CN103014494B - 一种汽车大梁用热轧钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车大梁用热轧钢板的制造方法，该方法包括炼钢步骤、连铸步骤、加热步骤、热连轧步骤和卷取步骤，其特征在于，所述炼钢后的钢水成分为：0.05-0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Si，1-2重量％的Mn，0.01-0.1重量％的Nb，0.03-0.12重量％的Ti，≤0.025重量％的P，≤0.01重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热连轧步骤中的精轧终轧温度为830-900℃；卷取温度为600-700℃。本发明还提供了由上述方法制得的汽车大梁用热轧钢板。本发明方法降低了生产成本，轧制工艺控制简单。本发明方法制造的汽车大梁用热轧钢板极大地丰富和完善了热轧产品结构。

Description

一种汽车大梁用热轧钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种热连轧板带生产技术领域，特别是涉及一种屈服强度700MPa级高强度汽车大梁用热轧钢板的制造方法及由该方法制造的屈服强度700MPa级高强度汽车大梁用热轧钢板。

背景技术

近年来，随着汽车燃油费的不断上涨和尾气排放对生存环境的负面影响日益严重，再加上人们对汽车碰撞安全性要求的不断提高，如何在保证安全、舒适的前提下使车身减重是解决这一系列问题的关键。从而推动了汽车车身结构和所用材料正发生很大的变化，要求所使用的钢材强度越来越高。目前，重型和中型货车纵梁多采用加长梁和“双大梁”结构-即“主纵梁+加强梁”式车架，各汽车制造厂家对高强度汽车梁用钢板的需求量不断增加，各钢铁企业也顺应潮流，不断地开发出新的汽车大梁用热轧钢板。如中国重汽、东风汽车，重庆上依红均开始进行屈服强度700Mpa级汽车大梁钢板的试用。

国外钢铁企业对700MPa级低合金高强度热轧钢板的开发应用较早，东风汽车公司周岁华等对瑞典SSAB公司生产的Domex 700MC热轧钢板进行了分析，其化学成分要求为≤0.12重量％的C、≤2.1重量％的Mn、≤0.07重量％的Nb、≤0.1重量％的Ti、≤0.5重量％的Mo，典型成品钢板的力学性能为Rel＝735MPa，Rm＝820MPa，A＝16％，Domex 700MC含有Mo贵金属元素，生产成本较高，且Domex 700MC热轧钢板的延伸率较低；北京科技大学张凤泉等在汽车用低合金钢的现状与发展文章中讨论了日本川崎公司开发的TS780热轧钢板，其化学成分为0.08重量％的C、1.5重量％的Si、1.8重量％的Mn、0.1重量％的Ti，成品钢板力学性能为Rm≥800MPa，A≥20％，利用铁素体相的钛析出强化以及铁素体+马氏体多相组织，达到了很好的综合性能，但生产该种钢板的终轧温度和卷取温度低，生产工艺难度较大；鞍钢股份技术中心陈妍等在日本JFE钢铁公司的产品研发战略文章对NKK开发的NANO-HITEN钢进行了研究，化学成分为0.2重量％的C、1.46重量％的Si、1.45重量％的Mn，力学性能为Rel＝670MPa，Rm＝830MPa，A＝39％，NANO-HITEN钢板的终轧温度为800℃，卷取温度为380℃，低碳水平和添加钼避免了珠光体的生成，但添加钼生产成本较高，且终轧温度和卷取温度低，生产工艺难度较大；东北大学陆匠心研究了国内宝钢BS700MC高强度微合金钢的物理冶金机理和工业生产技术，BS700MC采用Nb、Ti、Mo复合添加的微合金钢成分体系，以析出强化为主，辅以相变强化和细晶强化，实现了轧制时的低变形抗力和产品的高强度，但Mo的加入增加了生产成本。湖南华菱涟源钢铁有限公司焦国华等发明的一种生产屈服强度700MPa级高强钢的方法，其化学成分含量为0.03-0.08重量％的C，0.2-0.5重量％的Si，1.4-2重量％的Mn，0.1-0.15重量％的Ti，0.02-0.08重量％的Nb，0-0.03重量％的V，采用薄板坯连铸连轧工艺，终轧温度为820-880℃，经层流冷却后，卷取温度为550-620℃，产品的屈服强度范围为690-760MPa，卷曲温度较低，生产工艺难度较大；广州珠江钢铁有限责任公司毛新平等发明的一种700MPa级复合强化贝氏体钢及其制备方法采用薄板坯连铸连轧工艺，其化学成分含量为0.03-0.07重量％的C，1.51-2.1重量％的Mn，0.5-0.8重量％的Cr，0.1-0.15重量％的Ti，钢的组织以细小贝氏体为主，产品屈服强度可以达到700MPa以上，该钢板中含有Cr，且Ti含量较高，生产成本较高，卷取温度低，生产工艺难度较大。

