610MPa级低成本大梁用钢及其超快冷制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁技术领域，具体设及一种eiOMPa级低成本大梁用钢及其超快冷 制造方法。
【背景技术】
[0002] 目前，440MI^a级、SlOMI^a级别大梁钢的生产技术已相当成熟，在汽车工业的应用 也较广泛。但随着我国汽车工业W及交通、运输业的飞速发展，特别是高等级高速公路的加 快建设，车辆开始向大型化发展，大吨位载重汽车和大型豪华客车的需求量不断增加。为了 减轻汽车部件的重量W降低其自重，达到节约能源、减轻环境污染并提高运载效率的目的， 高性能热轴汽车钢板作为载重汽车和大型客货车大梁的应用也开始普及起来。
[000引在国内外，现阶段多是采用添加一定的微合金元素来强化钢的强度。eiOMI^a级别 的大梁钢作为客货车的安全承重件，对性能和成形性有很高的要求。载重汽车和大型客货 车大梁一般采用3~12mm的热轴钢板制造。汽车大梁既是客货车的承重件，也是汽车行驶 过程中的安全件。在大型载重车车架设计中，采用热轴汽车大梁钢制作，其车架总成分为纵 梁、衬梁、横梁、加强件W及加强板等，各零部件是采用冷冲压成形或滚压成形方式，其装配 主要采用馴接方式。为了提高车架总成的承载能力，在采用低强度级别的大梁钢设计制作 时，车架纵梁除采用内加强板外（衬梁），还增加了外上和外下加强板的加强结构。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的一个技术问题是提供一种eiOMPa级低成本大梁用钢，该钢不 仅具有更高的强度、良好的塑性和低温初性，还具有优良的冷冲压和滚压成型性、较强的 疲劳性能、高的尺寸精度和表面质量，能够较好地应付汽车在行驶过程中受到的各种冲击、 扭转等复杂应力的作用。该钢的具体性能要求是；下屈服强度SOOMPa;抗拉强度 Rm>eiOMPa;伸长率A> 18% ;宽冷弯化=35mm)性能良好（d= 0mm)。
[0005] 本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述大梁用钢的超快冷制造方法。
[0006] 为解决上述第一个技术问题，本发明所设计的技术方案为；一种eiOMI^a级低成本 大梁用钢，按重量百分比，各化学组分为：碳；〇. 04%~0.06% ;娃<0. 10% ;铺；1. 50%~ 1. 65%;磯《0. 015%;硫《0. 005%;固溶侣（Als) ;0. 020%~0. 070%;魄；0. 02 ~0. 04%; 余量为铁、铜、镶和不可避免的杂质。
[0007] 优选地，按重量百分比，钢的化学组分中，铜《0. 30%，镶《0. 30%。
[0008] 为了解决上述第二个技术问题，本发明所设计的技术方案为；一种610M化级低成 本大梁用钢的制造方法，该方法的生产工艺流程为：铁水脱硫一转炉冶炼一真空处理一连 铸一精整（板巧检查及清理）一板巧加热一热连轴一冷却一卷取。
[0009] 其中转炉冶炼过程中合金化顺序为侣铁一铺铁一魄铁，使用加侣机加侣线进行终 脱氧，在真空处理后期加入铁铁。
[0010] 其中热连轴过程加热温度为1200~1300°C，粗轴出口温度为1040~1140°C，终 轴温度为800~860 °C。
[0011] 其中冷却方式为超快速冷却，所述超快速冷却方式为；采用3级高度冷却水箱控 制钢板冷却速度，该3级冷却水箱高度依次为；9米、18米和27米。
[0012] 其中冷却速度为80°C/s~200°C/s。
[0013] 下面对本发明的热轴钢板的理想化学成分和热连轴生产工艺进行说明。
[0014] (1)化学成分
[0015] 碳是廉价的固溶强化元素。如果其含量超过0.04%，则冲压成形性会降低；如 果其含量小于0. 06%，则不能满足材料对强度的要求，所W，将其含量限定在0. 04%~ 0. 06%范围。
