一種高強汽車車輪用鋼及其製造方法
2023-09-27 05:33:25
專利名稱：：一種高強汽車車輪用鋼及其製造方法
技術領域：
：本發明屬於高強衝壓用鋼
技術領域：
，特別是提供了一種高強度汽車車輪用鋼的製造方法。
背景技術：
：近幾年隨著國內汽車工業的大力發展，汽車車輪行業也在材質和結構上迅猛發展。為使我國汽車工業獨立自主地發展，減少國外進口鋼材的數量，在保證鋼材強度、剛度，減輕車重的基礎上，對車輪用鋼進行系列性、專用化的研究，以滿足汽車工業的急需，是當前的緊迫任務。目前國內車輪用鋼普遍使用Q235B等熱軋板卷，強度偏低、疲勞性能差，鋼板厚而重。但是近幾年隨著汽車工業的發展以及對高強車輪鋼需求的增加，國內鋼廠開始重視汽車車輪專用鋼材的開發。車輪用鋼不僅僅要求高強度，而且對鋼板的成形性、焊接性能、擴孔性能和疲勞性能等都有很高的要求。「鈦在汽車輪鋼中的作用及合金化工藝探討」(《鋼鐵》，Vol.36(2001)，p.48)介紹在製造汽車車輪用鋼時加入Ti，含量為0.014-0.100%。「鞍鋼ASP線汽車車輪用鋼的研製」(《汽車工藝與材料》，Vol.6(2004)，p.57)敘述在製造汽車車輪用鋼時加入Nb，加入量彡0.030%，熱軋後抗拉強度為460MPa。但是Nb和Ti都屬於貴重元素，顯然增加了製造成本。因此，低成本、高強度車輪用鋼的開發迫在眉捷。
發明內容本發明的目的在於提供一種高強度汽車車輪用鋼的製造方法，解決了目前國內車輪用鋼普遍強度偏低、鋼板較厚和疲勞性能差、生產成本偏高的問題，使車身減重、減少油耗、節約能源。本發明的技術方案是1、一種高強汽車車輪用鋼，其特徵在於其化學成分重量百分比C:0.070.12%,Si0.010.1%，Mn1.01.2%，P0.0080.015%,S^0.006%,Alt0.0200.040%，餘量為Fe及其它雜質元素。2、一種高強汽車車輪用鋼的生產方法，該車輪用鋼的成分為C0.070.12%，Si:0.010.1%，Mn:1.01.2%，P0.0080.015%，S^0.006%,Alt0.0200.040%，餘量為Fe及其它雜質元素；均為重量百分比，其特徵在於(1)鐵水預處理階段脫硫至彡0.015%；(2)轉爐冶煉階段控制鋼中終點P彡0.015%，終點S彡0.020%；⑶LF爐精煉階段控制終點P在0.0080.015%,終點S<0.006%；(4)連鑄階段採用氬氣全保護澆鑄；板坯進入加熱爐，加熱溫度控制在12101290°C，加熱時間控制在2.83.5小時，經粗軋後出口溫度控制在10001080°C，精軋後終軋溫度控制在800860°C，最後經層流冷卻至卷取溫度540640°C。本發明在滿足強度、延伸率條件下，為了獲得更好的疲勞性和衝壓性，對車輪鋼進行了成分調整，通過調節C、Si、Mn的含量和生產工藝，使強度級別在380480MPa變化，延伸率在26.043.0%，其合金成分如表1所示。表1高強汽車車輪用鋼的合金成分(Wt.