專利名稱：一種微鈮510MPa級汽車大梁板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于510MPa級汽車大梁板及其制造領(lǐng)域，特別涉及一種微鈮510MPa級汽 車大梁板及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車的需求量也在不斷的增加。鋼鐵材料是汽車 制造中最主要的材料，占汽車自重的75%左右，目前世界汽車工業(yè)年消耗鋼材已超過1. 2 億噸。中國汽車市場近幾年來發(fā)展迅猛，對鋼材的需求量也越來越大。2005年我國汽車總 產(chǎn)量已達(dá)570. 77萬輛，而到2009年我國汽車產(chǎn)量已迅猛超過1000萬輛，2010年預(yù)計(jì)超過 1700萬輛，汽車用鋼使用量也發(fā)生急劇井噴。汽車大梁用鋼主要用來制造汽車車架(底 盤)，包括載重車和乘用車車架縱梁、橫梁和車箱縱梁、橫梁受力架用鋼，產(chǎn)品主要厚度規(guī)格 為3. 0 14. 0mm，其中車箱縱梁、橫梁用主要為低合金和碳素鋼，要求具備較高的強(qiáng)度、塑 性和冷彎性能。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快，高速公路飛速發(fā)展，各類載重車、大型客 貨車的更新也迫在眉睫，對大梁鋼板的強(qiáng)度要求也愈來愈高。目前國內(nèi)汽車大梁鋼的主要強(qiáng)度級別為510MPa，除此外還有440MPa、590MPa、 6IOMPa幾個(gè)品種也在不同車型上使用。鞍鋼曾試制成功16MnL鋼板，并先后在中板廠、半連軋廠生產(chǎn)，產(chǎn)品主要用于我國 第一汽車(集團(tuán))公司生產(chǎn)解放牌汽車縱梁。目前16MnL板仍廣泛用于載貨汽車的大梁上， 但其沖廢率高，尺寸精度不理想。以后鞍鋼又開發(fā)了 IOTiL含Ti大梁鋼板，并在1780mm熱 軋機(jī)上開發(fā)成功A510L板，其成分設(shè)計(jì)和性能與寶鋼集團(tuán)梅鋼公司的510L板相近。攀鋼、上鋼三廠開發(fā)生產(chǎn)的老牌號大梁鋼板09SiVL(510MPa級)曾得到用戶的肯 定與應(yīng)用，但與近期開發(fā)的510L汽車大梁鋼相比，前者的冷成形性能不太理想，且抗疲勞 性較差。寶鋼股份公司已成功開發(fā)出汽車大梁用鋼SAPH310 440，其抗拉強(qiáng)度從310MPa 至440MPa，產(chǎn)品主要用于制造各種車型的汽車大梁、橫梁、滾型車輪等結(jié)構(gòu)件。這些產(chǎn)品內(nèi) 質(zhì)純凈，尺寸精度高，成型和焊接性能優(yōu)良，深受用戶的青睞。太鋼開發(fā)的汽車大梁用370MPa級別SAPH370熱軋帶鋼(化學(xué)成份為Wt%: C 彡 0. 21 ；Si ( 0. 25 ；Mn ( 0. 75 ；P ( 0. 035 ；S ( 0. 035)，在普通結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，采用了 降低鋼中硫含量、在結(jié)晶器中喂稀土絲以控制MnS夾雜物的形態(tài)和尺寸及采用控制終軋溫 度和卷取溫度等措施。結(jié)果表明該鋼具有冷成型性好、沖壓合格率高、性能波動(dòng)小等特點(diǎn)。經(jīng)檢索，現(xiàn)有以下一些專利文獻(xiàn)涉及510MPa級汽車大梁板，具體內(nèi)容如下。(1)寶鋼集團(tuán)上海梅山鋼鐵有限公司萬蘭鳳等于2005年02月申請發(fā)明專利“一 種加長型汽車大梁用鋼及其制造方法” CN200510024059. 5，主權(quán)項(xiàng)內(nèi)容為一種加長型汽車大梁用鋼，其化學(xué)成分的重量百分比為C% 0. 07 0. 12，Si% 0. 15 0. 40，Mn% 1. 00 1. 50，彡 0. 025，S % ^ 0. 015 (實(shí)物帶鋼 S 含量控制為 S ^ 0. 007 % ), Nb % 0. 020 0. 050，V % 0. 025 0. 050，Ti % 0. 010 0. 030，Als 0. 025 0. 060%，微量Ca (實(shí)物帶鋼Ca含量控制為0. 015 0. 050% )，其余為鐵和殘余