可见，700MPa级高强度热轧钢板的生产技术路线普遍采用添加铌、钛、钼和锰的微合金化路线，部分钢种的钼含量甚至达到0.2-0.5重量％，铬含量达到0.5-0.8重量％，生产成本较高；部分产品采用薄板坯连铸连轧工艺，低的终轧温度、低的卷取温度和常规冷却工艺，使成品组织中引进贝氏体或马氏体强化，生产工艺难度较大。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中700MPa级高强度热轧钢板生产成本较高和生产工艺难度较大的缺陷，提供一种新的汽车大梁用热轧钢板及其制造方法。

本发明的发明人在研究中意外发现，采用铌、钛、锰微合金化方式，并使各组分控制在合适的含量范围内，且采用830-900℃的高的精轧终轧温度和600-700℃的高的卷取温度，可以使生产出的汽车大梁用热轧钢板具有高强度高韧性，并相对于采用Mo、Cr和较高含量的Ti作组分的汽车大梁用钢节约了成本，且高的精轧终轧温度和高的卷取温度使生产工艺控制简单。

因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种汽车大梁用热轧钢板的制造方法，该方法包括炼钢步骤、连铸步骤、加热步骤、热连轧步骤和卷取步骤，其特征在于，所述炼钢后的钢水成分为：0.05-0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Si，1-2重量％的Mn，0.01-0.1重量％的Nb，0.03-0.12重量％的Ti，≤0.025重量％的P，≤0.01重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热连轧步骤中的精轧终轧温度为830-900℃；所述卷取步骤中的卷取温度为600-700℃。

优选情况下，所述炼钢后的钢水成分为：0.05-0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Si，1.3-1.7重量％的Mn，0.03-0.07重量％的Nb，0.05-0.1重量％的Ti，≤0.025重量％的P，≤0.01重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热连轧步骤中的精轧终轧温度为850-890℃；所述卷取步骤中的卷取温度为630-670℃。

优选地，所述卷取步骤中的冷却方式为先快冷后层冷的冷却方式。所述快冷优选为以30-40℃/s的冷速冷却到760-800℃，所述层冷优选为以5-20℃/s的冷速冷却到卷取温度。

另一方面，本发明提供了一种由上述方法制得的汽车大梁用热轧钢板。

本发明采用铌、钛、锰微合金化方式，控制炼钢后的钢水成分为：0.05-0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Si，1-2重量％的Mn，0.01-0.1重量％的Nb，0.03-0.12重量％的Ti，≤0.025重量％的P，≤0.01重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质，避免了加入Mo、Ni等贵重元素，降低了生产成本；同时采用高温终轧、高温卷取和先快冷后层冷的控轧控冷工艺制度，成功生产出以铁素体和珠光体组织为主的700MPa级高强钢板，轧制工艺控制简单，适应性强；本发明方法制造的汽车大梁用热轧钢板强度高，力学性能稳定、各向异性小，同卷性能差小，强韧性匹配良好。本发明方法制造的汽车大梁用热轧钢板极大地丰富和完善了热轧产品结构。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

一方面，本发明提供了一种汽车大梁用热轧钢板的制造方法，该方法包括炼钢步骤、连铸步骤、加热步骤、热连轧步骤和卷取步骤，炼钢后的钢水成分为：0.05-0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Si，1-2重量％的Mn，0.01-0.1重量％的Nb，0.03-0.12重量％的Ti，≤0.025重量％的P，≤0.01重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质；热连轧步骤中的精轧终轧温度为830-900℃；卷取步骤中的卷取温度为600-700℃。

根据本发明，尽管使炼钢后的钢水成分为：0.05-0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Si，1-2重量％的Mn，0.01-0.1重量％的Nb，0.03-0.12重量％的Ti，≤0.025重量％的P，≤0.01重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质，且使热连轧步骤中的精轧终轧温度为830-900℃，卷取步骤中的卷取温度为600-700℃，即可实现本发明的目的，即降低生产成本，轧制工艺控制简单，且制造出的汽车大梁用热轧钢板强度高，力学性能稳定、各向异性小，同卷性能差小，强韧性匹配良好。但优选情况下，炼钢后的钢水成分为：0.05-0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Si，1.3-1.7重量％的Mn，0.03-0.07重量％的Nb，0.05-0.1重量％的Ti，≤0.025重量％的P，≤0.01重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质，热连轧步骤中的精轧终轧温度为850-890℃，卷取步骤中的卷取温度为630-670℃，可进一步提高生产出的汽车大梁用热轧钢板的强度和韧性。

