專利名稱：一種低成本高強(qiáng)汽車大梁用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低成本高強(qiáng)汽車大梁用鋼及其制造方法，其中抗拉強(qiáng)度達(dá)到 700MPa以上，屬于熱軋高強(qiáng)鋼板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車大梁鋼主要用于沖壓載重汽車、輕型汽車的車架縱梁和橫梁等結(jié)構(gòu)件。目前 市場上主要規(guī)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(chǎn)品，開始普遍推廣。近年來，按照國家節(jié)能減排要求，汽車生產(chǎn)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(fā)新產(chǎn)品，達(dá)到在成本較低的情況下，提高表面質(zhì)量，冷加工 能力、抗疲勞能力等性能指標(biāo)。公開號CN101279330A的專利提到一種抗拉強(qiáng)度700MPa級的熱軋雙相鋼板制造方 法，其主要化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)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(shè)計，添加了 Mo等合金元素，
成本較高。公開號CN 101139680A設(shè)計了一種汽車大梁材料，其特征是化學(xué)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% ；余量為Fe。該汽車大梁材料相對于現(xiàn)有的大梁材料來說，把C，Mn的含量 提高了一個數(shù)量級，同時進(jìn)一步控制Si的含量，從而提供了一種強(qiáng)度級別為800 850MPa 的汽車大梁材料。該材料的設(shè)計由于采用高碳成分，相應(yīng)較高了碳當(dāng)量，冷成型性能相應(yīng)受 到影響。在制造汽車大梁時對后續(xù)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(xiàn)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(zhì)量百分比必須嚴(yán)格控 制在0.20%以下的問題。該方法的原料鋼的鋼水化學(xué)成分的質(zhì)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%，其余為Fe和其它雜質(zhì)；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 ；終軋溫度范圍為840°C 880°C ；完成終軋后的層流冷卻中采用稀 疏冷卻的方式。該專利采用添加V來進(jìn)行沉淀強(qiáng)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，軋制時對于軋機(jī)的軋制能力要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了節(jié)省資源，降低冶煉難度，同時使得生產(chǎn)的鋼帶滿足強(qiáng)度700MPa以上，本發(fā) 明提出了一種低成本的非調(diào)質(zhì)處理的熱軋700MPa大梁鋼的開發(fā)及研制，該材料在滿足低 成本設(shè)計的基礎(chǔ)上，同時保證了優(yōu)良的焊接性能。高強(qiáng)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% ；其余為鐵 Fe。高強(qiáng)汽車大梁用鋼的制造方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉，LF精煉，連鑄，連鑄坯加熱，軋制成 型，層流冷卻，卷取，開卷剪切成板；包括下列步驟1)轉(zhuǎn)爐冶煉
包括選配高強(qiáng)度鋼的化學(xué)成分，其要點(diǎn)是選配高強(qiáng)度鋼的化學(xué)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% ；其余為鐵 Fe ；2)精煉為了控制氣體含量以及控制合金元素，采用LF或者RH進(jìn)行精煉。3)連鑄4)軋制成型工藝采用控軋控冷模式，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；之后進(jìn)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(jìn)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(jìn)行4 6道次軋制，精軋機(jī)架間采用水冷；5)卷取工藝及冷卻制度將上述軋制后坯料進(jìn)行層流冷卻，冷卻速度為20 50°C /S，卷取溫度為550 630 "C。優(yōu)選的，步驟2)中連鑄鋼坯經(jīng)過粗軋后，中間坯料厚度為26 40mm，最終產(chǎn)品厚 度為3 10mm。優(yōu)選的，步驟2)中，根據(jù)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(yōu)良的冷成型 性能。連鑄過程需要控制拉速與溫度，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的成分偏析。防止出現(xiàn)內(nèi)部裂紋、縮 孔等內(nèi)部缺陷?？刹捎贸Ｒ?guī)工藝進(jìn)行。除明確限定的工藝條件外，本發(fā)明未特別說明的工 藝部分均按本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)。對上述連鑄坯料是在奧氏體再結(jié)晶區(qū)、未再結(jié)晶區(qū)及形變誘導(dǎo)相變區(qū)控制軋制。 通過高溫區(qū)的奧氏體再結(jié)晶控制軋制，充分細(xì)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(jié)晶區(qū)的變形；精軋終軋溫度控制在880 950°C，使軋制 過程中產(chǎn)生較大的累積應(yīng)變；通過軋后快速冷卻及適度溫度的卷取，得到超細(xì)3 5μπι的 多邊形鐵素體部分的貝氏體。本發(fā)明在碳錳結(jié)構(gòu)鋼成分的基礎(chǔ)上，通過添加適量的微合金元素和采用控軋控冷 技術(shù)，生產(chǎn)屈服強(qiáng)度在600MPa以上，抗拉強(qiáng)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(shè)計的基礎(chǔ)上，采用控軋控冷工藝，加熱工序采用高溫加熱，加熱溫度 在1200°C以上，加熱時間根據(jù)鑄坯的冷熱程度不同適當(dāng)控制在150分鐘以上，這樣利于合 金元素充分固溶。精軋終軋溫度為880 950°C，卷取溫度采用550°C 630°C，以獲得最佳 的晶粒尺寸和析出沉淀強(qiáng)化效果。本發(fā)明與己有技術(shù)相比較，具有下列顯著的優(yōu)點(diǎn)和效果
