專利名稱：：一種高強(qiáng)汽車車輪用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于高強(qiáng)沖壓用鋼
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是提供了一種高強(qiáng)度汽車車輪用鋼的制造方法。
背景技術(shù)：
：近幾年隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的大力發(fā)展，汽車車輪行業(yè)也在材質(zhì)和結(jié)構(gòu)上迅猛發(fā)展。為使我國汽車工業(yè)獨(dú)立自主地發(fā)展，減少國外進(jìn)口鋼材的數(shù)量，在保證鋼材強(qiáng)度、剛度，減輕車重的基礎(chǔ)上，對車輪用鋼進(jìn)行系列性、專用化的研究，以滿足汽車工業(yè)的急需，是當(dāng)前的緊迫任務(wù)。目前國內(nèi)車輪用鋼普遍使用Q235B等熱軋板卷，強(qiáng)度偏低、疲勞性能差，鋼板厚而重。但是近幾年隨著汽車工業(yè)的發(fā)展以及對高強(qiáng)車輪鋼需求的增加，國內(nèi)鋼廠開始重視汽車車輪專用鋼材的開發(fā)。車輪用鋼不僅僅要求高強(qiáng)度，而且對鋼板的成形性、焊接性能、擴(kuò)孔性能和疲勞性能等都有很高的要求。“鈦在汽車輪鋼中的作用及合金化工藝探討”(《鋼鐵》，Vol.36(2001)，p.48)介紹在制造汽車車輪用鋼時(shí)加入Ti()，含量為0.014-0.100%?！鞍颁揂SP線汽車車輪用鋼的研制”(《汽車工藝與材料》，Vol.6(2004)，p.57)敘述在制造汽車車輪用鋼時(shí)加入Nb，加入量彡0.030%，熱軋后抗拉強(qiáng)度為460MPa。但是Nb和Ti都屬于貴重元素，顯然增加了制造成本。因此，低成本、高強(qiáng)度車輪用鋼的開發(fā)迫在眉捷。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度汽車車輪用鋼的制造方法，解決了目前國內(nèi)車輪用鋼普遍強(qiáng)度偏低、鋼板較厚和疲勞性能差、生產(chǎn)成本偏高的問題，使車身減重、減少油耗、節(jié)約能源。本發(fā)明的技術(shù)方案是1、一種高強(qiáng)汽車車輪用鋼，其特征在于其化學(xué)成分重量百分比C:0.070.12%,Si0.010.1%，Mn1.01.2%，P0.0080.015%,S^0.006%,Alt0.0200.040%，余量為Fe及其它雜質(zhì)元素。2、一種高強(qiáng)汽車車輪用鋼的生產(chǎn)方法，該車輪用鋼的成分為C0.070.12%，Si:0.010.1%，Mn:1.01.2%，P0.0080.015%，S^0.006%,Alt0.0200.040%，余量為Fe及其它雜質(zhì)元素；均為重量百分比，其特征在于(1)鐵水預(yù)處理階段脫硫至彡0.015%；(2)轉(zhuǎn)爐冶煉階段控制鋼中終點(diǎn)P彡0.015%，終點(diǎn)S彡0.020%；⑶LF爐精煉階段控制終點(diǎn)P在0.0080.015%,終點(diǎn)S<0.006%；(4)連鑄階段采用氬氣全保護(hù)澆鑄；板坯進(jìn)入加熱爐，加熱溫度控制在12101290°C，加熱時(shí)間控制在2.83.5小時(shí)，經(jīng)粗軋后出口溫度控制在10001080°C，精軋后終軋溫度控制在800860°C，最后經(jīng)層流冷卻至卷取溫度540640°C。本發(fā)明在滿足強(qiáng)度、延伸率條件下，為了獲得更好的疲勞性和沖壓性，對車輪鋼進(jìn)行了成分調(diào)整，通過調(diào)節(jié)C、Si、Mn的含量和生產(chǎn)工藝，使強(qiáng)度級別在380480MPa變化，延伸率在26.043.0%，其合金成分如表1所示。表1高強(qiáng)汽車車輪用鋼的合金成分(Wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>下面對于本發(fā)明要求范圍給予說明碳元素能夠顯著提高鋼材的抗拉強(qiáng)度本發(fā)明要求鋼中C含量為0.070.12%，C含量大于0.12%會(huì)影響鋼板的成形性和焊接性能，C含量小于0.07%會(huì)導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度和疲勞壽命降低；鋼中Si含量要求在0.010.1%，Si含量大于0.3%會(huì)導(dǎo)致鋼中SiO2·MnO·Al2O3體系夾雜物過多，從而影響鋼板的焊接性能；鋼中Mn含量要求為1.01.2%，Mn元素能夠改善鋼材的力學(xué)性能，Mn含