[0016] 娃在加热过程过程中与氧、铁结合，形成橄揽状氧化铁皮，紧附在钢板表面，不易 冲掉，在轴制过程中形成氧化皮压坑，恶化热轴钢板的表面质量，所W，将其含量限定在 <0. 10% 范围。
[0017] 铺是提高强度和初性最有效的元素，可改善钢的强度-延伸平衡性。但是添加 多量的铺，会导致增加钢的泽透性，鉴于此，将其上限定为1.65%，所W，将其含量限定在 1. 50%~1. 65%范围。
[0018] 磯是钢中的有害元素，易引起铸巧中屯、偏析，为了避免冷弯成形性能、初性发生恶 化，设定其含量上限为0.015%。
[0019] 硫是非常有害的元素。钢中的硫常W铺的硫化物形态存在，该种硫化物夹杂对钢 的冲击初性是十分不利的，并造成性能的各向异性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越 好。基于对钢板冷弯成形工艺和制造成本的考虑，拟将钢中硫含量控制在0. 005%W下。
[0020] 侣是为了脱氧而添加的，当Als含量不足0. 020%时，不能发挥其效果；另一方面， 由于添加多量的侣容易形成氧化侣团块，所W，规定Als上限为0. 070%。因此，Als含量限 定在0. 020%~0. 070%范围。
[0021] 魄是未再结晶控制轴制中不可缺少的元素，在热机械加工中细化晶粒、降低奥氏 体向铁素体的转变温度和析出强化，因此钢中添加微量合金元素魄能够便于控制轴制的进 行，并提高钢板的强度和初性。所W，综合钢板力学性能及成本等方面的考虑，将其含量限 定在0.02~0.04%范围。
[0022] 合金化顺序；侣铁一铺铁一魄铁，使用加侣机加侣线进行终脱氧。
[0023]除了对W上化学成分的范围作了限定W外，从提高成形性、经济性的观点出发， 化、Ni的含量限定在0. 30 %W下。
[0024] 烙炼出调整到上述成分范围的钢，用连铸方法进行诱铸，其板巧可采用冷送的方 式送到热轴厂进行轴制。
[0025] 本发明在钢种的化学成分设计中，充分考虑到汽车大梁用钢的特点，W铺、魄、铁 等固溶强化元素和析出强化元素为主，通过铁水脱硫来降低钢中硫含量，通过转炉复吹和 炉外精炼技术（真空处理）脱磯并调整钢水合金成分，采用超快速冷却工艺提高冷却速 度。由于本发明采用超快冷工艺替代传统热轴生产线的层流冷却处理工艺，可明显细化晶 粒，提高钢板强度，达到减少合金使用量，节省成本的目的。超快速冷却工艺与传统冷却工 艺的主要区别在于；传统层流冷却水喷出时，靠自重落在钢板表面。超快冷的实现原理是： 提高冷却水水箱的高度，为冷却水提供压力，当冷却水喷出时，带有压力，落在钢板表面的 速度明显提高。在相等时间内，超快速冷却工艺提供的水量更高，同时冷却水流速更快，利 于击碎水在钢板表面形成的空气膜，大幅提高冷却效率。采用本发明方法生产出的eiOMPa 级低成本大梁用钢的性能；下屈服强度SOOMPa;屈强比〉0. 85,抗拉强度Rm为620~ 680MPa;伸长率A为22~25%;宽冷弯化=35mm)性能良好（d= 0mm)。作为大梁钢使用， 可W在车架总成设计中取消外上和外下加强板，从而进一步减轻了车架总成的重量（在车 架设计减重效果可达10%~20% )，提高了大型车的承载能力，且该大梁用钢的成型性好， 适用于冲压、漉压、折弯等工艺。
【具体实施方式】：
[0026]W下结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0027] 表1列出了本发明可用于生产eiOMPa级低成本大梁用钢的六种具体实施例的化 学成分。该六种eiOMI^a钢的生产方法如下；在炼钢厂90吨和250吨转炉上进行顶底复 合吹炼，采用铁水脱硫技术，使铁水中的S《0. 003% ;炉后出钢1/3时开始加铁合金，出 钢2/3时加入完毕，合金化顺序：侣铁一铺铁一魄铁，使用加侣机加侣线进行终脱氧，在真 空处理时进行成分微调，使钢中的化学成分满足；碳；〇. 04%~0.06% ;娃<0. 10% ;铺； 1.50%~1.65%;磯《0.015%;硫《0.005%;固溶侣（八13);0.020%~0.070%;魄； 0.02~0.04% (实际成分见表1);余量为铁、铜、镶和不可避免的杂质。