CN115058644A - 一种700MPa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700MPa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：0.05％～0.08％，Si：0.06％～0.10％，Mn：1.65％～1.75％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti：0.045％～0.055％，N：≤0.006％，余量为Fe和不可避免夹杂。这种热轧车轮钢能在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700MPa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700MPa级热轧车轮钢及其制造方法。
背景技术
车轮作为商用车重要零部件之一，需求广、用量大，随着汽车轻量化发展需求，车轮高强减薄成为整车减重的重要手段之一。车轮厂对高强度车轮钢的需求明显增加，现阶段车轮行业普遍使用的较高强度级别为抗拉强度590MPa，部分企业使用更高强度650MPa级别车轮钢，但是随着市场变化及需求，抗拉强度700MPa级车轮钢已逐渐成为一种新的需求。
传统的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700MPa级热轧车轮钢及其制造方法，这种热轧车轮钢能在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700MPa级热轧车轮钢，其化学成分按重量百分数计为C：0.05％～0.08％，Si：0.06％～0.10％，Mn：1.65％～1.75％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti：0.045％～0.055％，N：≤0.006％，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13～15级。
作为优选，所述热轧钢的上屈服强度ReL≥600MPa，抗拉强度Rm≥700MPa，断后伸长率A≥16％。
本发明另一方面公开了一种700MPa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：0.05％～0.08％，Si：0.06％～0.10％，Mn：1.65％～1.75％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti：0.045％～0.055％，N：≤0.006％，余量为Fe和不可避免夹杂；
(2)连铸：过热度控制10℃～20℃，采用动态轻压下和电磁搅拌技术，铸坯下线缓冷24h；
(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595℃～625℃。
作为优选，所述步骤(3)的预热段温度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)的粗轧为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)的精轧的开轧温度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：提供了一种700MPa级热轧车轮钢及其制造方法，这种热轧车轮钢能在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700MPa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13-15级，能够有效提高抗拉压强度。
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疲劳性差等问题的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为实施例1的钢板在金相显微镜下的组织形貌图(1000×)。
图2为实施例2的钢板在金相显微镜下的组织形貌图(1000×)。
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700MPa级热轧车轮钢，其化学成分按重量百分数计为C：0.05％～0.08％，Si：0.06％～0.10％，Mn：1.65％～1.75％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti：0.045％～0.055％，N：≤0.006％，余量为Fe和不可避免夹杂。
上述的700MPa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：0.05％～0.08％，Si：0.06％～0.10％，Mn：1.65％～1.75％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti：0.045％～0.055％，N：≤0.006％，余量为Fe和不可避免夹杂；
(2)连铸：过热度控制10℃～20℃，采用动态轻压下和电磁搅拌技术，铸坯下线缓冷24h；
(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595℃～625℃。
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700MPa级热轧车轮钢，由该方法制得的热轧钢的上屈服强度ReL≥600MPa，抗拉强度Rm≥700MPa，断后伸长率A≥16％，满足车轮轻量化需求。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0.05％～0.08％。
Si：Si固溶于铁素体和奥氏体中起到提高它们的硬度和强度的作用，但Si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0.06％～0.10％。
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1.65％～1.75％。
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也能与N结合生产稳定的高弥散化合物。故在本发明中Ti含量控制在0.045％～0.055％。
具体的，由上述方法制得的热轧车轮钢的组织为细晶粒铁素体和珠光体，其金相组织中铁素体的晶粒度为13～15级，能够有效提高抗拉压强度。