量大于1.50%不僅僅能夠引起上述夾雜物問題，而且可能會(huì)導(dǎo)致鋼中層狀馬氏體生成，影響了鋼板的擴(kuò)孔性能，Mn含量小于1.0%可能會(huì)導(dǎo)致力學(xué)性能不合；鋼中P含量要求在0.0080.015%，P含量大于0.030%會(huì)導(dǎo)致鋼板塑性及韌性下降；鋼中S元素要求小于0.006%,S含量大于0.006%會(huì)影響鋼板焊接性能和擴(kuò)孔性能；鋼中全鋁Alt要求為0.0200.040%,Alt大于0.040%不僅僅會(huì)導(dǎo)致連鑄水口堵塞，而且會(huì)導(dǎo)致鋼中夾雜物超標(biāo)，影響了成型性能和焊接性能等，Alt小于0.020%會(huì)導(dǎo)致鋼中氧難以控制在低含量；鋼板中氧含量過高會(huì)導(dǎo)致夾雜物超標(biāo)和車輪成品的疲勞壽命降低，氮含量過高會(huì)降低鋼的塑性、韌性和沖擊性能，因此本發(fā)明要求在連鑄階段實(shí)施氬氣全保護(hù)澆鑄，以防止二次氧化和鋼水增氮。鐵水預(yù)處理階段要求脫硫至<0.015%，脫硫效果不好會(huì)增加LF爐精煉負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致成本增加；轉(zhuǎn)爐冶煉階段要求鋼中終點(diǎn)P彡0.015%和終點(diǎn)S彡0.020%，以防止鋼板中P和S元素帶來的影響；LF爐精煉階段要求終點(diǎn)P在0.0080.015%，終點(diǎn)S彡0.006%，以防止鋼板中P和S元素帶來的影響。軋制時(shí)加熱溫度不應(yīng)過高，加熱時(shí)間不應(yīng)太長，避免表面過熱過燒和嚴(yán)重氧化鐵皮的產(chǎn)生，選擇12101290°C之間較合適；對各軋制溫度點(diǎn)要嚴(yán)格控制，選擇合理的粗軋出口溫度，保證后期軋制溫降在一個(gè)合適范圍，故此溫度不應(yīng)低于1000°C，控制在1000IOSO0C；終軋溫度不應(yīng)太低，避免組織中產(chǎn)生混晶，在800°C以上終軋合適，控制在8008600C；卷取溫度應(yīng)控制在合理范圍，過高會(huì)使強(qiáng)度太低，而過低的卷取溫度會(huì)使得塑性變差，故選擇540640°C作為一個(gè)合理的卷取溫度區(qū)間。本發(fā)明的技術(shù)效果采用該發(fā)明，與以前的車輪用鋼相比，高強(qiáng)車輪鋼的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到380480MPa，延伸率在26.043.0%。其合金化成本低，可獲得高強(qiáng)度、高疲勞性能和高沖壓性能鋼板，有效地降低了車身自重，減少了油耗，是用于生產(chǎn)汽車輪輞、輪輻的理想板材。具體實(shí)施例方式高強(qiáng)汽車車輪用鋼的生產(chǎn)工藝如下(1)煉鋼工藝首先進(jìn)行鐵水預(yù)處理脫硫，脫硫后終點(diǎn)硫含量<0.005%；然后進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，鋼水終點(diǎn)目標(biāo)溫度1610-1680°C，終點(diǎn)碳含量為0.030.05%，終點(diǎn)硫含量彡0.010%，終點(diǎn)磷含量彡0.012%，轉(zhuǎn)爐出鋼過程采用Al-Fe合金脫氧，Al加入量為1.22.2kg/t，采用Mn-Fe合金調(diào)整Mn含量，可以調(diào)整Mn含量至1.01.2%，也可以調(diào)整至接近1.0%，轉(zhuǎn)爐出鋼后加鋁粒進(jìn)行渣脫氧，Al加入量為0.090.20kg/t，保證渣脫氧后渣中全鐵含量<5%，鋼中其它成分含量幾乎不變；在LF爐精煉處理過程，爐內(nèi)保持還原性氣氛，強(qiáng)攪拌脫硫，終點(diǎn)硫含量彡0.006%,采用Mn-Fe調(diào)整Mn含量至1.01.2%，，采用Si-Fe調(diào)整硅含量至0.010.1%，精煉結(jié)束溫度控制在15401590°C，鋼中LF爐精煉終點(diǎn)各成分含量達(dá)到表1要求；最后是連鑄階段，為防止鋼水二次氧化和增氮，采用氬氣全保護(hù)澆鑄，為防止卷渣，結(jié)晶器液面波動(dòng)在士3mm;(2)熱軋工藝板坯進(jìn)入加熱爐，加熱溫度控制在12101290°C，加熱時(shí)間2.83.5小時(shí)，經(jīng)粗軋后出口溫度控制在10001080°C，經(jīng)6機(jī)架精軋后終軋溫度控制在8008600C，最后經(jīng)層流冷卻至卷取溫度540640°C。軋件出精軋機(jī)后，盡可能快冷卻速度冷卻到目標(biāo)卷取溫度。