专利名称：一种低成本高强汽车大梁用钢及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种低成本高强汽车大梁用钢及其制造方法，其中抗拉强度达到 700MPa以上，属于热轧高强钢板生产技术领域。
背景技术：
汽车大梁钢主要用于冲压载重汽车、轻型汽车的车架纵梁和横梁等结构件。目前 市场上主要规格为16MnL，510L和610L。其中，低级别的16MnL，510L使用量较大；610L逐 渐替代了上述产品，开始普遍推广。近年来，按照国家节能减排要求，汽车生产厂家纷纷减轻汽车自重，对大梁钢的级 别要求越来越高。为此，需要开发新产品，达到在成本较低的情况下，提高表面质量，冷加工 能力、抗疲劳能力等性能指标。公开号CN101279330A的专利提到一种抗拉强度700MPa级的热轧双相钢板制造方 法，其主要化学成分按质量百分数为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 ；该成分设计，添加了 Mo等合金元素，
成本较高。公开号CN 101139680A设计了一种汽车大梁材料，其特征是化学成分重量百分比 为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% ；余量为Fe。该汽车大梁材料相对于现有的大梁材料来说，把C，Mn的含量 提高了一个数量级，同时进一步控制Si的含量，从而提供了一种强度级别为800 850MPa 的汽车大梁材料。该材料的设计由于采用高碳成分，相应较高了碳当量，冷成型性能相应受 到影响。在制造汽车大梁时对后续的加工造成了一定影响。CN101147920公开了一种含钒汽车梁用热轧钢板表面氧化铁皮控制方法，以解决 现有中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法的钢水Si的质量百分比必须严格控 制在0.20%以下的问题。该方法的原料钢的钢水化学成分的质量百分比为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%，其余为Fe和其它杂质；板坯出炉温度控制在1200°C 1230°C ；粗轧开轧温度 控制在940°C 1020°C ；终轧温度范围为840°C 880°C ；完成终轧后的层流冷却中采用稀 疏冷却的方式。该专利采用添加V来进行沉淀强化，但是为了保证V的合金化作用，该专利 的粗轧温度要求较低，轧制时对于轧机的轧制能力要求较高。
发明内容
为了节省资源，降低冶炼难度，同时使得生产的钢带满足强度700MPa以上，本发 明提出了一种低成本的非调质处理的热轧700MPa大梁钢的开发及研制，该材料在满足低 成本设计的基础上，同时保证了优良的焊接性能。高强汽车大梁用钢，钢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% ；其余为铁 Fe。高强汽车大梁用钢的制造方法，包括转炉冶炼，LF精炼，连铸，连铸坯加热，轧制成 型，层流冷却，卷取，开卷剪切成板；包括下列步骤1)转炉冶炼
包括选配高强度钢的化学成分，其要点是选配高强度钢的化学组成成分，重量百 分比为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% ；其余为铁 Fe ；2)精炼为了控制气体含量以及控制合金元素，采用LF或者RH进行精炼。3)连铸4)轧制成型工艺采用控轧控冷模式，对连铸钢坯加热，加热温度为1180 1240°C，加热时间150 分钟 300分钟；之后进行控制轧制，粗轧开轧温度为1140 1180°C，粗轧终轧温度为 1060 1080°C，粗轧过程进行5道次或者7道次轧制；精轧开轧温度为900 1060°C，精 轧终轧温度为880 950°C，精轧过程进行4 6道次轧制，精轧机架间采用水冷；5)卷取工艺及冷却制度将上述轧制后坯料进行层流冷却，冷却速度为20 50°C /S，卷取温度为550 630 "C。优选的，步骤2)中连铸钢坯经过粗轧后，中间坯料厚度为26 40mm，最终产品厚 度为3 10mm。优选的，步骤2)中，根据不同的最终厚度尺寸，精轧过程除末外每道次的压下量 控制在20 40%，末道次的压下率控制在10 15%，以保证板型的良好及优良的冷成型 性能。连铸过程需要控制拉速与温度，避免出现严重的成分偏析。防止出现内部裂纹、缩 孔等内部缺陷。可采用常规工艺进行。除明确限定的工艺条件外，本发明未特别说明的工 艺部分均按本领域现有技术。对上述连铸坯料是在奥氏体再结晶区、未再结晶区及形变诱导相变区控制轧制。 通过高温区的奥氏体再结晶控制轧制，充分细化奥氏体晶粒；通过精轧阶段的道次间水冷， 降低轧件温度，增加奥氏体未再结晶区的变形；精轧终轧温度控制在880 950°C，使轧制 过程中产生较大的累积应变；通过轧后快速冷却及适度温度的卷取，得到超细3 5μπι的 多边形铁素体部分的贝氏体。本发明在碳锰结构钢成分的基础上，通过添加适量的微合金元素和采用控轧控冷 技术，生产屈服强度在600MPa以上，抗拉强度在700MPa以上，延伸率在18%以上，同时具有 良好冷成型性能的钢带。在合理成分设计的基础上，采用控轧控冷工艺，加热工序采用高温加热，加热温度 在1200°C以上，加热时间根据铸坯的冷热程度不同适当控制在150分钟以上，这样利于合 金元素充分固溶。精轧终轧温度为880 950°C，卷取温度采用550°C 630°C，以获得最佳 的晶粒尺寸和析出沉淀强化效果。本发明与己有技术相比较，具有下列显著的优点和效果
