一種低成本高強汽車大梁用鋼及其製造方法

2024-02-28 08:05:15

專利名稱：一種低成本高強汽車大梁用鋼及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種低成本高強汽車大梁用鋼及其製造方法，其中抗拉強度達到 700MPa以上，屬於熱軋高強鋼板生產技術領域。
背景技術：
汽車大梁鋼主要用於衝壓載重汽車、輕型汽車的車架縱梁和橫梁等結構件。目前 市場上主要規格為16MnL，510L和610L。其中，低級別的16MnL，510L使用量較大；610L逐 漸替代了上述產品，開始普遍推廣。近年來，按照國家節能減排要求，汽車生產廠家紛紛減輕汽車自重，對大梁鋼的級 別要求越來越高。為此，需要開發新產品，達到在成本較低的情況下，提高表面質量，冷加工 能力、抗疲勞能力等性能指標。公開號CN101279330A的專利提到一種抗拉強度700MPa級的熱軋雙相鋼板製造方 法，其主要化學成分按質量百分數為0. 03% 0. 08% C ；0. 50 0. 70% Si ;1. 0 1. 60% Mn ；0 0. 60% Cr ；0 0. 40% Mo ；0. 02 0. 05% Nb ；該成分設計，添加了 Mo等合金元素，
成本較高。公開號CN 101139680A設計了一種汽車大梁材料，其特徵是化學成分重量百分比 為C 0. 22 0. 30% ；Mn 1. 7 2. 0% ；Si 彡 0. 50% ；P 彡 0. 025% ；S 彡 0. 025% ；Nb 0. 01 0. 10% ；餘量為Fe。該汽車大梁材料相對於現有的大梁材料來說，把C，Mn的含量 提高了一個數量級，同時進一步控制Si的含量，從而提供了一種強度級別為800 850MPa 的汽車大梁材料。該材料的設計由於採用高碳成分，相應較高了碳當量，冷成型性能相應受 到影響。在製造汽車大梁時對後續的加工造成了一定影響。CN101147920公開了一種含釩汽車梁用熱軋鋼板表面氧化鐵皮控制方法，以解決 現有中薄板坯連鑄連軋帶鋼表面氧化鐵皮控制方法的鋼水Si的質量百分比必須嚴格控 制在0.20%以下的問題。該方法的原料鋼的鋼水化學成分的質量百分比為C:0.06% 0. 12%, Si 彡 0. 30 %，Mn :1. 05 % 1. 25 %，V :0. 04 % 0. 10 %，P 彡 0. 025 %，S ^ 0. 015%，其餘為Fe和其它雜質；板坯出爐溫度控制在1200°C 1230°C ；粗軋開軋溫度 控制在940°C 1020°C ；終軋溫度範圍為840°C 880°C ；完成終軋後的層流冷卻中採用稀 疏冷卻的方式。該專利採用添加V來進行沉澱強化，但是為了保證V的合金化作用，該專利 的粗軋溫度要求較低，軋制時對於軋機的軋制能力要求較高。

發明內容
為了節省資源，降低冶煉難度，同時使得生產的鋼帶滿足強度700MPa以上，本發 明提出了一種低成本的非調質處理的熱軋700MPa大梁鋼的開發及研製，該材料在滿足低 成本設計的基礎上，同時保證了優良的焊接性能。高強汽車大梁用鋼，鋼成分重量百分比如下(％ )C 0. 04 0. 10%;Si 0. 2% 0. 5%;Mn 1. 4 2· 0%;P < 0. 015%;S < 0. 01%；Ti :0. 08 0. 15% ；Nb :0. 04 0. 07% ；N < 0. 005% ；O < 0. 002% ；其餘為鐵 Fe。高強汽車大梁用鋼的製造方法，包括轉爐冶煉，LF精煉，連鑄，連鑄坯加熱，軋製成 型，層流冷卻，卷取，開卷剪切成板；包括下列步驟1)轉爐冶煉