%)tableseeoriginaldocumentpage4下面對於本發明要求範圍給予說明碳元素能夠顯著提高鋼材的抗拉強度本發明要求鋼中C含量為0.070.12%，C含量大於0.12%會影響鋼板的成形性和焊接性能，C含量小於0.07%會導致抗拉強度和疲勞壽命降低；鋼中Si含量要求在0.010.1%，Si含量大於0.3%會導致鋼中SiO2·MnO·Al2O3體系夾雜物過多，從而影響鋼板的焊接性能；鋼中Mn含量要求為1.01.2%，Mn元素能夠改善鋼材的力學性能，Mn含量大於1.50%不僅僅能夠引起上述夾雜物問題，而且可能會導致鋼中層狀馬氏體生成，影響了鋼板的擴孔性能，Mn含量小於1.0%可能會導致力學性能不合；鋼中P含量要求在0.0080.015%，P含量大於0.030%會導致鋼板塑性及韌性下降；鋼中S元素要求小於0.006%,S含量大於0.006%會影響鋼板焊接性能和擴孔性能；鋼中全鋁Alt要求為0.0200.040%,Alt大於0.040%不僅僅會導致連鑄水口堵塞，而且會導致鋼中夾雜物超標，影響了成型性能和焊接性能等，Alt小於0.020%會導致鋼中氧難以控制在低含量；鋼板中氧含量過高會導致夾雜物超標和車輪成品的疲勞壽命降低，氮含量過高會降低鋼的塑性、韌性和衝擊性能，因此本發明要求在連鑄階段實施氬氣全保護澆鑄，以防止二次氧化和鋼水增氮。鐵水預處理階段要求脫硫至<0.015%，脫硫效果不好會增加LF爐精煉負擔，導致成本增加；轉爐冶煉階段要求鋼中終點P彡0.015%和終點S彡0.020%，以防止鋼板中P和S元素帶來的影響；LF爐精煉階段要求終點P在0.0080.015%，終點S彡0.006%，以防止鋼板中P和S元素帶來的影響。軋制時加熱溫度不應過高，加熱時間不應太長，避免表面過熱過燒和嚴重氧化鐵皮的產生，選擇12101290°C之間較合適；對各軋制溫度點要嚴格控制，選擇合理的粗軋出口溫度，保證後期軋制溫降在一個合適範圍，故此溫度不應低於1000°C，控制在1000IOSO0C；終軋溫度不應太低，避免組織中產生混晶，在800°C以上終軋合適，控制在8008600C；卷取溫度應控制在合理範圍，過高會使強度太低，而過低的卷取溫度會使得塑性變差，故選擇540640°C作為一個合理的卷取溫度區間。本發明的技術效果採用該發明，與以前的車輪用鋼相比，高強車輪鋼的抗拉強度可達到380480MPa，延伸率在26.043.0%。其合金化成本低，可獲得高強度、高疲勞性能和高衝壓性能鋼板，有效地降低了車身自重，減少了油耗，是用於生產汽車輪輞、輪輻的理想板材。具體實施例方式高強汽車車輪用鋼的生產工藝如下(1)煉鋼工藝首先進行鐵水預處理脫硫，脫硫後終點硫含量<0.005%；然後進行轉爐冶煉，鋼水終點目標溫度1610-1680°C，終點碳含量為0.030.05%，終點硫含量彡0.010%，終點磷含量彡0.012%，轉爐出鋼過程採用Al-Fe合金脫氧，Al加入量為1.22.2kg/t，採用Mn-Fe合金調整Mn含量，可以調整Mn含量至1.01.2%，也可以調整至接近1.0%，轉爐出鋼後加鋁粒進行渣脫氧，Al加入量為0.090.20kg/t，保證渣脫氧後渣中全鐵含量<5%，鋼中其它成分含量幾乎不變；在LF爐精煉處理過程，爐內保持還原性氣氛，強攪拌脫硫，終點硫含量彡0.006%,採用Mn-Fe調整Mn含量至1.01.2%，，採用Si-Fe調整矽含量至0.010.1%，精煉結束溫度控制在15401590°C，鋼中LF爐精煉終點各成分含量達到表1要求；最後是連鑄階段，為防止鋼水二次氧化和增氮，採用氬氣全保護澆鑄，為防止卷渣，結晶器液面波動在士3mm;(2)熱軋工藝板坯進入加熱爐，加熱溫度控制在12101290°C，加熱時間2.83.5小時，經粗軋後出口溫度控制在10001080°C，經6機架精軋後終軋溫度控制在8008600C，最後經層流冷卻至卷取溫度540640°C。