CN115109905B - 一种表面质量优良的车用大梁钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种表面质量优良的车用大梁钢板及其制造方法。钢坯按照质量百分数计的化学成分为：C：0.062～0.091％，Si：0.06～0.23％，Mn：1.71～1.93％，P≤0.01％，S≤0.002％，Al≤0.049％，Nb+Ti+V+B：0.127～0.149％，余量为Fe及不可避免杂质，该钢坯依次经过加热、除鳞、粗轧、精轧、卷曲、精整、热处理、快速冷却处理后，得到表面质量优良、无粉末状氧化铁残留的车用大梁钢板产品。本发明通过优化钢板成分、轧制时机架间喷水、特定温度下的热处理、气雾快速冷却处理以及物理击打剥离氧化层等手段，确保制得的钢板表面氧化铁皮厚度更小、组织更均匀一致、附着力更强、综合性能更优异。本发明方法工艺简单且容易实现，产品成本较低、市场竞争力强。

Description

一种表面质量优良的车用大梁钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种表面质量优良的车用大梁钢板及其制造方法。
背景技术
高强度大梁钢在制造过程中，钢板表面粘附大量氧化铁粉末(俗称黑灰)。在辊压成型过程中钢板表面的黑灰大面积脱落，需要多次专门停机清理，不仅影响辊压设备的正常运行而且降低了生产效率。此外脱落的黑灰还引起生产现场粉尘超标，导致作业环境恶化，不利于工人操作。
黑灰的形成原因如下：低合金高强度钢板在制造过程中，钢材表面与空气中的氧接触，会形成不同结构的氧化物(FeO、Fe3O4和α-Fe)，按照组织类型可分为先共析组织(Fe3O4+FeO)和共析组织(Fe3O4+Fe)。其中共析组织与钢板表面紧密结合，在轧制过程中不易与钢板基体分离，但冷却后粉化并在基体表面形成细小的氧化铁粉末。黑灰主要由四氧化三铁组成，表观为黑色粉末，因此称为黑灰。由于磁性和微粉吸附效应，此类氧化铁粉极难清除。
检索发现，中国专利CN102319742A通过降低加热温度、提升终轧温度和层流冷却温度等措施，在一定程度上改善了汽车大梁钢表面黑灰问题。中国专利CN109913750A公开了一种具有高表面质量的高强度薄钢板，该钢板表面的黑灰量小于10g/m2。中国专利CN114433641A通过严格控制带钢精轧开轧温度、入口表面温度、出口表面温度、终轧温度，使得带钢表面在整个轧制过程中始终处于相对较低的温度，从而抑制了氧化铁皮的产生，在一定程度上克服了带钢表面黑灰缺陷严重的问题。中国专利CN108728747A通过优化工艺制度，消除了大梁钢B510L表面的黑灰问题，提高了热轧产品的质量。
在此基础上，本发明通过控制轧制过程中氧化铁皮的厚度及组织，并利用热处理改善氧化铁皮的附着力，最终实现了钢板表面无氧化铁粉末附着的目标。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种表面质量优良的车用大梁钢板制造方法，该方法具体如下：钢坯依次经过加热、除鳞、粗轧、精轧、卷曲、精整、热处理、快速冷却后，得到表面质量优良的车用大梁钢板；其中在轧制过程中对钢坯表面进行喷水处理，所述热处理在无氧化加热炉中进行，钢板快速冷却后还需要剥离基体表面的氧化层。
进一步的，钢坯以质量百分数计的化学成分为：C：0.062～0.091％，Si：0.06～0.23％，Mn：1.71～1.93％，P≤0.01％，S≤0.002％，Al≤0.049％，Nb+Ti+V+B：0.127～0.149％，余量为Fe及不可避免杂质。
进一步的，在轧制过程的精轧阶段采用机架间喷水的方式控制钢坯表面温度小于570℃。喷水能够将钢坯表面与空气中的氧隔绝开，避免两者结合发生氧化形成氧化铁皮，由此减薄了氧化铁皮的厚度及共析组织的形成。
更进一步的，各机架的喷水量控制在40～50m3/h之间，优选为47～78m3/h。
进一步的，轧制过程的精轧阶段钢板温度控制在933～1063℃。
进一步的，钢板在无氧化加热炉中进行均匀化热处理的温度为483～527℃，处理时间不超过10min。无氧条件下的均匀化热处理，能够使钢板表面的氧化层组织更加均匀一致。
进一步的，所述快速冷却具体为气雾冷却，气雾压力不超过0.5MPa，冷却速度为200～280℃/min，出炉温度为483～527℃。
进一步的，钢板快速冷却后采用物理击打的方式破坏其表面的氧化层，促使其快速从钢板基体表面剥落。
进一步的，所述车用大梁钢板的抗拉强度Rm≥654MPa，屈服强度Re1≥563MPa，伸长率A介于20～24％之间，表面氧化铁皮厚度为10～15μm，无粉末状氧化铁残留。
本发明的第二重目的在于提供一种按照上述方法制得的车用大梁钢板。
本发明通过优化钢板成分、轧制时的机架间喷水处理、特定温度下的热处理、气雾快速冷却处理以及物理击打剥离氧化层等手段，确保制得的钢板表面氧化铁皮厚度更小、组织更均匀一致、附着力更强，最终实现了钢板表面氧化铁粉末的零附着。与现有技术相比，本发明方法具有工艺简单且容易实现、成本较低、产品性能(尤其是表面性能)突出、市场前景较好等一系列优势。
具体实施方式
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。
本发明制备车用大梁钢板的钢坯化学成分如表1所示。
表1钢坯的化学组成表(wt％)
C Si Mn P S Al Nb+V+Ti+B Fe及杂质
实施例1 0.062 0.10 1.93 0.005 0.0015 0.045 0.127 97.7295
实施例2 0.091 0.23 1.71 0.008 0.0013 0.049 0.135 97.7295
实施例3 0.083 0.06 1.85 0.009 0.0020 0.047 0.149 97.7295
表1所示化学组成的钢坯，经过加热-除鳞-粗轧-精轧-卷曲-精整-热处理-气雾处理等工序后，最终制得了一系列不同性能的车用大梁钢板产品。
表2钢板精轧阶段温度控制表
表3钢板精轧阶段机架间喷水量控制表
其中在钢坯精轧阶段利用七机架精轧机进行轧制，采用机架间喷水控制钢板表面温度在570℃以下。喷淋水除了冷却作用外，还可以隔绝氧气避免其氧化钢板表面。精轧阶段的工艺参数控制如表2-3所示。需要说明的是，实施例编号“-”前面的数字代表第几个实施例，“-”后面的数字代表该实施例中的第几组，如编号1-03代表实施例1中的第3组。
表4气雾冷却工艺参数表
实施例序号 出炉温度/℃ 气雾压力/MPa 冷却速度/℃/min
1-01 483 0.45 220
1-02 508 0.44 237
1-03 515 0.41 249
2-01 523 0.43 242
2-02 518 0.43 267
2-03 520 0.45 259
3-01 527 0.42 276
3-02 498 0.43 218
3-03 521 0.41 254
轧制、卷取后的钢板进行精整，精整后的钢板进入无氧化加热炉中进行均匀化热处理，处理温度为483～527℃，保温3～5min后出炉，之后进行气雾快速冷却，具体工艺参数如表4所示。
表5钢板力学性能对比表
为充分了解各实施例制得的车用大梁钢板产品的性能，分别取样进行了测试，结果如表5所示。
从上表可以看出，按照本发明方法制得的车用大梁钢板产品的抗拉强度和屈服强度、伸长率等力学性能指标均较为突出；钢板产品表面的氧化铁皮厚度虽然很薄(10～15μm)，但是整体表面质量仍然优良，无粉末状氧化铁残留。