1)由于本发明采用了低成本成分设计，用较高的Ti含量代替高成本的合金元素 Mo，通过细晶强化和沉淀强化作用，使得抗拉强度达到了 700MPa以上。因此，成本降低明显。2)本发明钢带具有超细化的多边形铁素体组织，使材料具有良好的塑性，同时材 料的韧性得到提高。适量的贝氏体可有效的提高抗拉强度，改善加工硬化能力，降低屈强 比，使材料在提高强度的同时，还具有良好的冷成型性。3)材料的低温韧性较好，韧脆转变温度在-30°C左右，常温夏比冲击功可以达到 100J以上。4)本发明高强钢带可达到如下综合性能ReL 600 690MPa ；Rm 700 800MPa， δ >18%。满足汽车大梁用钢要求。5)本发明的材料具有较低的碳当量，从而保证了该钢的优良的焊接性能。
具体实施例方式以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，实施例只用于对本发明 作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明做出的非本质的修改和调整， 仍属于本发明的保护范围。根据本发明设定的化学成分范围，下述实施例都通过以下具体工艺流程以化学 成分C，Si,Mn, S，P和Fe为原料，进行电炉或者转炉冶炼、精炼过程对钢水进行合金化处理、 连铸、铸坯直接加热或者均热、热连轧、轧后层流水冷却、卷取等流程制备而成。例1 选配高强钢的化学成分，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%；其余为铁Fe。将上述配制好的原料在 120吨转炉上冶炼，并连铸成175mmX IOlOmmX 11800mm的连铸坯，将连铸坯加热到1240°C， 在1500mm热连轧机上轧制，粗轧开轧温度控制为1160°C，粗轧终轧温度控制为1060°C，粗 轧5道次，中间坯厚为27mm，此后对中间坯进行精轧，精轧开轧温度控制为1000°C，精轧终 轧温度控制为900°C，精轧6道次，前几道次精轧平均每道次的压下量控制在25 40%，最 后一道次为了保证板型，控制在10 15%之间。精轧机间采用水冷；将上述轧制后坯料进 行水冷却，冷却速度为20 30°C /S，卷取温度为610°C，最终获取低碳复合高强钢带，进行 开卷剪切成钢板。产品厚度为3mm，力学性能检验结果为Rel :660MPa，Rm :750MPa，δ :22%，冷弯 B = 35，d = 2a，合格。例2:选配高强钢的化学组成成分，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% ；其余为铁 Fe。将上述配制好的原料在120吨转炉上冶炼，并连铸成175mmX IOlOmmX 11800mm的 连铸坯，将连铸坯加热到1250°C，在1500mm热连轧机上轧制，粗轧开轧温度控制为1170°C， 粗轧终轧温度控制为1060°C，粗轧5道次，中间坯厚为28mm，此后对中间坯进行精轧，精轧 开轧温度控制为1000°C，精轧终轧温度控制为920°C，前几道次精轧平均每道次的压下量 控制在25 35%，最后一道次为了保证板型，控制在10 15%之间，精轧机间采用水冷； 将上述轧制后坯料进行水冷却，冷却速度为20 30°C /S，卷取温度为600°C，最终获取低碳 复合高强钢带，进行开卷剪切成钢板。
产品厚度为6mm，力学性能检验结果为Rel :630MPa，Rm :740MPa，δ :21%，冷弯B = 35，d = 2a，合格。
权利要求
高强汽车大梁用钢，钢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％；其余为铁Fe。
2.如权利要求1所述的高强汽车大梁用钢的制造方法，包括转炉冶炼，LF精炼，连铸， 连铸坯加热，轧制成型，层流冷却，卷取，开卷剪切成板；包括下列步骤1)转炉冶炼包括选配高强度钢的化学成分，其要点是选配高强度钢的化学组成成分，重量百分比 为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% ；其余为铁 Fe ；2)精炼为了控制气体含量以及控制合金元素，采用LF或者RH进行精炼，3)连铸4)轧制成型工艺采用控轧控冷模式，对连铸钢坯加热，加热温度为1180 1240°C，加热时间150分钟 300分钟；之后进行控制轧制，粗轧开轧温度为1140 1180°C，粗轧终轧温度为1060 1080°C，粗轧过程进行5道次或者7道次轧制；精轧开轧温度为900 1060°C，精轧终轧温 度为880 950°C，精轧过程进行4 6道次轧制，精轧机架间采用水冷；5)卷取工艺及冷却制度将上述轧制后坯料进行层流冷却，冷却速度为20 50°C /S，卷取温度为550 630°C。
3.如权利要求2所述的高强汽车大梁用钢的制造方法，其特征在于，步骤2)中连铸钢 坯经过粗轧后，中间坯料厚度为26 40mm，最终产品厚度为3 10mm。
4.权利要求2所述的高强汽车大梁用钢的制造方法，其特征在于，步骤2)中，精轧过程 除末外每道次的压下量控制在20 40%，末道次的压下率控制在10 15%。
全文摘要
本发明涉及一种低成本高强汽车大梁用钢及其制造方法，其成分按重量百分比为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％；其余为铁Fe。该材料通过控轧控冷工艺轧制，可达到如下综合性能ReL600～690MPa；Rm700～800MPa，δ≥18％。具有很好的冷弯及焊接性能，能满足汽车大梁用钢的制造要求。同时该材料具有很好的冲击韧性。
文档编号B21B1/46GK101805873SQ20091022963
公开日2010年8月18日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者刘莱萌, 吴会亮, 周平, 孙丽荣, 张明金, 张桂南, 李洪建, 王博, 王学新, 王建景, 王金秀, 赵培林, 路峰 申请人:莱芜钢铁股份有限公司