一種500MPa級(jí)汽車大梁用鍍層鋼及其超快冷生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種汽車用鋼及生產(chǎn)方法，具體地屬于一種500MPa級(jí)汽車大梁用鍍 層鋼及其超快冷生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鍍層用熱乳鋼在對(duì)于表面質(zhì)量要求較高的汽車大梁得到廣泛應(yīng)用。熱鍍鋅鋼板表 面具有鍍層光亮、色澤均勻，良好的耐久性和美觀性的特點(diǎn)；同時(shí)，汽車大梁等零件還要求 鋼材有良好的抗凹性，及應(yīng)具有高屈強(qiáng)比。
[0003]目前，就其汽車大梁鋼仍在Q345、Q235等級(jí)別鋼種，再在此類鋼種表面熱鍍鋅層。 由于汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，其已不能滿足制造高強(qiáng)度汽車結(jié)構(gòu)件及其表面熱鍍鋅的要求。 為此，鋼鐵行業(yè)廠商均在積極開展有關(guān)方面的研究及開發(fā)工作。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于鋼板的冷卻均采用一個(gè)較低或常規(guī)的穩(wěn)定冷卻速度冷卻到要求 的溫度，經(jīng)本申請(qǐng)人的大量分析研究，采用此冷卻方式生產(chǎn)的鋼板，為達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度和組 織，往往需要添加較多的合金元素，生產(chǎn)成本較高。
[0005] 經(jīng)初步檢索，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200910063433. 0的文獻(xiàn)，公開了一種屈服強(qiáng) 度460MPa級(jí)鍍層用熱乳結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)方法，它包括依次包括如下步驟：煉鋼、連鑄、板坯 加熱、熱連乳、層流冷卻、卷?。黄涮卣髟谟谠跓掍撨^(guò)程的化學(xué)成份及重量百分比為：C: 0? 05 ~0? 10%;Si彡 0? 04;Mn:1. 30~L65%;P彡 0? 030%;S彡 0? 012%;Als:0? 01 ~ 0. 06%;Nb:0. 035~0. 060% ;余量為Fe及不可避免的夾雜；在熱乳中采用控制乳制，其中 板坯加熱溫度為1200~1260°C;粗乳出口溫度為1020~1080°C;熱乳終乳溫度為790~ 850°C;在卷取過(guò)程中，卷取溫度為540~600°C。列舉的技術(shù)方案為：C:0.075%;Si:0. 02%; Mn:1. 5%;P:0? 02%;S:0? 01%;Als:0? 03%;Nb:0? 050% ;板坯加熱溫度 1230°C;終乳溫度 820°C;卷取溫度570°C。該文獻(xiàn)為在經(jīng)熱乳后采用的常規(guī)層流冷卻方式，其存在鋼材設(shè)計(jì) 的合金含量高，成本較高的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種在保證屈服強(qiáng)度多500MPa、抗拉強(qiáng)度 550-700MPa，延伸率能夠達(dá)到A彡17%，180°橫向彎曲試驗(yàn)D=Ia合格，屈強(qiáng)比達(dá)到0. 85以 上的前提下，通過(guò)采用乳后超快速分段冷卻工藝，在較低的合金成分下，提高鋼板的抗凹 性，鍍層附著力得到進(jìn)一步提高的500MPa級(jí)汽車大梁用鍍層鋼及生產(chǎn)方法。
[0007] 實(shí)現(xiàn)上述目的的措施： 一種500MPa級(jí)汽車大梁用鍍層鋼，其化學(xué)成分及重量百分比含量為：C:0. 06~0. 09%，Si^ 0. 025%,Mn：1, 10-1. 29%,P^O. 015%,S^O. 006%,Als：0. 020-0. 060%,Nb： 0. 025~0. 034%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0008] 優(yōu)選地：Si的重量百分比含量不超過(guò)0. 018%。
