一種低成本汽車大梁用鋼及其製造方法
2023-10-30 09:59:42 1
專利名稱：一種低成本汽車大梁用鋼及其製造方法
一種低成本汽車大梁用鋼及其製造方法所屬領域本發明涉及一種低成本汽車大梁用鋼及其製造方法，特別涉及低冶煉成本、低合金成本汽車大梁用熱軋帶鋼的生產。
背景技術：
汽車大梁板主要用於製造卡車的橫、縱梁及其它結構件。汽車大梁板都是冷衝壓成型，並且汽車在行駛過程中要受到各種衝擊、扭轉等複雜應力的作用，要求具有較高的強度、良好的塑性、韌性、冷彎性能、抗疲勞特性，同時要求板形良好，尺寸控制精度高。公開號CN 10194728A鈮鈦複合輕型卡車汽車大梁鋼及其製備方法，其主要化學成分按質量分數為c :0. 09 0. 15wt%, Si :0. 30 0. 60wt %, Mn :1. 25 1. 50%，Ti 0. 010 0. 030wt%, Nb :0. 015 0. 045%，P 彡 0. 030wt%, S 彡 0. 030wt%，其餘為 Fe 和不可避免的雜質。該發明採用了鈮鈦複合強化，未指明具體冶煉工藝路線。公開號CN 10892421A—種汽車大梁鋼的低鈮強化生產工藝中提到主要成分含量C 0. 085 0. 115wt %, Si :0. 154 0. 254 %, Mn :1. 4 1. 55wt %, Nb :0. 008 0. 014%, P ^ 0. 015wt%,S彡0. 0060wt%。該發明對P、S含量要求嚴格，並未闡明冶煉工藝路線；另外該發明依靠細晶強化用的鈮含量偏低，工藝的穩定性控制要求更嚴格。公開號CN 101147920公開了含釩汽車大梁用熱軋鋼板表面氧化鐵皮控制方法， 為控制熱軋帶鋼表面氧化鐵皮鋼水中Si的質量分數嚴格控制在0. 2%以下。該方法原料鋼的主要化學成分的質量百分數為C :0. 06 0. 12%，Si彡0. 3%，Mn :1. 05 1. 25%，V 0. 04 0. 10%，P彡0. 025%，S彡0. 015%。該方法對於自產釩鐵礦資源的生產企業有生產成本優勢，但對在市場上採購釩鐵原料的生產企業該方法會抬高生產成本。公開號CN 101698926A—種汽車大梁用鋼及其控溫方法中鋼的主要化學成分的質量百分數為C 0. 08 0. 13 %，Mn :0. 90 1. 15 %，Si ≤0. 3 %，P < 0. 010%, S < 0. 010%, Nb 0. 03 0. 05%, Alt :0. 02 0. 07%。該方法添加了相對較多的細晶強化元素Nb，合金成本相對較高。衝壓性能通常用橫彎性能來衡量，而鋼材中的MnS夾雜是影響大梁鋼橫彎性能的直接因素，並且強度越高對MnS夾雜的要求越高。傳統工藝的冶煉流程是「鐵水預處理(噴粉脫硫或者三脫預處理——轉爐吹煉——LF精煉——餵鈣線鈣處理——板坯連鑄)」，其工藝設計思想是首先通過鐵水預處理初步降低鐵水硫含量到SOppm以下，由於在轉爐吹煉後通常有鋼水回硫的問題，然後經過LF深脫硫，將鋼水硫含量進一步降低，一般最終成品硫含量需控制在SOppm以下。國內幾大鋼廠，如寶鋼、武鋼、鞍鋼、太鋼、馬鋼和濟鋼大多採用LF精煉，部分採用 「LF+RH」的精煉方式。近年來，由於電力供應緊張，電價逐漸上漲，耗電量巨大的LF爐精煉工藝成為汽車大梁用鋼製造成本增加的重要因素。為此，優化冶煉工藝、降低生產陳本、提高經濟效益成為目前大梁鋼生產中的迫切需要。另一方面，近年來鋼鐵原材料價格，尤其矽鐵、錳鐵和鈮鐵合金價格大幅度上漲，適當減少合金的加入量是控制產品成本的重要手段。基於此，降低冶煉成本和合金成本，提高產品市場競爭力。
發明內容