包括選配高強度鋼的化學成分，其要點是選配高強度鋼的化學組成成分，重量百 分比為C 0. 04 0. 10%;Si :0. 2% 0· 5%;Μη :1· 4 2· 0%;Ρ < 0. 015%;S < 0. 01%； Ti :0. 08 0. 15% ；Nb :0. 04 0. 07% ；N < 0. 005% ；0 < 0. 002% ；其餘為鐵 Fe ；2)精煉為了控制氣體含量以及控制合金元素，採用LF或者RH進行精煉。3)連鑄4)軋製成型工藝採用控軋控冷模式，對連鑄鋼坯加熱，加熱溫度為1180 1240°C，加熱時間150 分鐘 300分鐘；之後進行控制軋制，粗軋開軋溫度為1140 1180°C，粗軋終軋溫度為 1060 1080°C，粗軋過程進行5道次或者7道次軋制；精軋開軋溫度為900 1060°C，精 軋終軋溫度為880 950°C，精軋過程進行4 6道次軋制，精軋機架間採用水冷；5)卷取工藝及冷卻制度將上述軋制後坯料進行層流冷卻，冷卻速度為20 50°C /S，卷取溫度為550 630 "C。優選的，步驟2)中連鑄鋼坯經過粗軋後，中間坯料厚度為26 40mm，最終產品厚 度為3 10mm。優選的，步驟2)中，根據不同的最終厚度尺寸，精軋過程除末外每道次的壓下量 控制在20 40%，末道次的壓下率控制在10 15%，以保證板型的良好及優良的冷成型 性能。連鑄過程需要控制拉速與溫度，避免出現嚴重的成分偏析。防止出現內部裂紋、縮 孔等內部缺陷。可採用常規工藝進行。除明確限定的工藝條件外，本發明未特別說明的工 藝部分均按本領域現有技術。對上述連鑄坯料是在奧氏體再結晶區、未再結晶區及形變誘導相變區控制軋制。 通過高溫區的奧氏體再結晶控制軋制，充分細化奧氏體晶粒；通過精軋階段的道次間水冷， 降低軋件溫度，增加奧氏體未再結晶區的變形；精軋終軋溫度控制在880 950°C，使軋制 過程中產生較大的累積應變；通過軋後快速冷卻及適度溫度的卷取，得到超細3 5μπι的 多邊形鐵素體部分的貝氏體。本發明在碳錳結構鋼成分的基礎上，通過添加適量的微合金元素和採用控軋控冷 技術，生產屈服強度在600MPa以上，抗拉強度在700MPa以上，延伸率在18%以上，同時具有 良好冷成型性能的鋼帶。在合理成分設計的基礎上，採用控軋控冷工藝，加熱工序採用高溫加熱，加熱溫度 在1200°C以上，加熱時間根據鑄坯的冷熱程度不同適當控制在150分鐘以上，這樣利於合 金元素充分固溶。精軋終軋溫度為880 950°C，卷取溫度採用550°C 630°C，以獲得最佳 的晶粒尺寸和析出沉澱強化效果。本發明與己有技術相比較，具有下列顯著的優點和效果
1)由於本發明採用了低成本成分設計，用較高的Ti含量代替高成本的合金元素 Mo，通過細晶強化和沉澱強化作用，使得抗拉強度達到了 700MPa以上。因此，成本降低明顯。2)本發明鋼帶具有超細化的多邊形鐵素體組織，使材料具有良好的塑性，同時材 料的韌性得到提高。適量的貝氏體可有效的提高抗拉強度，改善加工硬化能力，降低屈強 比，使材料在提高強度的同時，還具有良好的冷成型性。3)材料的低溫韌性較好，韌脆轉變溫度在-30°C左右，常溫夏比衝擊功可以達到 100J以上。4)本發明高強鋼帶可達到如下綜合性能ReL 600 690MPa ；Rm 700 800MPa， δ >18%。滿足汽車大梁用鋼要求。5)本發明的材料具有較低的碳當量，從而保證了該鋼的優良的焊接性能。
具體實施例方式以下列舉具體實施例對本發明進行說明。需要指出的是，實施例只用於對本發明 作進一步說明，不代表本發明的保護範圍，其他人根據本發明做出的非本質的修改和調整， 仍屬於本發明的保護範圍。根據本發明設定的化學成分範圍，下述實施例都通過以下具體工藝流程以化學 成分C，Si,Mn, S，P和Fe為原料，進行電爐或者轉爐冶煉、精煉過程對鋼水進行合金化處理、 連鑄、鑄坯直接加熱或者均熱、熱連軋、軋後層流水冷卻、卷取等流程製備而成。例1 選配高強鋼的化學成分，重量百分比是C:0.055 %，Si 0. 20%, Mn 1. 70%,Nb 0. 05%;Ti 0. 11%;Ρ :0· 01%;S :0· 006%；其餘為鐵Fe。將上述配製好的原料在 120噸轉爐上冶煉，並連鑄成175mmX IOlOmmX 11800mm的連鑄坯，將連鑄坯加熱到1240°C， 在1500mm熱連軋機上軋制，粗軋開軋溫度控制為1160°C，粗軋終軋溫度控制為1060°C，粗 軋5道次，中間坯厚為27mm，此後對中間坯進行精軋，精軋開軋溫度控制為1000°C，精軋終 軋溫度控制為900°C，精軋6道次，前幾道次精軋平均每道次的壓下量控制在25 40%，最 後一道次為了保證板型，控制在10 15%之間。精軋機間採用水冷；將上述軋制後坯料進 行水冷卻，冷卻速度為20 30°C /S，卷取溫度為610°C，最終獲取低碳複合高強鋼帶，進行 開卷剪切成鋼板。