軋件出精軋機後，儘可能快冷卻速度冷卻到目標卷取溫度。實施例1按照高強汽車車輪用鋼的生產工藝在現場試製生產車輪鋼1號。冶煉工藝如下首先進行鐵水預處理脫硫，然後進行轉爐冶煉，終點目標溫度1660°C，採用Al-Fe合金脫氧，Al加入量為2kg/t，採用Mn-Fe合金配Mn，出鋼後加鋁粒進行渣脫氧，Al加入量為1.2kg/t；接下來是LF爐精煉處理，爐內保持還原性氣氛，強攪拌脫硫，採用Mn-Fe調Mn，採用Si-Fe調Si，精煉結束溫度控制在1560°C，爐內保持還原性氣氛，強攪拌脫硫；最後是連鑄階段，採用氬氣全保護澆鑄，結晶器液面波動在士3mm。按表2所示工藝嚴格控制煉鋼終點，表3為板坯熔煉成分。對於表3的成分，配以合適的軋鋼工藝如下板坯進入加熱爐，加熱溫度控制在12400C，加熱時間3.5h，經粗軋後出口溫度控制在1020°C，經6機架精軋後終軋溫度控制在8300C，最後經層流冷卻至卷取溫度580°C，如表4所示。成品車輪鋼板經檢測力學性能如表5所示。對於本發明的車輪鋼熱軋板卷，已經大批量供給國內兩家車輪廠進行製造車輪鋼的輪輻和輪輞，表面質量、成形性、力學性能和焊接性能都達到了用戶的要求。特別是鋼號1的產品，國內某車輪廠製成輪輻後進行了彎曲疲勞試驗，在加載係數為1.5的條件下循環次數達到了31萬次，遠高於國標GB/T5909-1995的要求。表2煉鋼工藝控制(Wt.%)鋼號I預處理終點S轉爐終點P轉爐終點SLF爐終點P~~LF爐終點S~0.0050.0060.0080.0100.006表3板坯熔煉成分(Wt.%)tableseeoriginaldocumentpage6表4軋鋼工藝控制tableseeoriginaldocumentpage6表5力學性能鋼號I厚度/mm屈服強度/MPa抗拉強度/MPa延伸率~143003802θΓθ實施例2按照高強汽車車輪用鋼的生產工藝在現場試製生產車輪鋼2號。冶煉工藝如下首先進行鐵水預處理脫硫，然後進行轉爐冶煉，終點目標溫度1670°C，採用Al-Fe合金脫氧，Al加入量為2kg/t，採用Mn-Fe合金配Mn，出鋼後加鋁粒進行渣脫氧，Al加入量為1.2kg/t；接下來是LF爐精煉處理，爐內保持還原性氣氛，強攪拌脫硫，採用Mn-Fe調Mn，採用Si-Fe調Si，精煉結束溫度控制在1570°C，爐內保持還原性氣氛，強攪拌脫硫；最後是連鑄階段，採用氬氣全保護澆鑄，結晶器液面波動在士3mm。按表6所示工藝嚴格控制煉鋼終點，表7為板坯熔煉成分。對於表7的成分，配以合適的軋鋼工藝如下板坯進入加熱爐，加熱溫度控制在12400C，加熱時間3.5h，經粗軋後出口溫度控制在1020°C，經6機架精軋後終軋溫度控制在8300C，最後經層流冷卻至卷取溫度580°C，如表8所示。成品車輪鋼板經檢測力學性能如表9所示。表6煉鋼工藝控制(Wt.%)tableseeoriginaldocumentpage6表7板坯熔煉成分(Wt.%)tableseeoriginaldocumentpage7表8軋鋼工藝控制tableseeoriginaldocumentpage7表9力學性能tableseeoriginaldocumentpage7實例3按照高強汽車車輪用鋼的生產工藝在現場試製生產車輪鋼3號。