CN114892079A - 一种低碳贝氏体非调质热轧圆钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种低碳贝氏体非调质热轧圆钢的生产方法，采用工艺路线为转炉冶炼—LF炉—RH炉—连铸—加热—轧制—冷却。钢的组成重量百分比为：C=0.20%~0.30%，Si=0.20%～0.40%，Mn=1.50～2.20%，P≤0.025%，S=0.030%~0.080%，Al=0.010%～0.050%，Ni=0.04%~0.10%，Cr=0.30%~0.60%，V=0.10%‑0.20%，N=0.005%~0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明利用钢厂现有设备和工艺条件，既不增加投资和生产成本，又提高了生产效率，节能减耗。本发明的产品组织为贝氏体组织，具有高强度、高硬性、高塑韧性、良好的切削性能、冲击性能，能够很好的满足汽车前轴使用需求。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种低碳贝氏体非调质热轧圆钢FAS22225的生产方法。
背景技术
汽车前轴为汽车前桥最重要的安全构件之一，在工作中需承受弯曲载荷和交变载荷等应力，工作环境恶劣、载重量大，要求材料具备较高的强度、塑硬性、冲击性能、较高的疲劳寿命。传统的汽车前轴采用调质钢工艺生产、热处理变形量大、综合性能不稳定、碳排放高。FAS22225用低碳贝氏体非调质钢作为应用汽车前轴新型材料，取代调质钢节约生产成本并避免热处理带来的变形、开裂影响，具备优良的力学性能，前轴制造、加工过程更加绿色环保节能降耗。
发明内容
本发明旨在提供一种低碳贝氏体非调质热轧圆钢的生产方法，其代表钢种FAS22225，最大规格为150mm，最小规格为90mm，热轧抗拉强度在900~1050MPa，屈服强度在650~800MPa，延伸率在10~20以上，常温冲击AKV在34J以上，具有良好的高强度、高硬性、良好的切削性能、冲击性能等，能够很好的满足汽车前轴用钢材的使用需求。
发明的技术方案：
一种低碳贝氏体非调质热轧圆钢的生产方法，采用工艺路线为转炉冶炼—LF炉—RH炉—连铸—加热—轧制—冷却，钢的化学组成重量百分比为C=0.20%~0.30%，Si=0.20%～0.40%，Mn=1.50～2.20%，P≤0.025%，S=0.030%~0.080%，Al=0.010%～0.050%，Ni=0.04%~0.10%，Cr= 0.30%~0.60%，V=0.10%-0.20%，N =0.005%~0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）转炉冶炼：终点控制目标值C≥0.05%、P≤0.020%。
（2）LF炉：使用Al粒进行扩散脱氧，快速造渣脱氧、脱硫，快速成渣，精炼中后期采用酸性调渣剂调整终渣碱度4.0±1.0；脱氧到S≤0.005%、温度≥1580℃后使用VN合金增氮+出站前补喂N线控氮；喂Ca线70~100m，间隔5min后喂S线增S。
（3）RH炉：真空环流氮气，保持时间≥8min、软吹氩时间≥15min。
（4）连铸：拉速0.52~0.60m/min，结晶器电磁搅拌强度电流100~300A、频率2.0~5.0HZ，末端电磁搅拌强度200~500A、频率5~10HZ；铸坯凝固末端多点重压下10~25mm。
（5）轧制铸坯加热：预热段温度≤650℃，均热温度1190±20℃，加热时间350±50min。
（6）轧制：开轧温度1120±30℃。
（7）轧后冷却：圆钢入坑缓冷，入坑温度300~500℃。
发明原理：
本发明通过低碳高锰、钒氮复合强化、适当提高S含量、LF精炼技术RH炉真空脱气轧后缓冷等一系列冶炼和轧制新技术，成功开发贝氏体组织的汽车前轴用热轧圆钢，具有高强度、高硬性、高塑韧性、良好的切削性能、冲击性能等，能够很好的满足汽车前轴使用需求，其代表钢种其代表钢种FAS22225。
