CN114941106A - 一种800MPa级热轧车轮钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种800MPa级热轧车轮钢及其制造方法。该热轧车轮钢化学成分按重量百分数计为C：0.06％～0.08％，Si：0.25％～0.35％，Mn：1.80％～1.90％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti：0.090％～0.100％，N：≤0.0055％，余量为Fe和不可避免夹杂。采用本发明的成分设计和制造方法可低成本生产800MPa级热轧车轮钢，满足在高强车轮加工过程中的焊接、成型及抗疲劳性能要求的同时，实现车轮轻量化。

Description

一种800MPa级热轧车轮钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及车轮钢制造技术领域，具体涉及一种800MPa级热轧车轮钢及其制造方法。
背景技术
车轮作为商用车最重要零部件之一，不仅要保证商用车行驶的安全性、操纵稳定性、舒适性，还要保证节能经济性。随着双碳目标得提出，及汽车轻量化发展的自身需求，车轮高强减薄成为整车减重的重要手段之一。现阶段商用车车轮行业已逐步使用抗拉强度650MPa车轮钢，部分企业使用更高强度700MPa级别车轮钢，但是仍然难以满足主机厂对车轮高强减薄的需求，车轮制造企业迫切需要性能更高的材料即抗拉强度800MPa级车轮钢。
但是，高强合金车轮钢生产过程中普遍存在铸坯元素偏析严重、夹杂物控制困难、性能波动大等缺点，这些缺点直接影响车轮钢加工过程中的焊接开裂问题、冲孔开裂问题和疲劳性差等问题，随着强度的提高，此缺陷会更加明显。
发明内容
针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种800MPa级热轧车轮钢及其制造方法，采用本发明的成分设计和制造方法可低成本生产 800MPa级热轧车轮钢，满足在高强车轮加工过程中的焊接、成型及抗疲劳性能要求的同时，实现车轮轻量化。
为了达到上述目的，本发明一方面公开了一种800MPa级热轧车轮钢，其化学成分按重量百分数计为C：0.06％～0.08％，Si：0.25％～0.35％，Mn： 1.80％～1.90％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb： 0.055％～0.065％，Ti：0.090％～0.100％，N：≤0.0055％，余量为Fe和不可避免夹杂。
作为优选，所述热轧车轮钢的组织为细晶粒铁素体和珠光体。
作为优选，所述金相组织中铁素体的晶粒度为12～14级。
作为优选，所述热轧钢的上屈服强度ReL≥700MPa，抗拉强度Rm≥ 800MPa，断后伸长率A≥16％。
本发明另一方面公开了上述的800MPa级热轧车轮钢的制造方法，包括以下步骤：
(1)钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分的重量百分比为C：0.06％～0.08％，Si：0.25％～0.35％，Mn：1.80％～1.90％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti： 0.090％～0.100％，N：≤0.0055％，余量为Fe和不可避免夹杂；
(2)连铸：过热度控制10℃～20℃，铸坯下线缓冷48h；
(3)加热：采用三段式加热模式进行加热；
(4)轧制：其包括粗轧和精轧；
(5)卷曲：卷曲温度控制在585℃～615℃。
作为优选，所述步骤(2)中，压下位置为铸坯凝固末端，总压下量4.0mm。
作为优选，所述步骤(3)中，预热段温度870℃～930℃、加热段温度 1240℃～1280℃、均热段温度1230℃～1270℃，加热时间≥200min。
作为优选，所述步骤(4)中，粗轧采用1+5模式，6道次连轧，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1050℃～1090℃，中间坯厚度控制 50mm。
