CN115125432A - 650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的制造方法 - Google Patents

650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的制造方法，钢的化学成分为C：0.060％～0.130％，Mn：1.50％～1.80％，Si：0.40％～0.70％，Als：0.020％～0.060％，Cr：0.20％～0.60％，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；本发明在低碳、硅锰系成分基础上，添加了少量的Nb、Ti和Cr元素，获得所需性能和组织；通过控制钢液纯净度、减少钢材内部偏析，使钢材获得了良好的成型性能、焊接性能及疲劳性能。

Description

650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的制造方法
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级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的制造方法。
背景技术
近年来，在全球低碳经济和能源经济的背景下，汽车轻量化要求逐年提高，汽车车轮也向高强度、轻量化方向发展。与钢制车轮相比，铝合金车轮具有重量轻、尺寸精度高等优点，因此在乘用车领域铝制车轮逐渐替代了钢制车轮。在商用车领域，钢制车轮同样面临着铝制车轮的挑战，但钢制车轮具有成本低、安全性高的优点，因此在商用车领域钢制车轮仍占据主要市场份额。但是高强化、减轻车轮重量、提高车辆安全性已经成为钢制车轮的主要发展方向。
目前国内主要的车轮制造企业有兴民车轮、正兴车轮等。高强车轮用钢对钢材的强度、成型性能、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，只有首钢、本钢等少数钢厂可批量生产高强车轮钢热轧卷板。
本发明涉及一种高强度、轻量化汽车轮辐用钢(钢种牌号为BG650CL)具有良好的成型性能、焊接性能及疲劳性能，满足了高强车轮轮辐制造用材要求，适于制造商用车的车轮轮辐。
发明内容
本发明提供了一种650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的制造方法，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，以获得所需的的性能和组织；通过控制钢液纯净度、减少钢材内部偏析及配合相关工艺，最终使钢材获得了良好的成型性能、焊接性能及疲劳性能，满足了高强车轮轮辐制造用材要求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的制造方法，钢的化学成分按质量百分比计为C：0.060％～0.130％，Mn：1.50％～1.80％，Si：0.40％～0.70％，Als：0.020％～0.060％，Cr：0.20％～0.60％，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、热连轧、控制冷却、卷取，其中：
1)铁水预处理工序
铁水入炉S≤0.003％，扒净渣；废钢采用精料废钢；
2)转炉冶炼工序
转炉拉碳一次命中，避免点吹；出钢时采用低碳低磷锰铁、低碳铬铁及硅铁进行合金化；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，挡渣出钢；
3)炉外精炼工序
LF精炼采用活性石灰、萤石造还原渣；控制吹氩强度，避免钢液裸露；精炼前后分别取气体样做N、O含量分析，控制N≤45ppm、O≤20ppm；
4)连铸工序
连铸全程进行保护浇注，取气体样分析N、O含量，控制N≤50ppm、O≤25ppm；开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程避免钢液裸露，控制水口吸N；采用高碱度中包渣；浇钢过程投入软压下功能，保持恒拉速；中包控制过热度≤25℃；铸坯全部下线，堆冷，72小时后轧制；
5)加热工序
板坯出加热炉温度控制在1180℃±20℃，板坯加热时间控制在2.5～3.5小时；
6)热连轧工序
粗轧入口温度≥1080℃；精轧做好模型的负荷分配，保证轧制稳定性；精轧出口温度控制在825～855℃；
7)控制冷却及卷取工序
控制冷却采用前段连续冷却方式；卷取温度控制在485～515℃。
所制造钢板的屈服强度≥500MPa，650MPa≤抗拉强度≤800MPa，延伸率A50≥20％。
所制造钢板的金相组织为针状铁素体+贝氏体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过本发明所述工艺生产的650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢，各项力学性能满足指标要求。
(2)通过本发明所述工艺生产的650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢，成型性能满足加工车轮轮辐过程中的旋压、冲孔工序要求，未出现开裂，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级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的金相组织照片。
具体实施方式
本发明所述一种650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的制造方法，钢的化学成分按质量百分比计为C：0.060％～0.130％，Mn：1.50％～1.80％，Si：0.40％～0.70％，Als：0.020％～0.060％，Cr：0.20％～0.60％，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、热连轧、控制冷却、卷取，其中：
1)铁水预处理工序
铁水入炉S≤0.003％，扒净渣；废钢采用精料废钢；
2)转炉冶炼工序
转炉拉碳一次命中，避免点吹；出钢时采用低碳低磷锰铁、低碳铬铁及硅铁进行合金化；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，挡渣出钢；
3)炉外精炼工序
LF精炼采用活性石灰、萤石造还原渣；控制吹氩强度，避免钢液裸露；精炼前后分别取气体样做N、O含量分析，控制N≤45ppm、O≤20ppm；
4)连铸工序
连铸全程进行保护浇注，取气体样分析N、O含量，控制N≤50ppm、O≤25ppm；开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程避免钢液裸露，控制水口吸N；采用高碱度中包渣；浇钢过程投入软压下功能，保持恒拉速；中包控制过热度≤25℃；铸坯全部下线，堆冷，72小时后轧制；
5)加热工序
板坯出加热炉温度控制在1180℃±20℃，板坯加热时间控制在2.5～3.5小时；
6)热连轧工序
粗轧入口温度≥1080℃；精轧做好模型的负荷分配，保证轧制稳定性；精轧出口温度控制在825～855℃；
7)控制冷却及卷取工序
控制冷却采用前段连续冷却方式；卷取温度控制在485～515℃。
所制造钢板的屈服强度≥500MPa，650MPa≤抗拉强度≤800MPa，延伸率A50≥20％。
所制造钢板的金相组织为针状铁素体+贝氏体。
本发明所述650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐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P、S设计，减少夹杂物，提高钢的成型性能、焊接性能及疲劳性能；
5)加入Cr元素，有利于提高钢的淬透性，从而形成微细结构的贝氏体和针状铁素体(如图1所示)。
本发明所述650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的生产工艺设计原则如下：
工艺过程包括铁水预处理(DS)→转炉冶炼(LD)→炉外精炼(LF)→连铸(CC)→加热→热连轧→控制冷却→卷取→取样→检验→包装出厂。
1、铁水预处理工序
铁水入炉S≤0.003％，扒净渣；废钢采用精料废钢。
2、转炉冶炼工序
转炉拉碳一次命中，避免点吹。出钢采用低碳低磷锰铁、低碳铬铁及硅铁进行合金化。出钢前钢包用氩气吹扫，控制出钢口，避免散流，挡渣出钢。
4、炉外精炼工序
LF炉采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣。严格控制吹氩强度，避免钢液裸露。精炼前后取气体样做N、O含量分析,控制N≤45ppm、O≤20ppm。
5、连铸工序
连铸全程进行保护浇注，取气体样分析N、O，控制N≤50ppm、O≤25ppm。开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸N。采用高碱度中包渣。浇钢过程投入软压下功能，保持恒拉速。中包控制过热度≤25℃。铸坯全部下线，堆冷，保证铸坯缓慢降温，72小时后轧制。
6、热连轧工序
板坯出炉温度控制在1180℃±20℃。板坯加热时间控制为2.5～3.5小时。
6、热连轧、控制冷却及卷取
粗轧入口温度≥1080℃，精轧做好模型的负荷分配，保证轧制稳定性。精轧出口目标温度为840℃，卷取目标温度为500℃。冷却模式采用前段连续冷却方式。
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级高强度、轻量化汽车轮辐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 7.8×1510 0.07 0.44 1.67 0.012 0.001 0.036 0.055 0.021 0.26 0.0041 0.0016
2 7.8×1510 0.11 0.51 1.73 0.016 0.002 0.041 0.074 0.017 0.22 0.0052 0.0005
3 7.8×1510 0.09 0.58 1.54 0.003 0.002 0.035 0.052 0.008 0.41 0.0030 0.0019
4 7.8×1510 0.08 0.66 1.52 0.007 0.002 0.018 0.062 0.024 0.56 0.0019 0.0026
5 7.8×1510 0.12 0.62 1.76 0.013 0.001 0.054 0.077 0.013 0.37 0.0011 0.0021
本实施例中，650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的主要工艺参数如表2所示。
表2主要工艺参数
Figure BDA0003691388470000051
本实施例中，650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐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 BDA0003691388470000061
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 (3)