[0009] 優(yōu)選地：Nb的重量百分比含量在0? 025~0. 030%。
[0010] 生產(chǎn)一種500MPa級(jí)汽車大梁用鍍層鋼的方法，其步驟： 1) 經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后進(jìn)入氬站吹氬，并常規(guī)加鋁線脫氧及成分調(diào)整；控制吹氬時(shí)間：底吹 不低于4min，頂吹不低于5min; 2) 經(jīng)出鋼并連鑄成坯后對(duì)鑄坯加熱，其加熱溫度控制在1280~1310°C，加熱時(shí) 30~40min； 3) 進(jìn)行分段熱乳，并控制粗乳結(jié)束溫度在1080~1110°C，控制精乳終乳溫度在 860-8900C； 4) 采用變速度冷卻方式進(jìn)行層流冷卻，S卩：先在冷卻速度為140~160°C/秒下冷卻至 700~740°C，再按照5~10°C/秒的冷卻速度冷卻至卷取溫度； 5) 進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在550~580°C; 6) 進(jìn)行精整及后工序。
[0011] 本發(fā)明中各組分及主要工藝的作用及控制的理由： 碳：碳是廉價(jià)的固溶強(qiáng)化元素。根據(jù)本鋼種的應(yīng)用范圍，主要用于加工鍍層用大梁、送 變電塔等零件，需要進(jìn)行一定程度的沖壓變形加工，因此要求材料在滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)， 具有良好的冷成形性能。如果其含量小于0.06%，則不能滿足材料強(qiáng)度的要求；如果其含量 大于0. 09%，則不能滿足材料的良好成形性能。所以，將其含量限定在0. 06~0. 09%范圍。
[0012] 硅：硅是廉價(jià)而有效的鋼液脫氧元素，也可以起到提高鋼材強(qiáng)度的作用，但在本發(fā) 明中是作為有害元素加以控制的。應(yīng)該是越低越好。這是因?yàn)楣柙诒景l(fā)明中會(huì)惡化熱乳鋼 板的表面質(zhì)量，同時(shí)在后續(xù)鍍鋅過(guò)程中使表面發(fā)黑，影響其可鍍鋅性。因此對(duì)于硅含量進(jìn)行 了嚴(yán)格控制，將其含量限定在〇. 025%以下。優(yōu)選地：Si的重量百分比含量不超過(guò)0. 018%。
[0013] 錳：錳是提高強(qiáng)度和韌性最有效的元素。如果其含量小于1. 10%，則不能滿足材 料強(qiáng)度要求；但是添加多量的錳，會(huì)導(dǎo)致增加鋼的淬透性，由于焊接硬化層的出現(xiàn)而使裂紋 敏感性增高，且增加鋼材的合金成本。鑒于此，將其上限定為1.29%，所以，將其含量限定在 L10~L29%范圍。
[0014] 磷：為了避免材料的焊接性能、沖壓成形性能、韌性、二次加工性能發(fā)生惡化，設(shè)定 其含量上限為〇. 015%。所以將其含量控制在0. 015%以下。
[0015] 硫：硫是非常有害的元素。鋼中的硫常以錳的硫化物形態(tài)存在，這種硫化物夾雜對(duì) 鋼的沖擊韌性是十分不利的，并造成性能的各向異性，因此，需將鋼中硫含量控制得越低越 好?；趯?duì)鋼板沖壓成形工藝和制造成本的考慮，擬將鋼中硫含量控制在0. 008%以下。
[0016] 鋁：鋁是為了脫氧而添加的，當(dāng)Als含量不足0.020%時(shí)，不能發(fā)揮其效果；另一方 面，由于添加多量的鋁容易形成氧化鋁團(tuán)塊，所以，規(guī)定Als上限為0. 060%。因此，Als含量 限定在〇. 020~0. 060%范圍。
[0017] 鈮：鈮主要通過(guò)細(xì)化晶粒和沉淀析出強(qiáng)化來(lái)提高鋼的強(qiáng)度，是強(qiáng)烈的碳、氮化合物 形成元素，在鋼中主要以Nb(c、N)形式存在，阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，最終使鐵素體晶粒尺 寸變小，細(xì)化組織。當(dāng)其含量低于〇. 025%時(shí)，不能滿足材料高強(qiáng)度的要求；而加入的鈮高于 0. 034%時(shí)，已能滿足其強(qiáng)度與成型性能的要求，若再添加，合金成本會(huì)顯著上升。所以，根據(jù) 鋼種的性能目標(biāo)要求，將其含量限定在0. 025~0. 034%范圍。優(yōu)選地：Nb的重量百分比含 量在 0. 025~0. 030%。
