一种500MPa轮辐用钢及其生产方法与流程

一种500mpa轮辐用钢及其生产方法
技术领域
1.本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种500mpa轮辐用钢及其生产方法。


背景技术：

2.钢制车轮是汽车、各种移动器具制造业中关键的部件之一，具有转向、承载和制动等功能。钢制车轮在高速运转过程中受地面平整程度影响，通常承受交变机械应力、路面冲击载荷，以及惯性制动造成的局部温度应力，这些严重影响着车轮的使用寿命。钢制轮毂由轮辋和轮辐焊接而成，轮辐钢必须有足够的强度，良好的成形性能和焊接性能。
3.现有技术中，轮辐是车轮承载负荷的关键构件，作为轮辐用钢既要良好的承载能力，又要有良好的成形性能，满足轮辋的冲压成形需要。作为轻型卡车的钢制车轮，其承载能力要求较高，部分车型仍选用q235b作为轮辐材料，材料的厚度较厚，整个车轮质量较大；部分企业使用更高级别的材料，但成本较高，变形困难，产品竞争力不强。另外，部分材料的塑性存在波动，在螺苞平台成形过程中开裂比例较高。
4.本发明结合轮辐用钢加工要求、轻型卡车的使用情况和车轮制造企业的实际问题，采用针对性成分设计、控轧控冷轧制工艺，实现500mpa级别轻型卡车轮辐专用钢的生产，既能满足车轮制造企业的高效生产，降低成本，提高竞争力，又能实现车轮减重，低碳发展。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：研制开发一种500mpa轮辐用钢及其生产方法，该方法制备出来的500mpa轮辐用钢能够降低成本、有效实现车轮减重的特点，适用于轻型卡车、雪地车等车型使用的承载能力要求较高的轮辐专用钢，其抗拉强度不低于500mpa，屈服强度不低于355mpa，并能克服高强度材料易在螺苞平台成形时开裂的问题。
6.本发明的目的就是为了解决上述现有技术条件存在的问题，提供500mpa轮辐用钢及其生产方法。
7.为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
8.一种500mpa轮辐用钢，所述500mpa轮辐用钢包括下述质量百分数的组分：c：0.05～0.09％，si0.05～0.15％，mn：0.5～0.8％，p≤0.020％，s≤0.012％，als：0.015～0.060％，ti：0.025～0.05％，余量为fe及不可避免杂质。
9.一种制备500mpa轮辐用钢的方法，包括下述制备步骤：
10.s1：铁水预处理；
11.s2：转炉冶炼；
12.s3：lf炉处理；
13.其中，
14.在冶炼工序中，如若s《0.010％时，不使用lf炉；
15.在冶炼工序中，如若s＞0.010％时，使用lf炉处理；
16.s4：连铸；
17.s5：热连轧。
18.作为本方案的进一步改进，所述s5热连轧具体包括以下步骤：
19.1)加热工艺
20.将厚度230mm的板坯加热到1190～1240℃；其中，板坯热装热送时，均热时间不低于20分钟；板坯冷装时，加热时间不低于160分钟；
21.2)轧制工艺
22.采用6道次粗轧，中间坯厚度为38～55mm；精轧阶段采用7机架连轧，精轧开轧温度为980～1060℃，终轧温度为840～900℃；
23.3)冷却工艺
24.4)卷取工艺
25.作为本方案的进一步改进，所述3)冷却工艺中轧后采用前段冷却工艺，冷却速度》10℃/s。
26.作为本方案的进一步改进，所述4)卷取工艺中卷取温度600～680℃，成品厚度为2.3～12.5mm。
27.与现有技术相比，本发明具备下述有益效果：
28.1)本发明所述轮辐用钢厚度规格为2.3-12.5mm，组织为铁素体+珠光体，晶粒度≥8.5级。
29.2)本发明中各合金元素的作用如下：
30.c：提高钢的强度的重要元素；