本發明的目的是提供一種低成本汽車大梁用鋼及其製造方法，解決了 LF爐冶煉周期長、精煉耗電量大的問題，降低了合金成本。本發明的技術解決方案是一種低成本汽車大梁用鋼，其特徵在於，化學成分重量百分比為碳0. 06 0. 12wt% ；矽0. 08 0. 20 % ；猛1. OOwt % 1. 40wt % ；鈮 0. 015wt% 0. 03wt% ；磷彡 0. 015wt% ；硫彡 0. 008wt % ；鋁0. 02 0. 06wt % ； ^ 0. 003wt% ； [N] ^ 0. 005wt% ；其它為鐵和不可避免的微量雜質。本發明成分設計主要添加元素的作用和強化機理如下碳碳可以顯著提高鋼的強度，但過高的碳對鋼的韌性不利，因此為提高汽車大梁用鋼的冷成型性，碳的含量控制在0. 12%以下。本發明專利碳含量目標為0. 06 0. 12%.矽矽有固溶強化作用，可以提高鋼的強度，但對韌性不利；另外矽的擴散能力較強，在1173°C以上與表面氧化鐵皮形成!^e2SiO4尖晶石相，該相在除磷過程中不易去除，因此矽的含量要適宜。本發明專利矽含量目標為0. 08 0. 20%。錳通過固溶強化提高鋼的強度；其次Mn擴大相區，降低、—α相變溫度，有助於獲得細小的相變產物，提高強韌性。本發明專利Mn添力口量為1.00 1.40%。鈮鈮在控制軋制的低合金鋼中對細化晶粒有明顯效果。通過在固溶體中的溶質拖曳作用、細小析出物在Y晶界的釘扎作用和在變形晶粒內的位錯排列作用來抑制奧氏體再結晶，得到細小的晶粒尺寸；並且同其他微合金相比，鈮的強化效果和穩定性都比較好。本發明專利鈮含量目標為0.015 0.03%。硫、磷是鋼中不可避免的雜質元素，會惡化鋼的性能，所以希望儘可能的低。目前通過爐外精煉和Ca處理控制技術，一方面S可以控制為小於80ppm，一方面可以把硫化物夾雜變為不易變形的球狀。本發明專利硫含量目標為< 0. 008%，磷硫含量目標為< 0. 015%氮由於氮的存在降低了鋼的韌性、焊接性、熱應力區韌性，使鋼的脆性增加；另一方面氮會引起連鑄坯開裂。因此高質量材質要嚴格控制氮。本發明專利氮含量目標為彡 0. 005%。氧氧在鋼中易形成脆性夾雜物，成為寬冷彎成型的裂紋源。本發明專利氮含量目標為彡0. 003%。本發明與以往大梁鋼在化學成分上的共同點是依靠元素C、Mn和Si的固溶強化和微合金Nb的細晶強化來提高鋼的強度，將C控制在一定合適範圍內來保證鋼的韌性。本發明突出優點在於降低矽鐵合金、錳鐵合金以及鈮鐵合金的加入量，通過熱軋工藝調整進行控軋控冷優化處理，使得降低合金加入量後的產品性能滿足標準要求；另外，成分體系上注重大梁鋼韌性和塑性的提高，對於惡化其性能的元素S和P控制在較低水平上，對影響鑄坯質量的氮和易形成脆性夾雜物的氧也做了嚴格控制。本發明的技術解決方案是採用如下工藝冶煉工藝鐵水KR攪拌脫硫——轉爐吹煉——RH精煉——餵鈣線鈣處理——板坯連鑄。
本發明的思路是1)發揮KR攪拌脫硫能力強的特點，通過KR攪拌將鐵水硫含量脫至20ppm以下。2)轉爐冶煉採用低硫廢鋼，出鋼鋼水硫含量控制在80ppm以內。3)轉爐出鋼過程加入較多石灰和螢石，利用出鋼過程的良好的溫度條件和動力學條件快速化渣，將精煉到站鋼水硫含量控制在60ppm以下。4)RH精煉過程鋼水在鋼包和真空室內循環流動，為夾雜物的聚集、上浮提供充分的動力學條件，從而有利於提高鋼水潔淨度。精煉過程採用低硫廢鋼，加之頂渣的脫硫作用，精煉結束鋼水硫含量或者降低或者保持不變。5)精煉結束後採用充分鈣處理，使鎂鋁尖晶石夾雜物轉變為液態鈣鋁酸鹽從而有利於上浮去除，將其中的MnS塑性夾雜轉變為CaS，避免MnS夾雜在軋制延伸後對鋼板橫彎性能的影響。軋鋼工藝加熱爐加熱——控軋軋制——控制冷卻——卷取、檢驗、入庫。