[0018] 為提高鋼材的表面質(zhì)量，保證材料的可鍍鋅性，本發(fā)明采用了鑄坯高溫快燒工藝 來(lái)進(jìn)行鑄坯加熱，是關(guān)鍵工序之一。本發(fā)明采取1280~1310°C加熱溫度是保證鋼坯中的合 金元素完全溶解的最低溫度，同時(shí)減少鑄坯加熱時(shí)間，將其控制在30~40min是為了減少鋼 坯的爐內(nèi)氧化時(shí)間，減少鋼坯表面的氧化鐵皮，提高表面質(zhì)量。
[0019]關(guān)于進(jìn)行分段乳制，并控制粗乳結(jié)束溫度在1080~1110°C，控制精乳終乳溫度在 865~890°C。
[0020] 本發(fā)明之所以采用變速冷卻進(jìn)行層流冷卻，即首先在超快冷段按照冷卻速度為 140~160°C/秒進(jìn)行前端強(qiáng)冷，再按照冷卻速度5~10°C/秒冷卻至卷取溫度550~580°C，是 經(jīng)大量試驗(yàn)分析后，這種冷卻方式能夠在較低的合金成分設(shè)計(jì)下，使鋼板達(dá)到相應(yīng)強(qiáng)度要 求。采用分段冷卻方式，不僅能保證在鋼材的再結(jié)晶晶粒還未開始長(zhǎng)大時(shí)及時(shí)進(jìn)行冷卻，避 免粗大組織的產(chǎn)生，以獲得細(xì)小的金相組織，增加晶界數(shù)量，提高材料的屈強(qiáng)比，并有利于 得到均勻的金相組織，使碳化物等析出物能夠均勻彌散分布在鋼基中，保證材料具備良好 的冷成形性能。
[0021] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在較低的合金成分設(shè)計(jì)下，采用超快速冷卻及分段冷卻 工藝，所生產(chǎn)的鍍層用大梁鋼其具有優(yōu)良的表面質(zhì)量和可鍍性，可直接進(jìn)行熱鍍鋅生產(chǎn)，滿 足后續(xù)熱鍍鋅工序?qū)︿摪灞砻尜|(zhì)量的要求，同時(shí)鋼板具有屈服強(qiáng)度ReL彡460MPa、抗拉強(qiáng) 度520-670MPa，延伸率能夠達(dá)到A彡19%，180°橫向彎曲試驗(yàn)D=Ia合格，屈強(qiáng)比達(dá)到0. 85 以上的如提下，提尚鋼板的抗凹性，鏈層附著力得到進(jìn)一步提尚，具有良好的表面質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 附圖為本發(fā)明金相組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述： 表1為本發(fā)明各實(shí)施例的取值列表； 表2為本發(fā)明各實(shí)施例的主要工藝參數(shù)列表； 表3為本發(fā)明各實(shí)施例性能檢測(cè)情況列表。
[0024] 本發(fā)明各實(shí)施例按照以下步驟生產(chǎn)： 1) 經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后進(jìn)入氬站吹氬，并常規(guī)加鋁線脫氧及成分調(diào)整；控制吹氬時(shí)間：底吹 不低于4min，頂吹不低于5min; 2) 經(jīng)出鋼并連鑄成坯后對(duì)鑄坯加熱，其加熱溫度控制在1280~1310°C，加熱時(shí) 30~40min; 3) 進(jìn)行分段熱乳，并控制粗乳結(jié)束溫度在1080~1110°C，控制精乳終乳溫度在 860-8900C； 4) 采用變速度冷卻方式進(jìn)行層流冷卻，S卩：先在冷卻速度為140~160°C/秒下冷卻至 700~740°C，再按照5~10°C/秒的冷卻速度冷卻至卷取溫度； 5) 進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在550~580°C; 6) 進(jìn)行精整及后工序。