的微量雜質(zhì)。該發(fā)明采用Ti、Nb、V復(fù)合添加處理，其中Nb的下限值為0. 020%，添加Nb的均值 為0. 035%，用于試制510MPa級別汽車大梁鋼板，實(shí)物鋼板厚度10. 0mm，優(yōu)化的性能為屈 服強(qiáng)度475 493MPa，抗拉強(qiáng)度550 587MPa，延伸率27 29 %，d = 0. 5a,冷彎曲180°合格。其存在問題是①采用Ti、Nb、V復(fù)合添加處理，生產(chǎn)難度大，成本也高；②添加Nb 的下限值為0. 020%, Nb的均值為0. 035%，生產(chǎn)成本高；③當(dāng)鋼中Nb含量由0.01%增加 到0. 025%時(shí)，連鑄板坯表面的縱裂、角裂缺陷顯著增加，同時(shí)因Nb含量高，造成熱軋卷頭 尾性能嚴(yán)重不均，整卷性能波動(dòng)劇烈；④添加Mn的均值為1. 25%，成本較高；⑤Als含量偏 高，且實(shí)施例以采用0. 05%的Als為主，成本升高，且冶煉時(shí)易堵水口。(2)湖南華菱漣源鋼鐵有限公司溫德智等于2008年08月申請發(fā)明專利“一種生 產(chǎn)汽車大梁用熱軋鋼帶的方法” CN200810032040. 9，其中關(guān)于510MPa級別汽車大梁鋼板成 分(wt % )設(shè)計(jì)為C :0· 03 0.07 %、Si :0· 20 0. 35 %、Μη:1·2 1.4 %、P <= 0.025
S<=0. 012%, Nb 0. 020 0. 040%, Ti 0. 015 0. 03%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該510MPa級別汽車大梁鋼板發(fā)明專利采用Ti、Nb復(fù)合添加處理，其中Nb的下限 值為0. 020 %，添加Nb的均值為0.03%，采用CSP連鑄連軋工藝試制2. 5 9. Omm熱軋大 梁鋼板，采用終軋溫度860 880°C，卷曲溫度600 620°C ；實(shí)物鋼板厚度2. 5 9. Omm, 優(yōu)化的性能為屈服強(qiáng)度390 560MPa，抗拉強(qiáng)度510 600MPa，延伸率32 35%，d = 0. 5a，冷彎180°合格。其存在問題是①采用Ti、Nb復(fù)合添加處理，生產(chǎn)難度大，成本也高；②添加Nb的 下限值為0. 020%, Nb的均值為0. 03%，生產(chǎn)成本較高；③鋼中Nb含量超過0. 025%時(shí)， 連鑄板坯表面的縱裂、角裂缺陷顯著增加，且熱軋卷頭尾性能不均較嚴(yán)重；④采用低C處理 (C^O. 07%),同時(shí)又采用Mn強(qiáng)化，這樣煉鋼時(shí)就必須使用較昂貴的低C錳鐵，而不能使用 廉價(jià)的高碳錳鐵或中碳錳鐵，合金成本明顯增加；⑤添加Mn的均值為1. 30%，成本較高；⑥ 所用終軋溫度偏高，卷取溫度偏高，使鋼板強(qiáng)度相對降低。(3)馬鞍山鋼鐵股份有限公司張建平等于2006年12月申請發(fā)明專利“汽車大梁 鋼的CSP生產(chǎn)工藝” CN200610098393. X，權(quán)利要求書為汽車大梁鋼的CSP生產(chǎn)工藝，包括轉(zhuǎn)爐工序、LF精煉工序、CSP連鑄連軋工序、 卷取工序、成品檢驗(yàn)工序；其特征在于汽車大梁鋼的化學(xué)重量成分控制如下c 0. 16 0. 20%、Si :0· 3 0· 5%、Μη :1· 3 1. 5%、P <= 0. 015%、S <= 0. 010% (實(shí)物帶鋼 S 含 量控制為 0. 0009% 0. 0020% )、Ti 0. 01 0. 03%,Als 0. 020 0. 035%,N^ 65PPm。該發(fā)明采用添加Ti處理，用于試制510MPa級別汽車大梁鋼板，實(shí)物鋼板厚度6 8mm，優(yōu)化的性能為屈服強(qiáng)度405 415MPa，抗拉強(qiáng)度540 560MPa，延伸率30 32%，d =0. 5a，冷彎180°合格。其存在問題是①采用單獨(dú)加Ti處理，熱軋帶鋼表面質(zhì)量變差，且Si含量偏高，進(jìn) 一步惡化鋼板表面質(zhì)量與邊部質(zhì)量，增加了帶鋼產(chǎn)生邊裂的風(fēng)險(xiǎn)；②C、Mn、Si含量均較高， 因而鋼板C當(dāng)量大幅升高，焊接性能明顯變差；③添加Mn的均值為1.40%，成本明顯升高。