本发明化学成分设计对其强度和延伸性能、塑硬性、冲击性能、切削比性能等重点考虑，组织设计则是贝氏体组织。
采用低碳高锰钒氮成分设计。C含量的降低能够显著提高塑性、韧性，改善冲击性能，因此最终碳含量控制在0.20~0.30%；锰是弱碳化物形成元素，它可以降低奥氏体转变温度，形成贝氏体组织，对提高强度和韧性有益和改善冲击性能有益，因此采用锰设计1.50~2.20%。采用V-N微合金复合强化能显著提高强度性能、改善冲击性能，形成贝氏体组织，V设计0.10%-0.20%，N设计0.005%~0.010%。Cr是碳化物主要形成元素，能够有效提高强度，形成贝氏体组织，含量过高降低塑性、韧性，Cr含量设计0.30%~0.60%。为了改善切削性能，适当设计合理的S含量0.030%~0.080%。
本发明的有益效果：低碳高锰、钒氮复合强化、LF精炼技术RH炉真空脱气，适当提高S含量和钢水的纯净度，成功开发贝氏体组织的汽车前轴用热轧圆钢FAS22225的生产方法；可利用钢厂一般现有设备和工艺条件，既不增加投资和生产成本，又提高了生产效率，节能减耗；产品组织为贝氏体组织，高强度、高硬性、高塑韧性、良好的切削性能、冲击性能，能够很好的满足汽车前轴使用需求。
附图说明
图1 为本发明实施例的500X热轧态金相组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的内容作进一步说明：
实施例1：
一种汽车前轴用低碳贝氏体非调质热轧圆钢的生产，钢的组成重量百分比为：C=0.24%，Si=0.35%，Mn=2.01%，P=0.012%，S=0.040%，Al=0.015%，Ni=0.05%，Cr =0.52%，V=0.114%，N=0.0085%，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）转炉：终点C：0.07%，P ：0.009%；出钢1/4时往钢包中加入合金。
（2）LF炉：Al粒60Kg+SiC120Kg扩散脱氧；15min成白渣，精炼中后期采用150Kg酸性调渣剂,终渣碱度5.2；S≤0.004%、温度1605℃后使用400KGVN合金增氮；喂Ca线100m，间隔5min后喂S线650m增S。
（3）RH炉： 真空环流氮气，保真空时间12min，破空后软吹氩时间18min。
（4）连铸：拉速0.55m/min ；结晶器电磁搅拌参数：强度150A、频率2.5HZ，末端电磁搅拌参数：强度300A、频率8HZ；铸坯凝固末端多点重压下12mm；铸坯尺寸：350 mm×430 mm×6m。
（5）加热：铸坯加热温度1182～1205℃之间，在炉时间370min。
（6）轧制：开轧温度1105℃。
（7）轧后冷却：轧后冷床保温罩冷却，温度到450℃入缓冷坑保温，保温时间27h。
圆钢力学性能见表1所示。
实施例2：
一种汽车前轴用低碳贝氏体非调质热轧圆钢的生产，钢的组成重量百分比为：C=0.23%，Si=0.38%，Mn=2.05%，P=0.013%，S=0.045%，Al=0.018%，Ni=0.06%，Cr =0.55%，V=0.117%，N=0.0080%，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）转炉：终点C：0.06%，P ：0.012%。
（2) LF炉：Al粒50Kg+SiC130Kg扩散脱氧；18min成白渣，精炼中后期采用140Kg酸性调渣剂,终渣碱度4.9；S≤0.003%、温度1600℃后使用380KGVN合金增氮；喂Ca线100m，间隔5min后喂S线660m增S。
(3) RH炉： 真空环流氮气；保真空时间10min，破空后软吹氩时间17min。
(4) 连铸：拉速0.55m/min；结晶器电磁搅拌参数：强度150A、频率2.5HZ，末端电磁搅拌参数：强度300A、频率8HZ；铸坯凝固末端多点重压下12mm；铸坯尺寸： 350 mm×430 mm×6m。
(5）加热：铸坯加热温度1187～1203℃之间，在炉时间358min。