再将表1钢水诱 注成230~250mmX1050~2150mm断面的板巧。然后将板巧送至热轴厂，在2250mm轴机 上进行热连轴，将其轴制成热轴板卷，再进行精整；先将连铸板巧加热到1200~1300°C进 行粗轴，结束温度为1040~114(TC，再进行精轴，终轴温度为800~860°C，带钢轴后的控 制冷却采用前段层流冷却的方式，冷却水的水温< 35°C，控制冷却速度为120°C/s，卷取温 度为550~59(TC。轴制钢卷在精整线进行表面质量检查，并进一步控制好板形，最终得到 3~8mm的热轴卷。
[002引本发明钢的力学性能试验结果列于表2,从表2反映出的性能来看，厚度为3~ 8mm各成分的热轴卷性能都达到设计要求。
[0029] 表1本发明六种具体实施例中钢的化学成分（wt% )
[0030]
[0031] 表2本发明六种具体实施例所得产品的力学性能
[0032]
【主权项】
1. 一种610MPa级低成本大梁用钢，其特征在于：按重量百分比，钢中各化学组分为： 碳：0? 04%~0? 06% ;硅〈0? 10% ;锰：1. 50%~L 65% ;磷彡 0? 015% ;硫彡 0? 005% ;固溶 铝：0. 020%~0. 070% ;铌：0. 02~0. 04% ;余量为铁、铜、镍和不可避免的杂质。2. 根据权利要求1所述的610MPa级低成本大梁用钢，其特征在于： 按重量百分比，钢的化学组分中，铜< 〇. 30%，镍< 0. 30%。3. -种610MPa级低成本大梁用钢的制造方法，其特征在于：该方法的生产工艺流程 为：铁水脱硫一转炉冶炼一真空处理一连铸一精整一板还加热一热连乳一冷却一卷取； 所述转炉冶炼过程中合金化顺序为铝铁一锰铁一铌铁，使用加铝机加铝线进行终脱 氧，在真空处理后期加入钛铁； 所述热连轧过程加热温度为1200~1300 °C，粗轧出口温度为1040~1140 °C，终轧温 度为800~860 °C ; 所述冷却方式为超快速冷却，所述超快速冷却方式为：采用3级高度冷却水箱控制钢 板冷却速度，该3级冷却水箱高度依次为：9米、18米和27米； 所述钢中各化学组分按重量百分比为：碳：〇. 04%~0. 06% ;硅〈0. 10% ;锰：1. 50%~ 1. 65% ;磷彡 0? 015% ;硫彡 0? 005% ;固溶铝：0? 020%~0? 070% ;铌：0? 02 ~0? 04% ;余 量为铁、铜、镍和不可避免的杂质。4. 根据权利要求3所述的610MPa级低成本大梁用钢的制造方法，其特征在于： 所述卷取过程的卷取温度为550~590°C。5. 根据权利要求3或4所述的610MPa级低成本大梁用钢的制造方法，其特征在于： 所述冷却速度为80°C /s~200°C /s。
【专利摘要】本发明公开了一种610MPa级低成本大梁用钢，按重量百分比，钢中各化学组分为：碳：0.07％～0.09％；硅＜0.10％；锰：1.50％～1.65％；磷≤0.015％；硫≤0.010％；固溶铝(Als)：0.020％～0.070％；铌：0.045～0.065％；钛：0.003～0.01％；氮≤0.004％；余量为铁、铜、镍和不可避免的杂质。本发明还公开了该钢的超快冷制造方法。本发明在钢种的化学成分设计中，充分考虑到大梁用钢的特点，以锰、铌、钛等固溶强化元素和析出强化元素为主，通过控制轧制和超快速冷却工艺细化晶粒，提高钢的试验性能。作为大梁钢使用，可以在车架总成设计中取消外上和外下加强板，从而减轻车架总成的重量，提高大型车的承载能力。
【IPC分类】C22C38/12, C22C33/06
【公开号】CN104988392
【申请号】CN201510423638
【发明人】赵江涛, 刘斌, 贺啸秋, 王孟, 杨海林, 彭涛, 王立新, 梁文, 刘永前, 周昆
【申请人】武汉钢铁(集团)公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月17日