產品厚度為3mm，力學性能檢驗結果為Rel :660MPa，Rm :750MPa，δ :22%，冷彎 B = 35，d = 2a，合格。例2:選配高強鋼的化學組成成分，重量百分比是C :0. 06%，Si 0. 36%, Mn: 1. 75%, Nb 0. 06% ；Ti 0. 12% ；P 0. 01% ；S 0. 005% ；其餘為鐵 Fe。將上述配製好的原料在120噸轉爐上冶煉，並連鑄成175mmX IOlOmmX 11800mm的 連鑄坯，將連鑄坯加熱到1250°C，在1500mm熱連軋機上軋制，粗軋開軋溫度控制為1170°C， 粗軋終軋溫度控制為1060°C，粗軋5道次，中間坯厚為28mm，此後對中間坯進行精軋，精軋 開軋溫度控制為1000°C，精軋終軋溫度控制為920°C，前幾道次精軋平均每道次的壓下量 控制在25 35%，最後一道次為了保證板型，控制在10 15%之間，精軋機間採用水冷； 將上述軋制後坯料進行水冷卻，冷卻速度為20 30°C /S，卷取溫度為600°C，最終獲取低碳 複合高強鋼帶，進行開卷剪切成鋼板。
產品厚度為6mm，力學性能檢驗結果為Rel :630MPa，Rm :740MPa，δ :21%，冷彎B = 35，d = 2a，合格。
權利要求
高強汽車大梁用鋼，鋼成分重量百分比如下(％)C0.04～0.10％；Si0.2％～0.5％；Mn1.4～2.0％；P＜0.015％；S＜0.01％；Ti0.08～0.15％；Nb0.04～0.07％；N＜0.005％；O＜0.002％；其餘為鐵Fe。
2.如權利要求1所述的高強汽車大梁用鋼的製造方法，包括轉爐冶煉，LF精煉，連鑄， 連鑄坯加熱，軋製成型，層流冷卻，卷取，開卷剪切成板；包括下列步驟1)轉爐冶煉包括選配高強度鋼的化學成分，其要點是選配高強度鋼的化學組成成分，重量百分比 為C 0. 04 0. 10% ；Si 0. 2% 0. 5% ；Mn 1. 4 2. 0% ;P < 0. 015% ；S < 0. 01% ;Ti 0. 08 0. 15% ；Nb 0. 04 0. 07% ；N < 0. 005% ；O < 0. 002% ；其餘為鐵 Fe ；2)精煉為了控制氣體含量以及控制合金元素，採用LF或者RH進行精煉，3)連鑄4)軋製成型工藝採用控軋控冷模式，對連鑄鋼坯加熱，加熱溫度為1180 1240°C，加熱時間150分鐘 300分鐘；之後進行控制軋制，粗軋開軋溫度為1140 1180°C，粗軋終軋溫度為1060 1080°C，粗軋過程進行5道次或者7道次軋制；精軋開軋溫度為900 1060°C，精軋終軋溫 度為880 950°C，精軋過程進行4 6道次軋制，精軋機架間採用水冷；5)卷取工藝及冷卻制度將上述軋制後坯料進行層流冷卻，冷卻速度為20 50°C /S，卷取溫度為550 630°C。
3.如權利要求2所述的高強汽車大梁用鋼的製造方法，其特徵在於，步驟2)中連鑄鋼 坯經過粗軋後，中間坯料厚度為26 40mm，最終產品厚度為3 10mm。
4.權利要求2所述的高強汽車大梁用鋼的製造方法，其特徵在於，步驟2)中，精軋過程 除末外每道次的壓下量控制在20 40%，末道次的壓下率控制在10 15%。
全文摘要
本發明涉及一種低成本高強汽車大梁用鋼及其製造方法，其成分按重量百分比為C0.04～0.10％；Si0.2％～0.5％；Mn1.4～2.0％；P＜0.015％；S＜0.01％；Ti0.08～0.15％；Nb0.04～0.07％；N＜0.005％；O＜0.002％；其餘為鐵Fe。該材料通過控軋控冷工藝軋制，可達到如下綜合性能ReL600～690MPa；Rm700～800MPa，δ≥18％。具有很好的冷彎及焊接性能，能滿足汽車大梁用鋼的製造要求。同時該材料具有很好的衝擊韌性。
文檔編號B21B1/46GK101805873SQ20091022963
公開日2010年8月18日 申請日期2009年10月30日 優先權日2009年10月30日
發明者劉萊萌, 吳會亮, 周平, 孫麗榮, 張明金, 張桂南, 李洪建, 王博, 王學新, 王建景, 王金秀, 趙培林, 路峰 申請人:萊蕪鋼鐵股份有限公司