作为优选，所述步骤(4)中，所述精轧的开轧温度950℃～1060℃，精轧终轧温度865℃～895℃。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：提供了800MPa级热轧车轮钢及其制造方法，采用本发明的成分设计和制造方法可低成本生产 800MPa级热轧车轮钢，满足在高强车轮加工过程中的焊接、成型及抗疲劳性能要求的同时，实现车轮轻量化。具体而言：
1)本发明通过成分设计通过成分设计，配合连铸动态轻压下和电磁搅拌技术、轧钢温度控制，可轧制生产抗拉强度800MPa级热轧车轮钢，满足车轮轻量化需求。
2)本发明热轧车轮钢组织为细晶粒铁素体和珠光体，组织中铁素体的晶粒度为12～14级，能够有效提高热轧车轮钢的抗拉压强度和抗疲劳性能。
3)采用本发明的制造方法可有效控制铸坯偏析及组织中带状组织的级别，以达到满足高强车轮成型过程中开裂问题和抗疲劳性差等问题的目的。
4)本发明制得的800MPa级热轧车轮钢，可制作商用车轮辋、轮辐；本发明通过动态轻压下技术、电磁搅拌技术、轧钢控温技术，一方面达到性能达标且稳定，另一方面控制低碳当量和组织偏析，以达到在高强车轮加工过程中的焊接、成型及抗疲劳性能要求的同时，实现车轮轻量化。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
一种800MPa级热轧车轮钢，其化学成分按重量百分数计为C： 0.06％～0.08％，Si：0.25％～0.35％，Mn：1.80％～1.90％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti：0.090％～0.100％，N：≤0.0055％，余量为Fe和不可避免夹杂。
上述热轧车轮钢的制造方法包括以下步骤：
(1)钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分的重量百分比为C：0.06％～0.08％，Si：0.25％～0.35％，Mn：1.80％～1.90％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti： 0.090％～0.100％，N：≤0.0055％，余量为Fe和不可避免夹杂；
(2)连铸：过热度控制10℃～20℃，铸坯下线缓冷48h；
(3)加热：采用三段式加热模式进行加热；
(4)轧制：其包括粗轧和精轧；
(5)卷曲：为保证合金元素Nb、Ti的析出强化作用，卷曲温度控制在 585℃～615℃。
本实施例的制造方法可有效控制铸坯偏析及组织中带状组织的级别，以达到满足高强车轮成型过程中开裂问题和抗疲劳性差等问题的目的。本实施例通过成分设计配合连铸动态轻压下和电磁搅拌技术、轧钢温度控制，可轧制生产抗拉强度800MPa级热轧车轮钢，满足车轮轻量化需求。由该方法制得的热轧车轮钢的组织为细晶粒铁素体和珠光体，其中铁素体的晶粒度为 12～14级，能够有效提高热轧车轮钢的抗拉压强度和抗疲劳性能，该热轧钢的上屈服强度ReL≥700MPa，抗拉强度Rm≥800MPa，断后伸长率A≥16％。其成分设计及工艺基于以下原理：
C：C元素可以提高材料的强度和硬度，钢种C含量过高，尽管可大幅度提高钢材的强度，但同时会导致材料的塑性下降，严重影响到钢的冷成型性能和焊接性能，同时将造成回弹过大等问题，故在本发明中采用低C设计，保证低碳当量，C含量控制在0.06％～0.08％。
Si：Si固溶于铁素体和奥氏体中能够显著提高它们的硬度和强度，并提高疲劳强度，但Si含量过高易氧化成高熔点的SiO2影响焊接性能，故在本发明中Si含量控制在0.25％～0.35％。
Mn：Mn是重要的固溶强化元素。Mn和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体强度和硬度。同时Mn又是碳化物形成元素，起到细化珠光体组织的作用。Mn含量偏低，将不能保证低碳成分设计时钢的强度，故在本发明中 Mn含量控制在1.80％～1.90％。
S：S以硫化物状态存在于钢中，它易使钢产生热脆，使钢的机械性能降低，同时对钢的可焊性也不利，因此在本发明中S含量控制在0.005％以下。
P：P在钢中主要以固溶态及磷化物状态存在，常呈析离状态，易发生冷脆现象，从而影响钢的性能，因此在本发明中P的含量控制在0.015％以下。
Nb：Nb元素在钢中能细化奥氏体晶粒，提高钢的强度，还可以改善焊接性能。一般钢中Nb的加入量在0.05％以下，高于此量的Nb对强韧化的贡献不再明显。提高Nb元素含量并配合控温控冷，可以对再结晶具有强烈的阻止作用，拮抗Mn的晶粒粗化和Si带来的焊接负效应，考虑到本发明Mn含量较高，Nb含量控制在0.055％-0.065％。