(4)上海大學(xué)許珞萍等于2005年06月申請發(fā)明專利“轎車橫梁用熱軋帶鋼的制 造方法” CN200510027269. X，主權(quán)項(xiàng)為一種轎車橫梁用熱軋帶鋼的制造方法，其特征在于具有以下的工藝過程和步 驟a.設(shè)計(jì)和選擇一種新的帶鋼化學(xué)組成，該新鋼種的化學(xué)組成及其重量百分含量如下 (ω % ) :C0. 05 0. 15，MnO. 20 0. 80，A10. 02 0. 10，NbO. 02 0. 10，Si ≤ 0. 3， P ≤ 0.02, S ≤ 0. 01 (實(shí)物帶鋼S含量控制為S≤0. 005% )，F(xiàn)e余量；b.依據(jù)上述化學(xué)組 成配方配料，按傳統(tǒng)常規(guī)工藝進(jìn)行熔煉、精煉及真空脫氣、澆注，制得鋼坯；c.將上述鋼坯 加熱至1200 1250°C，經(jīng)立式水平除鱗機(jī)去除氧化皮；d.將鋼坯進(jìn)行初軋，溫度控制在 1100 1200°C，使奧氏體完全再結(jié)晶；e.然后進(jìn)行精軋，精軋機(jī)配置有5 7個(gè)軋輥架，進(jìn) 精軋機(jī)時(shí)的溫度控制在900 1100°C，出精軋機(jī)時(shí)的溫度控制在800 980°C :f.然后經(jīng) 噴淋水冷卻，將帶鋼鋼坯冷卻至550 650°C，最后緩冷至室溫，制得所需的熱軋帶鋼。該發(fā)明采用Nb處理，其中Nb的下限值為0.020%，添加Nb的目標(biāo)值為0.04%， 用于試制轎車橫梁用510MPa級別熱軋鋼板，實(shí)物鋼板厚度未說明，優(yōu)化的性能為屈服強(qiáng) 度460 500MPa，抗拉強(qiáng)度500 600MPa，延伸率24 32%，屈強(qiáng)比為0. 83 0. 92，d = 0. 5a，冷彎180°合格。其存在問題是①采用Nb處理，其中Nb的下限值為0. 020%，添加Nb的目標(biāo)值 為0. 04% (實(shí)施例中添加Nb含量在0. 04%以上)，生產(chǎn)成本大幅上升，且連鑄板坯表面 的縱裂、角裂缺陷顯著增加，易造成廢次材大幅增多；②Nb含量高，易造成熱軋卷頭尾性 能嚴(yán)重不均，性能波動(dòng)劇烈，給用戶使用帶來嚴(yán)重影響；③由于Nb含量高，為保證鑄坯表 面質(zhì)量，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)難于實(shí)現(xiàn)直裝、熱裝，不得不下線冷檢，且由于連鑄坯中的金屬Nb含量 高，為保證Nb原子充分固溶，需顯著延長鑄坯再加熱時(shí)間并提高加熱溫度，從而導(dǎo)致軋鋼 生產(chǎn)能耗明顯增加，同時(shí)因鑄坯表面氧化較多，軋鋼廠成材率明顯降低，這又會進(jìn)一步促使 產(chǎn)品成本居高不下；④屈強(qiáng)比過高，制作汽車大梁板時(shí)回彈大，形狀固定性差；⑤采用超低 S(S^ 0. 005% )設(shè)計(jì)，鐵水控制成本與鋼水精煉成本顯著增加；⑥僅適宜于CSP工藝與裝 備條件下生產(chǎn)應(yīng)用。此外，據(jù)國內(nèi)多家汽車配件廠統(tǒng)計(jì)顯示，首鋼總公司、寶鋼集團(tuán)梅鋼公司、寶鋼集 團(tuán)八一鋼鐵公司等廠家供貨的510L汽車大梁板均采用低C(一般C = 0. 05% 0. 08% )、 超低S ( 一般S < 0. 005 % )、高Nb處理，鈮含量為0. 030 % 0. 035 %左右，其Nb鐵合金 成本明顯偏高；且低C設(shè)計(jì)必須使用較昂貴的低碳Mn鐵合金來冶煉510L大梁鋼；而超低 S(S^ 0. 005% )處理則常常使得鐵水控制成本與鋼水精煉成本大幅上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種微鈮510MPa級汽車大梁板及其制造方 法，本發(fā)明不僅大幅降低了 Nb、Ti、Mn、Als合金成本，鋼板的抗拉強(qiáng)度與已有發(fā)明相當(dāng)，延 伸率值明顯高于已有發(fā)明鋼板；制備方法溫度較低，節(jié)能降耗，工藝較簡單、易于規(guī)?；a(chǎn)。本發(fā)明的一種微鈮510MPa級汽車大梁板，其化學(xué)成分包括C 0. 095 0. 125wt%, Si 0. 15 0. 30wt%,Mn 0. 09 1. 20wt%,P ^≤0. 025wt%,S ≤ 0. 012wt%,Als 0. 010 0. 024wt%, N≤ 0. 0050wt%, Nb 0. 007 0. 012wt%, Ca 0. 001 0. 0025wt%, Ca/Als CN 102002631 A