實(shí)施例1按照高強(qiáng)汽車車輪用鋼的生產(chǎn)工藝在現(xiàn)場試制生產(chǎn)車輪鋼1號。冶煉工藝如下首先進(jìn)行鐵水預(yù)處理脫硫，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，終點(diǎn)目標(biāo)溫度1660°C，采用Al-Fe合金脫氧，Al加入量為2kg/t，采用Mn-Fe合金配Mn，出鋼后加鋁粒進(jìn)行渣脫氧，Al加入量為1.2kg/t；接下來是LF爐精煉處理，爐內(nèi)保持還原性氣氛，強(qiáng)攪拌脫硫，采用Mn-Fe調(diào)Mn，采用Si-Fe調(diào)Si，精煉結(jié)束溫度控制在1560°C，爐內(nèi)保持還原性氣氛，強(qiáng)攪拌脫硫；最后是連鑄階段，采用氬氣全保護(hù)澆鑄，結(jié)晶器液面波動(dòng)在士3mm。按表2所示工藝嚴(yán)格控制煉鋼終點(diǎn)，表3為板坯熔煉成分。對于表3的成分，配以合適的軋鋼工藝如下板坯進(jìn)入加熱爐，加熱溫度控制在12400C，加熱時(shí)間3.5h，經(jīng)粗軋后出口溫度控制在1020°C，經(jīng)6機(jī)架精軋后終軋溫度控制在8300C，最后經(jīng)層流冷卻至卷取溫度580°C，如表4所示。成品車輪鋼板經(jīng)檢測力學(xué)性能如表5所示。對于本發(fā)明的車輪鋼熱軋板卷，已經(jīng)大批量供給國內(nèi)兩家車輪廠進(jìn)行制造車輪鋼的輪輻和輪輞，表面質(zhì)量、成形性、力學(xué)性能和焊接性能都達(dá)到了用戶的要求。特別是鋼號1的產(chǎn)品，國內(nèi)某車輪廠制成輪輻后進(jìn)行了彎曲疲勞試驗(yàn)，在加載系數(shù)為1.5的條件下循環(huán)次數(shù)達(dá)到了31萬次，遠(yuǎn)高于國標(biāo)GB/T5909-1995的要求。表2煉鋼工藝控制(Wt.%)鋼號I預(yù)處理終點(diǎn)S轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)P轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)SLF爐終點(diǎn)P~~LF爐終點(diǎn)S~0.0050.0060.0080.0100.006表3板坯熔煉成分(Wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表4軋鋼工藝控制<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表5力學(xué)性能鋼號I厚度/mm屈服強(qiáng)度/MPa抗拉強(qiáng)度/MPa延伸率~143003802θΓθ實(shí)施例2按照高強(qiáng)汽車車輪用鋼的生產(chǎn)工藝在現(xiàn)場試制生產(chǎn)車輪鋼2號。冶煉工藝如下首先進(jìn)行鐵水預(yù)處理脫硫，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，終點(diǎn)目標(biāo)溫度1670°C，采用Al-Fe合金脫氧，Al加入量為2kg/t，采用Mn-Fe合金配Mn，出鋼后加鋁粒進(jìn)行渣脫氧，Al加入量為1.2kg/t；接下來是LF爐精煉處理，爐內(nèi)保持還原性氣氛，強(qiáng)攪拌脫硫，采用Mn-Fe調(diào)Mn，采用Si-Fe調(diào)Si，精煉結(jié)束溫度控制在1570°C，爐內(nèi)保持還原性氣氛，強(qiáng)攪拌脫硫；最后是連鑄階段，采用氬氣全保護(hù)澆鑄，結(jié)晶器液面波動(dòng)在士3mm。按表6所示工藝嚴(yán)格控制煉鋼終點(diǎn)，表7為板坯熔煉成分。對于表7的成分，配以合適的軋鋼工藝如下板坯進(jìn)入加熱爐，加熱溫度控制在12400C，加熱時(shí)間3.5h，經(jīng)粗軋后出口溫度控制在1020°C，經(jīng)6機(jī)架精軋后終軋溫度控制在8300C，最后經(jīng)層流冷卻至卷取溫度580°C，如表8所示。成品車輪鋼板經(jīng)檢測力學(xué)性能如表9所示。表6煉鋼工藝控制(Wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表7板坯熔煉成分(Wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表8軋鋼工藝控制<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表9力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)例3按照高強(qiáng)汽車車輪用鋼的生產(chǎn)工藝在現(xiàn)場試制生產(chǎn)車輪鋼3號。