Ti：Ti元素与C的结合力极强，可以形成大量弥散分布的TiC颗粒，使钢的内部组织致密，细化晶粒，减少粗大柱状晶和树枝晶组织的形成，可减少偏析降低带状组织级别，另外Ti也能改善焊接性能。故在本发明中Ti含量控制在0.090％～0.100％。
具体的，步骤(2)中，压下位置为铸坯凝固末端，总压下量4.0mm。
具体的，步骤(3)中，预热段温度870℃～930℃、加热段温度1240℃～1280℃、均热段温度1230℃～1270℃，加热时间≥200min。
具体的，步骤(4)中，粗轧采用1+5模式，6道次连轧，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1050℃～1090℃，中间坯厚度控制50mm。
具体的，为保证足够的压下率，细化晶粒避免混晶，所述步骤(4)中，所述精轧的开轧温度950℃～1060℃，精轧终轧温度865℃～895℃。
实施例1
一种800MPa级热轧车轮钢，其化学成分按重量百分数计为C：0.06％，Si：0.25％，Mn：1.80％，S：0.005％，P：0.015％，Alt：0.02％，Nb： 0.055％，Ti：0.090％，N：0.0055％，余量为Fe和不可避免夹杂。
其制造方法包括以下步骤：
(1)钢水经连铸得到连铸板坯，其中钢水化学成分的重量百分比为C： 0.06％，Si：0.25％，Mn：1.80％，S：0.005％，P：0.015％，Alt：0.02％，Nb ：0.055％，Ti：0.090％，N：0.0055％，余量为Fe和不可避免夹杂；
(2)连铸：过热度控制10℃，采用动态轻压下和电磁搅拌技术，压下位置为铸坯凝固末端，总压下量4.0mm，铸坯下线缓冷48h；
(3)加热：采用三段式加热模式进行加热，预热段温度870℃、加热段温度1240℃、均热段温度1230℃，加热时间200min；
(4)轧制：其包括粗轧和精轧，粗轧采用1+5模式，6道次连轧，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1050℃，中间坯厚度控制50mm ；精轧的开轧温度950℃，精轧终轧温度865℃；
(5)卷曲：卷曲温度控制在585℃。
经测试(产品性能检测采用《金属材料室温拉伸试验方法GB/T228》国家标准)，本实施例制得的热轧车轮钢的上屈服强度ReL＝712MPa，抗拉强度Rm＝805MPa，断后伸长率A＝18％。
实施例2
一种800MPa级热轧车轮钢，其化学成分按重量百分数计为C：0.07％， Si：0.3％，Mn：1.85％，S：0.004％，P：0.01％，Alt：0.035％，Nb：0.06％，Ti：0.095％，N：0.0045％，余量为Fe和不可避免夹杂。
其制造方法包括以下步骤：
(3)钢水经连铸得到连铸板坯，其中钢水化学成分的重量百分比为C： 0.07％，Si：0.3％，Mn：1.85％，S：0.004％，P：0.01％，Alt：0.035％，Nb ：0.06％，Ti：0.095％，N：0.0045％，余量为Fe和不可避免夹杂；
(4)连铸：过热度控制15℃，采用动态轻压下和电磁搅拌技术，压下位置为铸坯凝固末端，总压下量4.0mm，铸坯下线缓冷48h；
(3)加热：采用三段式加热模式进行加热，预热段温度900℃、加热段温度1260℃、均热段温度1250℃，加热时间300min；
(4)轧制：其包括粗轧和精轧，粗轧采用1+5模式，6道次连轧，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1070℃，中间坯厚度控制50mm ；精轧的开轧温度1000℃，精轧终轧温度880℃；
(5)卷曲：卷曲温度控制在600℃。
经测试(产品性能检测采用《金属材料室温拉伸试验方法GB/T228》国家标准)，本实施例制得的热轧车轮钢的上屈服强度ReL＝738MPa，抗拉强度Rm＝824MPa，断后伸长率A＝22％。
实施例3
一种800MPa级热轧车轮钢，其化学成分按重量百分数计为C：0.08％， Si：0.35％，Mn：1.90％，S：0.003％，P：0.008％，Alt：0.05％，Nb： 0.065％，Ti：0.100％，N：0.0035％，余量为Fe和不可避免夹杂。
其制造方法包括以下步骤：