0. 09 0. 11，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述化學(xué)成分包括C 0. 125wt%, Si 0. 16wt%, Mn 1. 20wt %, P 0. 024wt %, S 0. 006wt %, Als :0. 014wt %, N 0. 0031wt %，Nb :0· 008wt %，Ca :0· 0013wt %，Ca/Als 0. 093，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述化學(xué)成分包括C 0. llwt%, Si 0. 21wt%, Mn :0. 093wt%, P :0. 017wt%, S 0. 007wt%, Als :0. 019wt%, N :0. 0041wt%, Nb :0. 010wt%, Ca :0. 0019wt%, Ca/Als :0. 1， 其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述化學(xué)成分包括C 0. 096wt %, Si 0. 30wt %, Mn 1. 18wt %, P 0. 022wt%, S 0. 007wt %, Als :0. 024wt %, N 0. 0048wt %，Nb 0. 012wt %，Ca 0. 0025wt %，Ca/Als 0. 104，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的一種微鈮510MPa級汽車大梁板的制造方法，包括將高爐鐵水脫硫處 理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、連鑄、加熱爐均熱、軋制、層流冷卻、卷取工序，其中軋制工序在 奧氏體區(qū)進(jìn)行，軋制總壓下量> 85%，終軋溫度820 870°C，帶鋼終軋后經(jīng)層流冷卻，于 560 590°C卷取。本發(fā)明在轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)采用頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)，即頂吹采用氧氣，而底吹采用N/Ar氣切 換技術(shù)，吹煉前期和中期采用底吹N氣，吹煉后期切換為底吹A(chǔ)r氣，按照每爐鋼冶煉時(shí)純吹 氧時(shí)間的75%來設(shè)置切換時(shí)間點(diǎn)，這樣即可防止全程吹A(chǔ)r氣增加煉鋼成本，又可防止全程 吹N氣使鋼水中N含量明顯上升。所述的LF爐精煉采用喂硅_鈣線法對鋼水進(jìn)行硫化物變性處理，鈣通過形成鋁 酸鈣使氧化鋁類型的氧化物球化并且使硫化物和氧化物結(jié)合起來，由于鈣的蒸氣壓高，在 鋼中的溶解度低且化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，因此需精確控制鋼水中鈣含量，控制喂線速度為4. 0 6. Om/s，優(yōu)選喂線速度為5. Om/s，并通過控制Ca/Als = 0. 09 0. 11，提高Ca的收得率，控 制鋼包底吹效果良好，防止由于Ca汽化造成鋼水噴濺。所述的加熱爐均熱中板坯出爐溫度為1190 1200°C。所述的層流冷卻速度為15 35°C /s，優(yōu)選溫度為25 35°C /s。本發(fā)明的技術(shù)思路如下(1)微鈮合金化處理Nb是改善熱軋板晶粒組織與機(jī)械性能的較為高效的合金元素，它能夠有效控制奧 氏體化、再結(jié)晶、晶粒長大和二次相析出行為。固溶Nb和熱軋后析出的Nb (C，N) 二次相都 能抑制再結(jié)晶，從而顯著細(xì)化鋼板組織。大量的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及工業(yè)性試制結(jié)果顯示，由于合金元素的擴(kuò)散能力不同以及析 出物的彌散度與粒子特性不同，使得Nb可產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于V的彌散強(qiáng)化，每添加0. 01%的合 金含量獲得的彌散沉淀強(qiáng)化值，加Nb可提高強(qiáng)度50MPa以上，而加V僅可提高強(qiáng)度IOMPa