1)由于本發(fā)明采用了低成本成分設(shè)計，用較高的Ti含量代替高成本的合金元素 Mo，通過細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化作用，使得抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 700MPa以上。因此，成本降低明顯。2)本發(fā)明鋼帶具有超細(xì)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(qiáng)度，改善加工硬化能力，降低屈強(qiáng) 比，使材料在提高強(qiáng)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(zhuǎn)變溫度在-30°C左右，常溫夏比沖擊功可以達(dá)到 100J以上。4)本發(fā)明高強(qiáng)鋼帶可達(dá)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(fā)明的材料具有較低的碳當(dāng)量，從而保證了該鋼的優(yōu)良的焊接性能。
具體實(shí)施例方式以下列舉具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。需要指出的是，實(shí)施例只用于對本發(fā)明 作進(jìn)一步說明，不代表本發(fā)明的保護(hù)范圍，其他人根據(jù)本發(fā)明做出的非本質(zhì)的修改和調(diào)整， 仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。根據(jù)本發(fā)明設(shè)定的化學(xué)成分范圍，下述實(shí)施例都通過以下具體工藝流程以化學(xué) 成分C，Si,Mn, S，P和Fe為原料，進(jìn)行電爐或者轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉過程對鋼水進(jìn)行合金化處理、 連鑄、鑄坯直接加熱或者均熱、熱連軋、軋后層流水冷卻、卷取等流程制備而成。例1 選配高強(qiáng)鋼的化學(xué)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%；其余為鐵Fe。將上述配制好的原料在 120噸轉(zhuǎn)爐上冶煉，并連鑄成175mmX IOlOmmX 11800mm的連鑄坯，將連鑄坯加熱到1240°C， 在1500mm熱連軋機(jī)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，此后對中間坯進(jìn)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 后一道次為了保證板型，控制在10 15%之間。精軋機(jī)間采用水冷；將上述軋制后坯料進(jìn) 行水冷卻，冷卻速度為20 30°C /S，卷取溫度為610°C，最終獲取低碳復(fù)合高強(qiáng)鋼帶，進(jìn)行 開卷剪切成鋼板。產(chǎn)品厚度為3mm，力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果為Rel :660MPa，Rm :750MPa，δ :22%，冷彎 B = 35，d = 2a，合格。例2:選配高強(qiáng)鋼的化學(xué)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% ；其余為鐵 Fe。將上述配制好的原料在120噸轉(zhuǎn)爐上冶煉，并連鑄成175mmX IOlOmmX 11800mm的 連鑄坯，將連鑄坯加熱到1250°C，在1500mm熱連軋機(jī)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，此后對中間坯進(jìn)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%，最后一道次為了保證板型，控制在10 15%之間，精軋機(jī)間采用水冷； 將上述軋制后坯料進(jìn)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 復(fù)合高強(qiáng)鋼帶，進(jìn)行開卷剪切成鋼板。
產(chǎn)品厚度為6mm，力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果為Rel :630MPa，Rm :740MPa，δ :21%，冷彎B = 35，d = 2a，合格。
權(quán)利要求
高強(qiáng)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％；其余為鐵Fe。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)汽車大梁用鋼的制造方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉，LF精煉，連鑄， 連鑄坯加熱，軋制成型，層流冷卻，卷取，開卷剪切成板；包括下列步驟1)轉(zhuǎn)爐冶煉包括選配高強(qiáng)度鋼的化學(xué)成分，其要點(diǎn)是選配高強(qiáng)度鋼的化學(xué)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% ；其余為鐵 Fe ；2)精煉為了控制氣體含量以及控制合金元素，采用LF或者RH進(jìn)行精煉，3)連鑄4)軋制成型工藝采用控軋控冷模式，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；之后進(jìn)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(jìn)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(jìn)行4 6道次軋制，精軋機(jī)架間采用水冷；5)卷取工藝及冷卻制度將上述軋制后坯料進(jìn)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(quán)利要求2所述的高強(qiáng)汽車大梁用鋼的制造方法，其特征在于，步驟2)中連鑄鋼 坯經(jīng)過粗軋后，中間坯料厚度為26 40mm，最終產(chǎn)品厚度為3 10mm。
4.權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)汽車大梁用鋼的制造方法，其特征在于，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(fā)明涉及一種低成本高強(qiáng)汽車大梁用鋼及其制造方法，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％；其余為鐵Fe。該材料通過控軋控冷工藝軋制，可達(dá)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制造要求。同時該材料具有很好的沖擊韌性。
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(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)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(xué)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