(6) 轧制：开轧温度1095℃。
(7) 轧后冷却：轧后冷床保温罩冷却，温度到430℃入缓冷坑保温，保温时间26h。
圆钢力学性能见表1所示。
实例3：
一种汽车前轴用低碳贝氏体非调质热轧圆钢的生产，钢的化学组成重量百分比为：C=0.26%，Si=0.40%，Mn=2.08%，P=0.015%，S=0.052%，Al=0.021%，Ni=0.05%，Cr =0.54%，V=0.110%，N=0.0088%，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）转炉：终点C：0.05%，P ：0.014%。
（2）LF炉：Al粒60Kg+SiC140Kg扩散脱氧；14min成白渣，精炼中后期采用145Kg酸性调渣剂,终渣碱度5.3；S≤0.003%、温度158℃后使用370KGVN合金增氮；喂Ca线100m，间隔5min后喂S线640m增S。
（3）RH炉：真空环流氮气；保真空时间8min，破空后软吹氩时间20min。
（4）连铸：拉速0.60m/min ；结晶器电磁搅拌参数：强度150A、频率2.5HZ，末端电磁搅拌参数：强度300A、频率8HZ；铸坯凝固末端多点重压下12mm；铸坯尺寸：350 mm×430 mm×6m。
（5）加热：铸坯加热温度1182～1210℃之间，在炉时间348min。
（6）轧制：开轧温度1087℃。
（7）轧后冷却：轧后冷床保温罩冷却，温度到380℃入缓冷坑保温，保温时间30h。
圆钢力学性能见表1所示。
表1 实施例中圆钢的正火力学性能
从表1测试结果可见，采用本发明的方法生产的汽车前轴用低碳贝氏体非调质热轧圆钢，当规格为150mm、130mm、110mm时，正火后具有高强度、高硬性、良好的切削等性能，能够很好的满足汽车前轴使用需求。
Claims (1)
1. 一种低碳贝氏体非调质热轧圆钢的生产方法，采用工艺路线为转炉冶炼—LF炉—RH炉—连铸—加热—轧制—冷却，其特征在于：钢的化学组成重量百分比为C=0.20%~0.30%，Si=0.20%～0.40%，Mn=1.50～2.20%，P≤0.025%，S=0.030%~0.080%，Al=0.010%～0.050%，Ni=0.04%~0.10%，Cr= 0.30%~0.60%，V=0.10%-0.20%，N =0.005%~0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）转炉冶炼：终点控制目标值C≥0.05%、P≤0.020%；
（2）LF炉：使用Al粒进行扩散脱氧，快速造渣脱氧、脱硫，快速成渣，精炼中后期采用酸性调渣剂调整终渣碱度4.0±1.0；脱氧到S≤0.005%、温度≥1580℃后使用VN合金增氮+出站前补喂N线控氮；喂Ca线70~100m，间隔5min后喂S线增S；
（3）RH炉：真空环流氮气，保持时间≥8min、软吹氩时间≥15min；
（4）连铸：拉速0.52~0.60m/min，结晶器电磁搅拌强度100~300A、频率2.0~5.0HZ，末端电磁搅拌强度200~500A、频率5~10HZ；铸坯凝固末端多点重压下10~25mm；
（5）轧制铸坯加热：预热段温度≤650℃，均热温度1190±20℃，加热时间350±50min；
（6）轧制：开轧温度1120±30℃；
（7）轧后冷却：圆钢入坑缓冷，入坑温度300~500℃。
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| CN110714172A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-01-21 | 石家庄钢铁有限责任公司 | 一种纵横向冲击韧性良好的大规格建筑用圆钢及生产方法 |
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2022
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