左右ο另一方面，析出的碳氮化合物對于Nb、Ti、V微合金元素細(xì)化晶粒的效果也是很重 要的，特別是在控制軋制熱軋帶鋼中，析出相的彌散度與穩(wěn)定性不同，使得Nb、Ti、V細(xì)化晶 粒、提高強(qiáng)度的效果按Nb > Ti > V順序排列，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，每添加0. 01%的Nb、Ti、V合 金含量，鋼板強(qiáng)度值相應(yīng)升高20MPa、5MPa、3MPa。鑒于此，本發(fā)明汽車板選擇微Nb合金化處理。
(2)帶鋼卷取溫度的研究與優(yōu)化熱軋終軋后，扁平的奧氏體晶粒相變成為細(xì)小的鐵素體；但并不是所有的Nb均 在熱軋后析出，還會有一部分Nb在卷取過程中析出，并使強(qiáng)度進(jìn)一步升高——尤其當(dāng)采用 570 600°C左右溫度卷取時(shí)，這一效果更加明顯。研究發(fā)現(xiàn)，由于軋制變形速度快，各機(jī) 架軋制道次間隙時(shí)間短，加之Nb含量不高(例如控制Nb含量為0. 007 0. 012wt% )，易 于固溶，NbC全部析出的動(dòng)力學(xué)條件不具備，因此NbC可以在卷取后的緩冷過程中彌散沉淀 析出，此時(shí)沉淀強(qiáng)化效果最為顯著；若將卷取溫度降至560°C以下，則卷取生產(chǎn)難于正常進(jìn) 行。(3)凈化鋼質(zhì)，降低鋼中夾雜物含量凈化鋼質(zhì)，降低鋼中夾雜物含量，即氧化物、硫化物和碳氮化物的數(shù)量、尺寸、形態(tài) 和分布。硫的影響是主要的，降硫之外迫切要求在冶煉過程中進(jìn)行硫化物形態(tài)控制。通過 往鋼水中添加鈣或稀土元素，可以使鋼中硫化物和氧化物變成對韌性無不利影響的堅(jiān)硬球 狀?yuàn)A雜物，以改善鋼的韌性、各向異性及抗H2S應(yīng)力腐蝕裂紋敏感性。(4)控制軋制，控制冷卻控軋控冷過程，即控制加熱溫度、粗軋、精軋過程。加熱溫度決定軋制前奧氏體晶 粒的大小，溫度越低晶粒越細(xì)。根據(jù)寧鋼設(shè)備情況，我們擬定微鈮510MPa級大梁板的板坯 均熱出爐溫度為1190 1200°C ；粗軋對奧氏體組織的細(xì)化效果表現(xiàn)在通過各個(gè)軋制道次 的再結(jié)晶漸進(jìn)地將晶粒細(xì)化。本發(fā)明熱軋汽車大梁鋼板化學(xué)成分的作用及設(shè)計(jì)范圍詳述如下。C:可有效提高鋼板強(qiáng)度。本發(fā)明試驗(yàn)結(jié)果得出若含C量低(例如C<0.08wt%) 不僅不能保證足夠的強(qiáng)度，而且還會因?yàn)楸仨毷褂幂^昂貴的低碳錳鐵來取代較廉價(jià)的高碳 錳鐵或中碳錳鐵，而增加生產(chǎn)制造成本；此外，在煉鋼生產(chǎn)中，若含C量偏低，還極易引起鋼 水中氧含量升高；但C含量太高(例如0 0. 16wt% )則會明顯降低鋼板成形性能與焊接 性能；另一方面，本發(fā)明試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)C含量彡0. 14wt%, Mn含量> 1. 20wt%時(shí)，試制的 5IOL熱軋鋼卷的帶狀組織普遍達(dá)3級以上，而若將C含量控制為0. 095 0. 125wt%,Mn含 量控制為0. 09 1. 20wt%時(shí)，試制的510L熱軋鋼卷的帶狀組織全部降至為< 1級，不僅可 以顯著提高成品鋼板成形性能，并降低鋼板的各項(xiàng)異性，而且可以通過熱軋工藝的優(yōu)化獲 得理想的強(qiáng)度性能，因此本發(fā)明控制C含量為0. 095 0. 125wt%。Mn =Mn為脫氧元素及固溶強(qiáng)化元素，若Mn含量過低則鋼板脫氧效果變差且鋼板強(qiáng) 度不足，若Mn含量過高則使鋼板塑性降低且因碳當(dāng)量升高而惡化鋼板焊接性能；另外，同 上所述，為抑制熱軋鋼板中帶狀組織的形成，本發(fā)明擬定Mn含量控制為0. 09 1. 20wt%oSi 在鋼中起固溶強(qiáng)化作用，但含Si量過高易顯著惡化鋼板表面質(zhì)量，從而降低 鋼的疲勞性能；若Si含量要求偏低(例如Si ^ 0. 05wt% )，則對鋼中硫化物進(jìn)行變性處理 時(shí)必須使用較昂貴的Ca-Fe線。本發(fā)明中Si含量控制為0. 15 0. 