加熱溫度1200 1280°C ；粗軋終止溫度960 1020°C ；精軋終止溫度840 900°C ；精軋總變形量大於80% ；卷取溫度530 590°C。本發明的思路是1)通過控軋控冷工藝，優化組織性能，來實現降低大梁鋼合金成本的目的。2)通過精軋入口溫度、精軋終止溫度以及機架間冷卻水狀態進行快軋，實現精軋階段的控制。3)通過層冷冷卻模式，實現層流冷卻階段控制。本發明的技術效果根據本發明所述的生產方法生產的熱軋汽車大梁用鋼的力學性能和工藝性能可滿足1)拉伸性能ReL 彡 380MPa, Rm 彡 5IOMPa, 彡 24。2)180°橫向d = 0. 寬冷彎試驗不開裂。採用本發明生產的汽車大梁用鋼熱軋板卷金相組織為鐵素體+珠光體組織，晶粒度為12. 5級，帶狀為1. 5級。與傳統合金成分體系相比，新成分體系在新冶煉工藝和軋鋼工藝下各項性能穩定，表面質量優良，噸鋼合金成本降低30-50元，噸鋼冶煉成本降低10-20 元，噸鋼成本合計降低40-70元。
圖1為新冶煉工藝路線下大梁鋼在不同工藝階段下的硫含量控制情況圖，其中1， 2,3,4分別代表各個實施實例編號。圖2和圖3為在熱軋卷上取樣採用掃描電鏡分析的鋼中夾雜物形貌圖，大多以鈣鋁酸鹽和硫化鈣複合夾雜物形式存在。其中
權利要求
1.一種低成本汽車大梁用鋼，其特徵在於，化學成分重量百分比為碳0. 06 0. 12wt % ；矽0. 08 0. 20 % ；錳1. OOwt % 1. 40wt % ；鈮0. 015wt % 0. 03wt % ； 磷彡 0. 015wt % ；硫彡 0. 008wt % ；鋁0. 02 0. 06wt % ；
^ 0. 003wt % ； [N] ^ 0. 005wt% ；其它為鐵和不可避免的微量雜質。
2.一種如權利要求1所述的低成本汽車大梁用鋼的製造方法，其特徵在於煉鋼工藝流程為KR鐵水攪拌脫硫一轉爐煉鋼一RH精煉一餵鈣線一板坯澆注一鋼坯精整一入庫、檢驗；所述KR鐵水攪拌脫硫步驟中，入爐鐵水S控制在50ppm以下，轉爐煉鋼工藝步驟中終點目標溫度控制在1660°C 1710°C，出鋼過程中加入鋁鐵、錳鐵、矽鐵和鈮鐵，使鋼種接近達到所述含量，RH精煉過程進行合金成分微調，使得相應成分達到所述含量，精煉結束溫度控制在1550 1580°C，精煉周期控制在35 50分鐘；軋鋼工藝為加熱爐加熱一控制軋制一控制冷卻一卷取、檢驗、入庫；控制參數如下 加熱溫度1200 1280°C，粗軋終止溫度960 1020°C，精軋終止溫度840 900°C，精軋總變形量大於80%，卷取採用前段冷卻模式，冷卻速度為15°C /S 25°C /S，卷取溫度控制在530 590 0C ο
全文摘要
本發明涉及一種低成本汽車大梁用鋼及其製造方法，其化學成分重量百分比為碳0.06～0.12wt％；矽0.08～0.20％；錳1.00wt％～1.40wt％；鈮0.015wt％～0.03wt％；磷≤0.015wt％；硫≤0.008wt％；鋁0.02～0.06wt％；[O]≤0.003wt％；[N]≤0.005wt％；其它為鐵和不可避免的微量雜質；本發明通過優化工藝路線，解決了LF爐冶煉周期長、精煉耗電量大的問題，降低了合金生產成本。該工藝減少了噸鋼電耗，減少精煉總周期。採用優化的控軋控冷工藝制度，實現了低合金成本大梁鋼生產。
文檔編號C21C7/10GK102212747SQ20111014888
公開日2011年10月12日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者于洋, 包春林, 孟憲堂, 季晨曦, 李瑞恆, 武軍寬, 趙林 申請人:首鋼總公司