31.si：脱氧元素，同时在钢中起固溶强化作用，含量太高容易使钢板表面产生“红锈”缺陷，影响表面质量和最终产成品的疲劳性能；
32.mn：改善淬透性，亦是重要的固溶强化元素，过低造成奥体体稳定性和钢的强度不足，过高会使钢的塑性和焊接性下降；
33.s：钢中的杂质元素，对成形性和疲劳性能影响较大，含量越低越好；
34.p：固溶强化元素，加入适量的p可促进铁素体的生成并保持强度和塑形的良好平衡；
35.al:脱氧元素，可减少钢中的氧化物夹杂并纯净钢质，有利于提高钢板的成形性能；含量过高将导致延展性变差；
36.ti:细化晶粒、提高强度和韧性的元素，优先与钢中的氮结合，以碳化物和碳氮化物的形式存在，用于提高屈服强度、改善焊接性能。
37.3)本发明轮辐用钢在成分设计中采用ti合金进行强化，与常规设计相比节省了mn和nb合金，有效降低了产品的设计成本；
38.4)在生产过程中，炼钢可以根据实际控制水平决定是否采用lf炉精炼工序，在热轧工序采用了控轧控冷的轧制工艺，既能降低工序成本，又能发挥合金ti的强化作用，保障产品性能稳定。
39.5)本发明轮辋用钢碳当量较低，产品塑性较好，满足轻卡车轮制作过程的螺苞平台成型要求。
附图说明
40.图1为实验路程500100圈后产品状态图一；
41.图2为实验路程500100圈后产品状态图二；
42.图3为实验路程500100圈后产品状态图三；
43.图4为实验转数300002圈后产品反面状态图；
44.图5为实验转数300002圈后产品正面状态图。
具体实施方式
45.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例对本发明作进一步说明：
46.一种500mpa轮辐用钢，所述500mpa轮辐用钢包括下述质量百分数的组分：c：0.05～0.09％，si0.05～0.15％，mn：0.5～0.8％，p≤0.020％，s≤0.012％，als：0.015～0.060％，ti：0.025～0.05％，余量为fe及不可避免杂质。
47.按照下述步骤制备500mpa轮辐用钢：
48.s1：铁水预处理；
49.s2：转炉冶炼；
50.s3：lf炉处理；
51.其中，
52.在冶炼工序中，如若s《0.010％时，不使用lf炉；
53.在冶炼工序中，如若s＞0.010％时，使用lf炉处理；
54.s4：连铸；
55.s5：热连轧。
56.所述s5热连轧具体包括以下步骤：
57.1)加热工艺
58.将厚度230mm的板坯加热到1190～1240℃；其中，板坯热装热送时，均热时间不低于20分钟；板坯冷装时，加热时间不低于160分钟；
59.2)轧制工艺
60.采用6道次粗轧，中间坯厚度为38～55mm；精轧阶段采用7机架连轧，精轧开轧温度为980～1060℃，终轧温度为840～900℃；
61.2)冷却工艺
62.冷却工艺中轧后采用前段冷却工艺，冷却速度》10℃/s
63.3)卷取工艺
64.卷取工艺中卷取温度600～680℃，成品厚度为2.3～12.5mm。
65.实施例1
66.一种500mpa级热轧轮辐用钢的制造方法，包括铁水预处理—转炉冶炼—吹氩-lf-连铸—热连轧。
67.其中，上述制备步骤中，热连轧工艺为：板坯厚度230mm，入炉温度20℃，出钢温度1210℃，在炉加热时间202分钟，均热时间32分钟；6道次轧制成42.7mm的中间坯；精轧阶段开轧温度1035℃，终轧温度863℃；采用前段冷却冷却到目标卷取温度，卷取温度为631℃，
冷却速度为19.6℃/s，成品厚度5.0mm。
68.本实施例中500mpa级热轧轮辐用钢化学成分为：c：0.061％，si0.095％，mn：0.579％，p：0.0163％，s：0.0056％，als：0.0338％，ti：0.0395％，余量为fe及不可避免杂质。