(5)钢水经连铸得到连铸板坯，其中钢水化学成分的重量百分比为C：0.08％，Si：0.35％，Mn：1.90％，S：0.003％，P：0.008％，Alt：0.05％，Nb ：0.065％，Ti：0.100％，N：0.0035％，余量为Fe和不可避免夹杂；
(6)连铸：过热度控制20℃，采用动态轻压下和电磁搅拌技术，压下位置为铸坯凝固末端，总压下量4.0mm，铸坯下线缓冷48h；
(3)加热：采用三段式加热模式进行加热，预热段温度930℃、加热段温度1280℃、均热段温度1270℃，加热时间250min；
(4)轧制：其包括粗轧和精轧，粗轧采用1+5模式，6道次连轧，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1090℃，中间坯厚度控制50mm ；精轧的开轧温度1060℃，精轧终轧温度895℃；
(5)卷曲：卷曲温度控制在615℃。
经测试(产品性能检测采用《金属材料室温拉伸试验方法GB/T228》国家标准)，本实施例制得的热轧车轮钢的上屈服强度ReL＝721MPa，抗拉强度Rm＝811MPa，断后伸长率A＝19.6％。
尽管通过并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种800MPa级热轧车轮钢，其特征在于，其化学成分按重量百分数计为C：0.06％～0.08％，Si：0.25％～0.35％，Mn：1.80％～1.90％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti：0.090％～0.100％，N：≤0.0055％，余量为Fe和不可避免夹杂。
2.根据权利要求1所述的800MPa级热轧车轮钢，其特征在于，所述热轧车轮钢的组织为细晶粒铁素体和珠光体。
3.根据权利要求2所述的800MPa级热轧车轮钢，其特征在于，所述金相组织中铁素体的晶粒度为12～14级。
4.根据权利要求3所述的800MPa级热轧车轮钢，其特征在于，所述热轧钢的上屈服强度ReL≥700MPa，抗拉强度Rm≥800MPa，断后伸长率A≥16％。
5.一种800MPa级热轧车轮钢的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分的重量百分比为C：0.06％～0.08％，Si：0.25％～0.35％，Mn：1.80％～1.90％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti：0.090％～0.100％，N：≤0.0055％，余量为Fe和不可避免夹杂；
(2)连铸：过热度控制10℃～20℃，铸坯下线缓冷48h；
(3)加热：采用三段式加热模式进行加热；
(4)轧制：其包括粗轧和精轧；
(5)卷曲：卷曲温度控制在585℃～615℃。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中，压下位置为铸坯凝固末端，总压下量4.0mm。
7.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(3)中，预热段温度870℃～930℃、加热段温度1240℃～1280℃、均热段温度1230℃～1270℃，加热时间≥200min。
8.根据权利要求5所述的的制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中，粗轧采用1+5模式，6道次连轧，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1050℃～1090℃，中间坯厚度控制50mm。
9.根据权利要求5所述的的制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述精轧的开轧温度950℃～1060℃，精轧终轧温度865℃～895℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106811684A (zh) * 2015-12-01 2017-06-09 上海梅山钢铁股份有限公司 屈服强度750Mpa级集装箱用热轧钢板及其制造方法

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