本发明中，对于炼钢步骤无特殊要求，可以采用本领域常用的炼钢工艺，例如，经过铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉Ca处理，将钢水成分控制为：0.05-0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Si，1-2重量％的Mn，0.01-0.1重量％的Nb，0.03-0.12重量％的Ti，≤0.025重量％的P，≤0.01重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质。

对于连铸步骤也可以采用本领域常用的连铸工艺，例如，采用整体氩气密封浇铸，钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中间包温度无特殊要求，为本领域常规采用的温度，例如为1530-1560℃，采用漏斗形结晶器，铸坯拉速无特殊要求，为本领域常规采用的铸坯拉速，例如为0.7-0.9m/min，连铸步骤获得的连铸板坯厚度优选为200-250mm。

本发明中，加热步骤优选为使铸坯在1220-1250℃温度下均热，均热是指对铸坯进行长时间的热处理，本领域技术人员应该理解的是，均热的具体时间与铸坯的厚度等因素有关，均热只要使铸坯整体均达到加热温度，并保温一定时间(≥120min)以保证微合金元素全部固溶。

本发明中，热连轧步骤为使加热后的铸坯经过高压水除磷去除表面上形成的氧化铁皮后，进入可逆粗轧机组，经过粗轧后的中间坯的厚度优选为38-55mm，随后进入热卷箱，使带钢头、尾调换，然后进行精轧，精轧后钢板的厚度优选为6-16mm。粗轧的出口温度无特殊要求，可以采用本领域常用的温度，例如粗轧出口温度为1025-1055℃。精轧开轧温度优选为950-1020℃，精轧终轧温度优选为830-900℃，进一步优选为850-890℃。

本发明中，卷取步骤为板卷经过冷却后经卷取机卷取成卷的步骤。对于冷却的方式优选为先快冷后层冷的冷却方式，快冷优选为以30-40℃/s的冷速从精轧终轧温度冷却到760-800℃，层冷优选为以5-20℃/s的冷速从上述760-800℃冷却到卷取温度。卷取温度为600-700℃，优选为630-670℃。

另一方面，本发明还提供了一种由上述方法制得的汽车大梁用热轧钢板。该汽车大梁用热轧钢板的组织为铁素体和珠光体组织，优选情况下，铁素体组织的含量为88-94体积％，珠光体组织的含量为6-12体积％。铁素体组织和珠光体组织的含量根据金相显微组织图中各自所占的面积百分比来确定。该汽车大梁用热轧钢板的屈服强度710-770MPa，抗拉强度780-850MPa，延伸率18-25％。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

实施例

以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。

在下述实施例和对比例中：

屈服强度的测定方法：GB/T 228-2002 金属材料 室温拉伸试验方法。

抗拉强度的测定方法：GB/T 228-2002 金属材料 室温拉伸试验方法。

延伸率的测定方法：GB/T 228-2002 金属材料 室温拉伸试验方法。

实施例1

该实施例用来说明本发明提供的汽车大梁用热轧钢板的制造方法。

钢水经炼钢步骤后成分为：0.05重量％的C，0.21重量％的Si，1.5重量％的Mn，0.05重量％的Nb，0.05重量％的Ti，0.01重量％的P，0.008重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质，然后采用整体氩气密封浇铸，钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中间包温度为1530℃，采用漏斗形结晶器，铸坯拉速为0.7m/min，连铸板坯厚度为200mm，然后在1220℃的加热炉内均热，加热后的铸坯经过高压水除磷去除表面上形成的氧化铁皮后，进入可逆粗轧机组，粗轧出口温度为1025℃，经过粗轧后的中间坯的厚度为38mm，随后进入热卷箱，使带钢头、尾调换，然后进行精轧，精轧开轧温度为950℃，精轧终轧温度为850℃。精轧后钢板的厚度为6mm，然后先以30℃/s的冷速快速冷却到760℃，然后再以5℃/s的冷速冷却到630℃进行卷曲成卷得到成品。从金相显微组织图中观察为铁素体和珠光体组织，铁素体组织的含量为88体积％，珠光体组织的含量为12体积％。从横向、斜向、竖向分别测定钢卷两端和中间的屈服强度(ReL)、抗拉强度(Rm)和延伸率(A)见表1。

实施例2

该实施例用来说明本发明提供的汽车大梁用热轧钢板的制造方法。

钢水经炼钢步骤后成分为：0.08重量％的C，0.15重量％的Si，1.3重量％的Mn，0.03重量％的Nb，0.1重量％的Ti，0.025重量％的P，0.005重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质，然后采用整体氩气密封浇铸，钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中间包温度为1550℃，采用漏斗形结晶器，铸坯拉速为0.8m/min，连铸板坯厚度为250mm，然后在1230℃的加热炉内均热，加热后的铸坯经过高压水除磷去除表面上形成的氧化铁皮后，进入可逆粗轧机组，粗轧出口温度为1040℃，经过粗轧后的中间坯的厚度为45mm，随后进入热卷箱，使带钢头、尾调换，然后进行精轧，精轧开轧温度为1100℃，精轧终轧温度为870℃。精轧后钢板的厚度为10mm，然后先以35℃/s的冷速快速冷却到780℃，然后再以15℃/s的冷速冷却到650℃进行卷曲成卷得到成品。从金相显微组织图中观察为铁素体和珠光体组织，铁素体组织的含量为92体积％，珠光体组织的含量为8体积％。从横向、斜向、竖向分别测定钢卷两端和中间的屈服强度(ReL)、抗拉强度(Rm)和延伸率(A)见表1。