30wt%，不苛求低Si含 量要求，這樣在對鋼中硫化物進(jìn)行變性處理時(shí)可使用較廉價(jià)的硅-鈣線，降低成本。Als =Al作為脫氧元素可減少鋼中的氧化物夾雜，使鋼質(zhì)純凈，從而提高鋼板的成 形性能和疲勞性能，但Al含量過高則合金成本明顯增加，且隨著鋼水含Al量的增加，連鑄 水口容易發(fā)生堵塞事故，本發(fā)明中Als含量控制為0. 010 0. 024wt%。Ca:添加適量Ca可對鋼中硫化物進(jìn)行變性處理，改變硫化物形態(tài)，提高鋼板塑性與韌性，但若含Ca量過高則將增加煉鋼成本且污染鋼水、惡化鋼板機(jī)械性能；另外，本發(fā)明 使用較廉價(jià)的硅-鈣線進(jìn)行硫化物變性處理，同時(shí)控制Ca/Als = 0. 09 0. 11，實(shí)踐證明這 種Ca/Als比可顯著提高Ca的收得率，成本低，本發(fā)明中Ca含量控制為0. 001 0. 0025%
Wt %。P、S、N 均屬鋼中的雜質(zhì)元素，一般而言其含量越低越好，綜合考慮生產(chǎn)難度與工 序成本控制問題，本發(fā)明采用低成本、高效率原則，設(shè)計(jì)將P含量控制在0. 025wt%以下，S 含量控制在0. 008wt%以下，N含量控制在0. 005wt%以下。Nb =Nb以NbC或Nb (C，N)形式存在于鋼中，有效細(xì)化組織晶粒，提高鋼板強(qiáng)度與韌 性，它可明顯提高奧氏體未再結(jié)晶溫度，細(xì)化晶粒效果十分顯著。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)Nb含量控制為0. 007 0. 012wt%，通過優(yōu)化熱軋終軋與卷取溫度，即可較明顯細(xì)化鋼 板組織并同時(shí)獲得高強(qiáng)度與高延伸率，且熱軋板坯的均熱時(shí)間波動(dòng)對成品卷的性能影響不 大；如前所述，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熱軋卷采用570 600°C溫度卷取時(shí)，由于軋制變形速度快，各 機(jī)架軋制道次間隙時(shí)間短，加之Nb含量不高(例如控制Nb含量為0. 007 0. 012wt% )，易 于固溶，NbC全部析出的動(dòng)力學(xué)條件不具備，因此NbC可以在卷取后的緩冷過程中彌散沉淀 析出，此時(shí)含Nb二次相粒子的沉淀強(qiáng)化效果最為顯著；而若Nb含量偏高(Nb>0. 15wt%), 熱軋板坯均熱時(shí)間的波動(dòng)對成品卷的性能產(chǎn)生了較大影響，例如Nb = 0. 175襯％時(shí)，熱軋 板坯在均熱段的停留時(shí)間由35分鐘降至20分鐘，成品熱軋卷的延伸率值即可由29%降至 24%。故本發(fā)明中Nb含量控制為0. 007 0. 012wt%。本發(fā)明鋼板的制造過程中，板坯在奧氏體再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行粗軋，通過軋制變形后的 再結(jié)晶細(xì)化奧氏體晶粒，鋼板總壓下量在85%以上，通過奧氏體低溫區(qū)的軋制變形，使奧氏 體晶粒內(nèi)形成變形帶并因應(yīng)變誘發(fā)Nb (C，N)沉淀，細(xì)化奧氏體相變產(chǎn)物，提高鋼板的韌性。 終軋溫度控制在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)820 870°C，若終軋溫度太低會使軋制負(fù)荷過高，難于 正常軋制生產(chǎn)，若終軋溫度太高則使晶粒過于粗化，強(qiáng)度明顯降低。本發(fā)明將卷取溫度控制 在560 590°C，以保證Nb的析出強(qiáng)化效果。板坯均熱出爐溫度一般控制為1190 1200°C，若溫度過低，Mn、Si、Nb等微合金 元素溶解不充分，導(dǎo)致不能充分利用微合金元素作用，使鋼板強(qiáng)度降低；若溫度過高，易使 晶粒過于粗化，鋼板韌性變差。對熱軋后的帶鋼進(jìn)行冷卻，冷卻速度最好為25 35°C /s，若過低則會降低細(xì)晶強(qiáng) 化效果。本發(fā)明采用低溫終軋工藝，并通過加速熱軋帶鋼的冷卻，可以降低奧氏體向鐵素體 轉(zhuǎn)變溫度，這樣鐵素體的晶粒尺寸可以得到最大程度的細(xì)化，從而提高成品帶鋼的強(qiáng)度與 韌性。除用于汽車生產(chǎn)外，本發(fā)明還可以應(yīng)用于其它要求鋼板具有高強(qiáng)度、高韌性、優(yōu)良 焊接性能及冷彎性能的建筑、化工、機(jī)械等生產(chǎn)領(lǐng)域。