冶煉工藝如下首先進(jìn)行鐵水預(yù)處理脫硫，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，終點(diǎn)目標(biāo)溫度1680°C，采用Al-Fe合金脫氧，Al加入量為2kg/t，采用Mn-Fe合金配Mn，出鋼后加鋁粒進(jìn)行渣脫氧，Al加入量為1.2kg/t；接下來是LF爐精煉處理，爐內(nèi)保持還原性氣氛，強(qiáng)攪拌脫硫，采用Mn-Fe調(diào)Mn，采用Si-Fe調(diào)Si，精煉結(jié)束溫度控制在1580°C，爐內(nèi)保持還原性氣氛，強(qiáng)攪拌脫硫；最后是連鑄階段，采用氬氣全保護(hù)澆鑄，結(jié)晶器液面波動(dòng)在士3mm。按表10所示工藝嚴(yán)格控制煉鋼終點(diǎn)，表11為板坯熔煉成分。對于表11的成分，配以合適的軋鋼工藝如下板坯進(jìn)入加熱爐，加熱溫度控制在1260°C，加熱時(shí)間3.5h，經(jīng)粗軋后出口溫度控制在1010°C，經(jīng)6機(jī)架精軋后終軋溫度控制在8300C，最后經(jīng)層流冷卻至卷取溫度580°C，如表12所示。成品車輪鋼板經(jīng)檢測力學(xué)性能如表13所示。表10煉鋼工藝控制(Wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表11板坯熔煉成分(Wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表12軋鋼工藝控制<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表13力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求一種高強(qiáng)汽車車輪用鋼，其特征在于其化學(xué)成分重量百分比C0.07～0.12％，Si0.01～0.1％，Mn1.0～1.2％，P0.008～0.015％，S≤0.006％，Alt0.020～0.040％，余量為Fe及其它雜質(zhì)元素。2.一種高強(qiáng)汽車車輪用鋼的生產(chǎn)方法，該車輪用鋼的成分為C:0.070.12%，Si:0.010.l%，Mn:1.01.2%，P:0.0080.015%，S彡0.006%,Alt0.0200.040%,余量為Fe及其它雜質(zhì)元素；均為重量百分比，其特征在于(1)鐵水預(yù)處理階段脫硫至彡0.015%；(2)轉(zhuǎn)爐冶煉階段控制鋼中終點(diǎn)P彡0.015%，終點(diǎn)S彡0.020%；(3)LF爐精煉階段控制終點(diǎn)P在0.0080.015%，終點(diǎn)S<0.006%；(4)連鑄階段采用氬氣全保護(hù)澆鑄；板坯進(jìn)入加熱爐，加熱溫度控制在12101290°C，加熱時(shí)間控制在2.83.5小時(shí)，經(jīng)粗軋后出口溫度控制在10001080°C，精軋后終軋溫度控制在800860°C，最后經(jīng)層流冷卻至卷取溫度540640°C。全文摘要一種高強(qiáng)汽車車輪用鋼及其制造方法，屬于高強(qiáng)沖壓用鋼
技術(shù)領(lǐng)域：
。車輪鋼的成分為C0.07～0.12％，Si0.01～0.1％，Mn1.0～1.2％，P0.008～0.015％，S≤0.006％，Al0.020～0.040％，余量為Fe及其它雜質(zhì)元素；均為重量百分比。制造工藝為鐵水預(yù)處理脫硫→頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→LF爐精煉處理→板坯連鑄→熱軋→成品。優(yōu)點(diǎn)在于，采用該發(fā)明，與以前的車輪用鋼相比，在不添加貴金屬Nb等強(qiáng)化元素的條件下抗拉強(qiáng)度可達(dá)到380～480MPa，延伸率在26.0～43.0％。其合金化成本低，可獲得高強(qiáng)度、高疲勞性能和高沖壓性能鋼板，有效地降低了車身自重，減少了油耗，是用于生產(chǎn)汽車輪輞、輪輻的理想板材。文檔編號B21B1/46GK101831585SQ20101018347公開日2010年9月15日申請日期2010年5月19日優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日發(fā)明者包春林,周德光,周志偉,崔陽,張鵬程,徐海衛(wèi),朱國森,李明,李飛,武軍寬,趙林申請人:首鋼總公司;河北省首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司