实施例3

该实施例用来说明本发明提供的汽车大梁用热轧钢板的生产方法。

钢水经炼钢步骤后成分为：0.1重量％的C，0.35重量％的Si，1.7重量％的Mn，0.07重量％的Nb，0.08重量％的Ti，0.02重量％的P，0.01重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质，然后采用整体氩气密封浇铸，钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中间包温度为1530℃，采用漏斗形结晶器，铸坯拉速为0.7m/min，连铸板坯厚度为200mm，然后在1250℃的加热炉内均热，加热后的铸坯经过高压水除磷去除表面上形成的氧化铁皮后，进入可逆粗轧机组，粗轧出口温度为1025℃，经过粗轧后的中间坯的厚度为55mm，随后进入热卷箱，使带钢头、尾调换，然后进行精轧，精轧开轧温度为1020℃，精轧终轧温度为890℃。精轧后钢板的厚度为16mm，然后先以40℃/s的冷速快速冷却到800℃，然后再以20℃/s的冷速冷却到670℃进行卷曲成卷得到成品。从金相显微组织图中观察为铁素体和珠光体组织，铁素体组织的含量为94体积％，珠光体组织的含量为6体积％。从横向、斜向、竖向分别测定钢卷两端和中间的屈服强度(ReL)、抗拉强度(Rm)和延伸率(A)见表1。

表1

从表1可以看出，本发明方法制造的汽车大梁用热轧钢板既具有高强度又具有高韧性，强韧性匹配良好；横向、斜向和竖向的强度和延伸率相当，力学性能稳定，各向异性小；钢卷两端和中间的强度和延伸率相当，同卷性能差小。

本发明采用铌、钛、锰微合金化方式，控制炼钢后的钢水成分为：0.05-0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Si，1-2重量％的Mn，0.01-0.1重量％的Nb，0.03-0.12重量％的Ti，≤0.025重量％的P，≤0.01重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质，避免了加入Mo、Ni等贵重元素，降低了生产成本；同时采用高温终轧、高温卷取和先快冷后层冷的控轧控冷工艺制度，成功生产出以铁素体和珠光体组织为主的700MPa级高强钢板，轧制工艺控制简单，适应性强；本发明方法制造的汽车大梁用热轧钢板强度高，力学性能稳定、各向异性小，同卷性能差小，强韧性匹配良好。本发明方法制造的汽车大梁用热轧钢板极大地丰富和完善了热轧产品结构。

Claims (9)

1.一种汽车大梁用热轧钢板的制造方法，该方法包括炼钢步骤、连铸步骤、加热步骤、热连轧步骤和卷取步骤，其特征在于，所述炼钢后的钢水成分为：0.05-0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Si，1.3-1.7重量％的Mn，0.03-0.07重量％的Nb，0.05-0.1重量％的Ti，≤0.025重量％的P，≤0.01重量％的S，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热连轧步骤中的精轧终轧温度为850-890℃；所述卷取步骤中的卷取温度为630-670℃；

其中，所述卷取步骤中的冷却方式为先快冷后层冷的冷却方式，所述快冷为以30-40℃/s的冷速冷却到760-800℃，所述层冷为以5-20℃/s的冷速冷却到卷取温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热连轧步骤中的精轧开轧温度为950-1020℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热连轧步骤中粗轧后中间坯的厚度为38-55mm，精轧后钢板的厚度为6-16mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热步骤为使铸坯在1220-1250℃温度下均热。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述连铸步骤获得的连铸板坯厚度为200-250mm。

6.一种汽车大梁用热轧钢板，其特征在于，所述汽车大梁用热轧钢板由权利要求1-5中任意一项所述的方法制得。

7.根据权利要求6所述的汽车大梁用热轧钢板，其中，该汽车大梁用热轧钢板的组织为铁素体和珠光体组织。

8.根据权利要求7所述的汽车大梁用热轧钢板，其中，所述铁素体组织的含量为88-94体积％，所述珠光体组织的含量为6-12体积％。

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的汽车大梁用热轧钢板，其中，该汽车大梁用热轧钢板的屈服强度710-770MPa，抗拉强度780-850MPa，延伸率18-25％。