有益效果(1)本發(fā)明采用微鈮合金化設(shè)計(jì)，控制Nb = 0. 007 0. 012%,目標(biāo)值為0. 01%， 不僅大幅降低了 Nb、Mn、Als合金成本，而且明顯降低了冶煉生產(chǎn)難度，提高了化學(xué)成分命中率。(2)本發(fā)明的C、Mn含量試制，熱軋鋼板帶狀組織則降到1級以下，從而明顯降低鋼 板各項(xiàng)異性，提高成品鋼板的綜合機(jī)械性能；本發(fā)明不苛求鋼板具有超低S含量，通過LF精煉工序控制S = 0. 005% 0. 008%即可，這樣不僅有利于降低鐵水成本與鋼水精煉成本， 而且有利于煉鋼命中目標(biāo)成分范圍。(3)上述已有發(fā)明相比，本發(fā)明鋼板不僅擁有成本低、更為節(jié)能降耗且工藝較簡 單、易于規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)勢，而且本發(fā)明鋼板的抗拉強(qiáng)度與已有發(fā)明鋼板相當(dāng)，而延伸率值 則明顯高于已有發(fā)明鋼板，超過了國內(nèi)現(xiàn)有報(bào)道510L大梁板的最高水平，具有低成本、高 性能的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明工藝流程及原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。實(shí)施例1微鈮510MPa級汽車大梁板化學(xué)成分的重量百分比為C 0. 125wt %, Si 0. 16wt %, Mn 1. 20wt %, P 0. 024wt %, S 0. 006wt %, Als 0. 014wt%,N 0. 003Iwt%, Nb 0. 008wt%,Ca 0. 0013wt%, Ca/Als :0· 093，其余為 Fe 和不
可避免的雜質(zhì)。高爐鐵水經(jīng)脫硫處理后，進(jìn)入轉(zhuǎn)爐并加廢鋼進(jìn)行冶煉、脫氧及合金化處理，在轉(zhuǎn)爐 冶煉時(shí)采用頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)，頂吹采用氧氣，吹煉前期和中期采用底吹N氣，吹煉后期切換為 底吹A(chǔ)r氣，按照每爐鋼冶煉時(shí)純吹氧時(shí)間的75%來設(shè)置切換時(shí)間點(diǎn)；然后經(jīng)精煉爐加入 硅_鈣線進(jìn)行夾雜物變性處理，喂線速度4. Om/s，精煉后的鋼水由連鑄機(jī)進(jìn)行保護(hù)澆注，鑄 成230mm厚度板坯送至1780熱連軋機(jī)組。軋制工藝板坯送入加熱爐進(jìn)行加熱，出爐溫度1200°C，加熱好的板坯出爐后經(jīng) 高壓水除鱗、粗軋、精軋、層流冷卻，成品厚度為11. 5mm，冷卻速度為17°C /s，冷卻至565°C 卷?。豢剀垳囟却周埑隹跍囟?030°C，精軋終軋溫度840°C，卷取溫度565°C ；鋼卷做熱頭處理。生產(chǎn)的鋼板屈服強(qiáng)度4621^￡1，抗拉強(qiáng)度5691^￡1，延伸率30.0%，180°寬冷彎檢驗(yàn) 合格，金相組織為鐵素體+少量珠光體，晶粒度級別12. 5級(根據(jù)GB/T6394-2002金屬材 料晶粒度評級標(biāo)準(zhǔn)測試)。鋼板經(jīng)滾壓成形制成汽車車架縱梁，裝車測試合格。實(shí)施例2微鈮510MPa級汽車大梁板化學(xué)成分的重量百分比為C 0. 11 Si 0. 21 Mn 0. 093%, P 0. 017%, S 0. 007%, Als 0. 019%, N 0. 0041%, Nb 0. 010%, Ca 0. 0019%, Ca/Als 0. 1，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。高爐鐵水經(jīng)脫硫處理后，進(jìn)入轉(zhuǎn)爐并加廢鋼進(jìn)行冶煉、脫氧及合金化處理，在轉(zhuǎn)爐 冶煉時(shí)采用頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)，頂吹采用氧氣，吹煉前期和中期采用底吹N氣，吹煉后期切換為 底吹A(chǔ)r氣，按照每爐鋼冶煉時(shí)純吹氧時(shí)間的75%來設(shè)置切換時(shí)間點(diǎn)；然后經(jīng)精煉爐加入