冶煉工藝如下首先進行鐵水預處理脫硫，然後進行轉爐冶煉，終點目標溫度1680°C，採用Al-Fe合金脫氧，Al加入量為2kg/t，採用Mn-Fe合金配Mn，出鋼後加鋁粒進行渣脫氧，Al加入量為1.2kg/t；接下來是LF爐精煉處理，爐內保持還原性氣氛，強攪拌脫硫，採用Mn-Fe調Mn，採用Si-Fe調Si，精煉結束溫度控制在1580°C，爐內保持還原性氣氛，強攪拌脫硫；最後是連鑄階段，採用氬氣全保護澆鑄，結晶器液面波動在士3mm。按表10所示工藝嚴格控制煉鋼終點，表11為板坯熔煉成分。對於表11的成分，配以合適的軋鋼工藝如下板坯進入加熱爐，加熱溫度控制在1260°C，加熱時間3.5h，經粗軋後出口溫度控制在1010°C，經6機架精軋後終軋溫度控制在8300C，最後經層流冷卻至卷取溫度580°C，如表12所示。成品車輪鋼板經檢測力學性能如表13所示。表10煉鋼工藝控制(Wt.%)tableseeoriginaldocumentpage7表11板坯熔煉成分(Wt.%)tableseeoriginaldocumentpage8表12軋鋼工藝控制tableseeoriginaldocumentpage8表13力學性能tableseeoriginaldocumentpage8權利要求一種高強汽車車輪用鋼，其特徵在於其化學成分重量百分比C0.07～0.12％，Si0.01～0.1％，Mn1.0～1.2％，P0.008～0.015％，S≤0.006％，Alt0.020～0.040％，餘量為Fe及其它雜質元素。2.一種高強汽車車輪用鋼的生產方法，該車輪用鋼的成分為C:0.070.12%，Si:0.010.l%，Mn:1.01.2%，P:0.0080.015%，S彡0.006%,Alt0.0200.040%,餘量為Fe及其它雜質元素；均為重量百分比，其特徵在於(1)鐵水預處理階段脫硫至彡0.015%；(2)轉爐冶煉階段控制鋼中終點P彡0.015%，終點S彡0.020%；(3)LF爐精煉階段控制終點P在0.0080.015%，終點S<0.006%；(4)連鑄階段採用氬氣全保護澆鑄；板坯進入加熱爐，加熱溫度控制在12101290°C，加熱時間控制在2.83.5小時，經粗軋後出口溫度控制在10001080°C，精軋後終軋溫度控制在800860°C，最後經層流冷卻至卷取溫度540640°C。全文摘要一種高強汽車車輪用鋼及其製造方法，屬於高強衝壓用鋼
技術領域：
。車輪鋼的成分為C0.07～0.12％，Si0.01～0.1％，Mn1.0～1.2％，P0.008～0.015％，S≤0.006％，Al0.020～0.040％，餘量為Fe及其它雜質元素；均為重量百分比。製造工藝為鐵水預處理脫硫→頂底復吹轉爐→LF爐精煉處理→板坯連鑄→熱軋→成品。優點在於，採用該發明，與以前的車輪用鋼相比，在不添加貴金屬Nb等強化元素的條件下抗拉強度可達到380～480MPa，延伸率在26.0～43.0％。其合金化成本低，可獲得高強度、高疲勞性能和高衝壓性能鋼板，有效地降低了車身自重，減少了油耗，是用於生產汽車輪輞、輪輻的理想板材。文檔編號B21B1/46GK101831585SQ20101018347公開日2010年9月15日申請日期2010年5月19日優先權日2010年5月19日發明者包春林,周德光,周志偉,崔陽,張鵬程,徐海衛,朱國森,李明,李飛,武軍寬,趙林申請人:首鋼總公司;河北省首鋼遷安鋼鐵有限責任公司