[0025] 表1本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的成分取值列表（wt%)

從表3中可分析出，本發(fā)明在采用超快速冷卻及分段冷卻工藝下，以低于對(duì)比例的合 金成分設(shè)計(jì)，獲得了高于對(duì)比例的力學(xué)性能，生產(chǎn)成本明顯得到降低，同時(shí)產(chǎn)品的冷成形性 能得到提高，是對(duì)比例的2倍。
[0026] 本【具體實(shí)施方式】?jī)H為最佳例舉，并非對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制性實(shí)施。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種500MPa級(jí)汽車大梁用鍍層鋼，其化學(xué)成分及重量百分比含量為：C: 0. 06-0. 09%, Si ^ 0. 025%, Mn ：1. 10~1. 29%, P ^ 0. 015%, S ^ 0. 006%, Als ：0. 020-0. 060%, Nb :0. 025~0. 034%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。2. 如權(quán)利要求1所述的一種500MPa級(jí)汽車大梁用鍍層鋼，其特征在于：Si的重量百分 比含量不超過(guò)〇. 018%。3. 如權(quán)利要求1所述的一種500MPa級(jí)汽車大梁用鍍層鋼，其特征在于：Nb的重量百分 比含量在 〇. 〇25~0. 030%。4. 生產(chǎn)一種500MPa級(jí)汽車大梁用鍍層鋼的方法，其步驟： 1) 經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后進(jìn)入氬站吹氬，并常規(guī)加鋁線脫氧及成分調(diào)整；控制吹氬時(shí)間：底吹 不低于4min，頂吹不低于5min ; 2) 經(jīng)出鋼并連鑄成坯后對(duì)鑄坯加熱，其加熱溫度控制在1280~1310°C，加熱時(shí) 30~40min ； 3) 進(jìn)行分段熱乳，并控制粗乳結(jié)束溫度在1080~1110°C，控制精乳終乳溫度在 860-890 0C ； 4) 采用變速度冷卻方式進(jìn)行層流冷卻，即：先在冷卻速度為140~160°C /秒下冷卻至 700~740°C，再按照5~10°C /秒的冷卻速度冷卻至卷取溫度； 5) 進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在550~580°C ; 6) 進(jìn)行精整及后工序。
【專利摘要】一種500MPa級(jí)汽車大梁用鍍層鋼，其化學(xué)成分及wt%為：C：0.06~0.09%，Si≤0.025%，Mn：1.10~1.29%，P≤0.015%，S≤0.006%，Als：0.020~0.060%，Nb：0.025~0.034%；生產(chǎn)步驟：經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后進(jìn)入氬站吹氬；出鋼并連鑄成坯后對(duì)鑄坯加熱；分段熱軋；采用變速度冷卻方式進(jìn)行層流冷卻；卷??；精整及后工序。本發(fā)明在較低的合金成分設(shè)計(jì)下，采用超快速冷卻及分段冷卻，所生產(chǎn)的鍍層用大梁鋼其具有優(yōu)良的表面質(zhì)量和可鍍性，可直接進(jìn)行熱鍍鋅生產(chǎn)，且鋼板的抗凹性，鍍層附著力得到進(jìn)一步提高，具有良好的表面質(zhì)量。
【IPC分類】C22C38/12, C22C33/04, C21D8/02
【公開號(hào)】CN105088068
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510545348
【發(fā)明人】劉斌, 劉永前, 王立新, 賀嘯秋, 趙江濤, 王孟, 楊海林, 彭濤
【申請(qǐng)人】武漢鋼鐵(集團(tuán))公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年8月31日