1.一种650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的制造方法，其特征在于，钢的化学成分按质量百分比计为C：0.060％～0.130％，Mn：1.50％～1.80％，Si：0.40％～0.70％，Als：0.020％～0.060％，Cr：0.20％～0.60％，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、热连轧、控制冷却、卷取，其中：
1)铁水预处理工序
铁水入炉S≤0.003％，扒净渣；废钢采用精料废钢；
2)转炉冶炼工序
转炉拉碳一次命中，避免点吹；出钢时采用低碳低磷锰铁、低碳铬铁及硅铁进行合金化；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，挡渣出钢；
3)炉外精炼工序
LF精炼采用活性石灰、萤石造还原渣；控制吹氩强度，避免钢液裸露；精炼前后分别取气体样做N、O含量分析，控制N≤45ppm、O≤20ppm；
4)连铸工序
连铸全程进行保护浇注，取气体样分析N、O含量，控制N≤50ppm、O≤25ppm；开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程避免钢液裸露，控制水口吸N；采用高碱度中包渣；浇钢过程投入软压下功能，保持恒拉速；中包控制过热度≤25℃；铸坯全部下线，堆冷，72小时后轧制；
5)加热工序
板坯出加热炉温度控制在1180℃±20℃，板坯加热时间控制在2.5～3.5小时；
6)热连轧工序
粗轧入口温度≥1080℃；精轧做好模型的负荷分配，保证轧制稳定性；精轧出口温度控制在825～855℃；
7)控制冷却及卷取工序
控制冷却采用前段连续冷却方式；卷取温度控制在485～515℃。
2.根据权利要求1所述的一种650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的制造方法，其特征在于，所制造钢板的屈服强度≥500MPa，650MPa≤抗拉强度≤800MPa，延伸率A50≥20％。
3.根据权利要求1所述的一种650MPa级高强度、轻量化汽车轮辐用钢的制造方法，其特征在于，所制造钢板的金相组织为针状铁素体+贝氏体。
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