Claims (5)

1.一种表面质量优良的车用大梁钢板制造方法，其特征在于该方法包括以下步骤：钢坯依次经过加热、除鳞、粗轧、精轧、卷曲、精整、热处理、快速冷却后，得到表面质量优良的车用大梁钢板；其中钢坯按照质量百分数计的化学成分为：C：0.062~0.091%，Si：0.06~0.23%，Mn：1.71~1.93%，P≤0.01%，S≤0.002%，Al≤0.049%，Nb+Ti+V+B：0.127~0.149%，余量为Fe及不可避免杂质；在轧制过程的精轧阶段将钢板温度控制在933~1063℃，采用机架间喷水的方式隔绝氧气，并控制钢坯表面温度小于570℃，各机架的喷水量控制在40~50m3/h之间；所述热处理在无氧化加热炉中进行并且均匀化热处理温度为483~527℃；所述快速冷却具体为气雾冷却，气雾压力不超过0.5MPa，冷却速度为200~280℃/min，出炉温度为483~527℃；钢板快速冷却后采用物理击打的方式破坏表面的氧化层，促使其从钢板基体表面剥落。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：各机架的喷水量为47~48m3/h。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：钢板在无氧化加热炉中进行均匀化热处理的时间不超过10min。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述车用大梁钢板的抗拉强度Rm≥654MPa，屈服强度Rel≥563MPa，伸长率A介于20~24%之间，表面氧化铁皮厚度为10~15μm，无粉末状氧化铁残留。
5.一种车用大梁钢板，其特征在于：该车用大梁钢板按照权利要求1-4中的任意一种方法制备得到。
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