具体的，所述步骤(3)的预热段温度870℃～930℃、加热段温度1240℃～1280℃、均热段温度1230℃～1270℃，加热时间≥200min。
具体的，所述步骤(4)的粗轧为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，所述步骤(4)的精轧的开轧温度950℃～1060℃，精轧终轧温度865℃～895℃。
实施例1
一种700MPa级热轧车轮钢，其化学成分按重量百分数计为C：0.06wt％，Si：0.09wt％，Mn：1.73wt％，S：0.005wt％，P：0.015wt％，Alt：0.03wt％，Nb：0.06wt％，Ti：0.051wt％，N：0.006wt％，余量为Fe和不可避免夹杂。本实施例的热轧车轮钢的厚度为4.36mm。
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：0.06wt％，Si：0.09wt％，Mn：1.73wt％，S：0.005wt％，P：0.015wt％，Alt：0.03wt％，Nb：0.06wt％，Ti：0.051wt％，N：0.006wt％，余量为Fe和不可避免夹杂；
(2)连铸：过热度控制15℃，采用动态轻压下和电磁搅拌技术，铸坯下线缓冷24h；
(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1250℃、均热段温度1245℃，加热时间220min；
(4)轧制：其包括粗轧和精轧，粗轧为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1000℃，精轧终轧温度870℃；
(5)卷曲：卷曲温度控制在600℃。
实施例2
一种700MPa级热轧车轮钢，其化学成分按重量百分数计为C：0.08wt％，Si：0.08wt％，Mn：1.65wt％，S：0.005wt％，P：0.015wt％，Alt：0.035wt％，Nb：0.065wt％，Ti：0.050wt％，N：0.006wt％，余量为Fe和不可避免夹杂。本实施例的热轧车轮钢的厚度为4.50mm。
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：0.08wt％，Si：0.08wt％，Mn：1.65wt％，S：0.005wt％，P：0.015wt％，Alt：0.035wt％，Nb：0.065wt％，Ti：0.050wt％，N：0.006wt％，余量为Fe和不可避免夹杂；
(4)连铸：过热度控制13℃，采用动态轻压下和电磁搅拌技术，铸坯下线缓冷24h；
(3)加热：采用三段式加热模式进行加热，预热段温度910℃、加热段温度1270℃、均热段温度1255℃，加热时间235min；
(4)轧制：其包括粗轧和精轧，粗轧为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1080℃，中间坯厚度控制50mm，精轧的开轧温度1020℃，精轧终轧温度890℃；
(5)卷曲：卷曲温度控制在620℃。
实施例3拉伸性能测试
本发明各个实施例中钢的拉伸性能测试结果如表1所示(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)。
表1
实施例 厚度mm 屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa) A,％ 屈强比 冷弯180°
1 4.36 649 716 20％ 0.91 合格
2 4.50 630 718 22％ 0.88 合格
实施例4金相检测
实施例1和实施例2的热轧车轮钢钢板在金相显微镜下的组织形貌图分别如图1和图2所示，各个实施例中钢的组织均为为铁素体+珠光体，金相检测结果如表2所示。
表2
Figure BDA0003616481340000081
Figure BDA0003616481340000091
尽管通过参考附图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 (8)

1.一种700MPa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：0.05％～0.08％，Si：0.06％～0.10％，Mn：1.65％～1.75％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti：0.045％～0.055％，N：≤0.006％，余量为Fe和不可避免夹杂。
2.根据权利要求1所述的700MPa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700MPa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13～15级。
4.根据权利要求2所述的700MPa级热轧车轮钢，其特征在于，所述热轧钢的上屈服强度ReL≥600MPa，抗拉强度Rm≥700MPa，断后伸长率A≥16％。
5.一种700MPa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：0.05％～0.08％，Si：0.06％～0.10％，Mn：1.65％～1.75％，S：≤0.005％，P：≤0.015％，Alt：0.02％～0.05％，Nb：0.055％～0.065％，Ti：0.045％～0.055％，N：≤0.006％，余量为Fe和不可避免夹杂；
(2)连铸：过热度控制10℃～20℃，采用动态轻压下和电磁搅拌技术，铸坯下线缓冷24h；
(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595℃～625℃。
6.根据权利要求5所述的700MPa级热轧车轮钢的制造方法，其特征在于，所述步骤(3)的预热段温度870℃～930℃、加热段温度1240℃～1280℃、均热段温度1230℃～1270℃，加热时间≥200min。
7.根据权利要求5所述的700MPa级热轧车轮钢的制造方法，其特征在于，所述步骤(4)的粗轧为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。
8.根据权利要求5所述的700MPa级热轧车轮钢的制造方法，其特征在于，所述步骤(4)的精轧的开轧温度950℃～1060℃，精轧终轧温度865℃～895℃。
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