预处理工序
铁水入炉控制S≤0.003％；
2)转炉冶炼工序
入转炉时铁水渣厚≤20mm；采用低碳低磷锰铁、硅锰、低碳铬铁及硅铁进行合金化；出钢时间5～7min；终点氧控制在400ppm～700ppm，采用顶底复吹，禁止补吹；
3)炉外精炼工序
精炼钢水进行钙处理；LF炉顶渣中全Fe含量≤2.0％；LF炉造白渣操作，软吹氩时间≥8min，镇静时间≥25min；
4)连铸工序
控制中间包开浇吨位及钢包浇余，不允许下渣；中包过热度≤25℃；浇钢过程投入软压下功能；浇钢过程保持恒拉速，拉速≤1.2m/min；结晶器液位波动≤±3mm；铝烧损≤0.009％；铸坯全部下线，采用堆冷，72小时后轧制；
5)加热工序
板坯出炉温度为1250℃±20℃，板坯加热时间控制为2.5～3.5小时；
6)粗轧及精轧工序
粗轧入口温度≥1080℃；做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；精轧出口温度为830～850℃；
7)控制冷却及卷取工序
卷取温度为530～560℃；控制冷却采用前段连续冷却方式。
2.根据权利要求1所述的一种650MPa级商用车轮辋用钢的制造方法，其特征在于，预处理后钢水通过钢包转运时，要求红罐受钢；钢包清洁无残钢、残渣；向钢包中钢水喂钙线；钢包渣厚≤70mm。
3.根据权利要求1所述的一种650MPa级商用车轮辋用钢的制造方法，其特征在于，连铸时控制铸机二冷区辊子开口度和对弧精度，铸机检修后期不得投入生产。
4.根据权利要求1所述的一种650MPa级商用车轮辋用钢的制造方法，其特征在于，钢板的下屈服强度为500～650MPa，抗拉强度为650～800MPa，伸长率A50≥20％；180°弯曲试验d＝1a，d为弯心直径，a为试样厚度。
5.根据权利要求1所述的一种650MPa级商用车轮辋用钢的制造方法，其特征在于，钢板的金相组织为铁素体+珠光体+贝氏体。
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