69.实施例1中制得的500mpa级热轧轮辐用钢性能测试结果为：屈服强度451mpa，抗拉强度510mpa，延伸率34.0％。
70.实施例2
71.一种500mpa级热轧轮辐用钢的制造方法，包括铁水预处理—转炉冶炼—连铸-吹氩-lf—热连轧。
72.其中，上述制备步骤中，热连轧工艺为：板坯厚度230mm，入炉温度20℃，出钢温度1220℃，在炉加热时间186分钟，均热时间23分钟；6道次轧制成41mm的中间坯；精轧阶段开轧温度1042℃，终轧温度866℃；采用前段冷却冷却到目标卷取温度，卷取温度为609℃，冷却速度为25.2℃/s，成品厚度4.0mm。
73.本实施例中500mpa级热轧轮辐用钢化学成分为：c：0.0634％，si：0.12％，mn：0.562％，p：0.0089％，s：0.0061％，als：0.0342％，ti：0.0376％，余量为fe及不可避免杂质。
74.实施例2中制得的500mpa级热轧轮辐用钢性能测试结果为：屈服强度495mpa，抗拉强度536mpa，延伸率32.0％。
75.实施例3
76.一种500mpa级热轧轮辐用钢的制造方法，包括铁水预处理—转炉冶炼-吹氩—lf—连铸—热连轧。
77.其中，上述制备步骤中，热连轧工艺为：板坯厚度230mm，入炉温度618℃，出钢温度1217℃，在炉加热时间175分钟，均热时间21分钟；6道次轧制成41mm的中间坯；精轧阶段开轧温度1030℃，终轧温度842℃；采用前段冷却冷却到目标卷取温度，卷取温度为619℃，冷却速度为18.5℃/s，成品厚度4.5mm。
78.本实施例中500mpa级热轧轮辐用钢化学成分为：c：0.060％，si：0.092％，mn：0.585％，p：0.0137％，s：0.0087％，als：0.0403％，ti：0.0386％，余量为fe及不可避免杂质。
79.实施例3中制得的500mpa级热轧轮辐用钢性能测试结果为：屈服强度509mpa，抗拉强度524mpa，延伸率34.0％。
80.以实施例3制得的500mpa级热轧轮辐用钢制得的钢制车轮，在制作过程中冲压成形完好率、焊缝质量优异，并进行下述性能测试进行下述性能测试：
81.径向疲劳测试
82.检测项目与标准
83.检测项目检测标准检测设备设备型号径向疲劳测试sae-j1204径向疲劳试验机
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84.样品信息
[0085][0086][0087]
实施例3制得的500mpa级热轧轮辐用钢制得的钢制车轮径向疲劳测试检测结果
[0088][0089]
再者，实验路程为500100圈后，产品显示无裂痕，详见图1～3；
[0090]
弯曲疲劳测试
[0091]
检测项目与标准
[0092]
检测项目检测标准检测设备设备型号弯曲疲劳测试gb/t5334弯曲疲劳试验机cft-3
[0093]
样品信息
[0094][0095]
检测结果
[0096][0097]
再者，实验转数为300002后，产品状态详见图4～5(图4为产品反面状态图；
[0098]
图5为产品正面状态图)；
[0099]
由实施例1～3可知，本发明结合轻型卡车钢制车轮的加工制造特点和使用要求，研发了一种500mpa级轮辐用钢。本发明产品采用针对性成分设计、控轧控冷轧制工艺，特别是充分发挥合金ti的强化作用，有效降低了产品的设计成本，并克服其他材料在轻卡车轮螺苞平台成形过程中开裂问题。该产品送经轻型卡车轮制造企业大量使用后表明，该产品既能满足车轮制造企业的高效生产，又实现了轻卡车轮减重，推进商用车钢制车轮高强轻量化与绿色制造转型升级发展。
[0100]
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明所作的等效变换，均在本发明的专利保护范围内。