9硅_鈣線進(jìn)行夾雜物變性處理，喂線速度5. Om/s，精煉后的鋼水由連鑄機(jī)進(jìn)行保護(hù)澆注，鑄 成230mm厚度板坯送至1780熱連軋機(jī)組。軋制工藝板坯送入加熱爐進(jìn)行加熱，出爐溫度1194°C，加熱好的板坯出爐后經(jīng) 高壓水除鱗、粗軋、精軋、層流冷卻，成品厚度為7. Omm，冷卻速度為25°C /s，冷卻至580°C卷 取；控軋溫度粗軋出口溫度1020°C，精軋終軋溫度850°C，卷取溫度580°C。生產(chǎn)的鋼板屈服強(qiáng)度458MPa，抗拉強(qiáng)度559MPa，延伸率39. 5%，180°寬冷彎檢驗(yàn) 合格，金相組織為鐵素體+少量珠光體，晶粒度級別12級(根據(jù)GB/T6394-2002金屬材料 晶粒度評級標(biāo)準(zhǔn)測試)。鋼板經(jīng)滾壓成形制成汽車車架縱梁，裝車測試合格。實(shí)施例3微鈮510MPa級汽車大梁板化學(xué)成分的重量百分比為C 0. 096 Si 0. 30%, Mn 1. 18%, P 0. 022%, S 0. 007 Als 0. 024%, N 0. 0048%, Nb 0. 012%, Ca 0. 0025%, Ca/Als 0. 104，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。高爐鐵水經(jīng)脫硫處理后，進(jìn)入轉(zhuǎn)爐并加廢鋼進(jìn)行冶煉、脫氧及合金化處理，在轉(zhuǎn)爐 冶煉時(shí)采用頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)，頂吹采用氧氣，吹煉前期和中期采用底吹N氣，吹煉后期切換為 底吹A(chǔ)r氣，按照每爐鋼冶煉時(shí)純吹氧時(shí)間的75%來設(shè)置切換時(shí)間點(diǎn)；然后經(jīng)精煉爐加入 硅_鈣線進(jìn)行夾雜物變性處理，喂線速度6. Om/s，精煉后的鋼水由連鑄機(jī)進(jìn)行保護(hù)澆注，鑄 成230mm厚度板坯送至1780熱連軋機(jī)組。軋制工藝板坯送入加熱爐進(jìn)行加熱，出爐溫度1200°C，加熱好的板坯出爐后經(jīng) 高壓水除鱗、粗軋、精軋、層流冷卻，成品厚度為4. Omm,冷卻速度為35 °C /s，冷卻至590 °C卷 ?。豢剀垳囟却周埑隹跍囟?020°C，精軋終軋溫度862°C，卷取溫度590°C。生產(chǎn)的鋼板屈服強(qiáng)度4801^￡1，抗拉強(qiáng)度5761^￡1，延伸率34.0%，180°寬冷彎檢驗(yàn) 合格，金相組織為鐵素體+少量珠光體，晶粒度級別12. 5級(根據(jù)GB/T6394-2002金屬材 料晶粒度評級標(biāo)準(zhǔn)測試)。鋼板經(jīng)滾壓成形制成汽車車架縱梁，裝車測試合格。
權(quán)利要求
1.一種微鈮510MPa級汽車大梁板，其化學(xué)成分包括C 0. 095 0. 125wt%,Si 0. 15 0. 30wt%,Mn 0. 09 1. 20wt%,P^ 0. 025wt%,S ^ 0. 012wt%,Als 0. 010 0. 024wt%, N 彡 0. 0050wt%,Nb :0. 007 0. 012wt%,Ca 0. 001 0. 0025wt%,Ca/Als 0. 09 0. 11， 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微鈮510MPa級汽車大梁板，其特征在于所述化學(xué) 成分包括 C 0. 125wt%, Si 0. 16wt%, Mn :1· 20wt %, P :0· 024wt %, S :0· 006wt %, Als 0. 014wt%,N :0. 003Iwt%, Nb :0· 008wt%,Ca :0· 0013wt%, Ca/Als :0· 093，其余為 Fe 和不 可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微鈮510MPa級汽車大梁板，其特征在于所述化學(xué) 成分包括 C 0. llwt%, Si 0. 21wt%, Mn :0· 093wt%, P :0· 017wt%, S :0· 007wt%, Als 0. 019wt%,N :0. 0041wt%,Nb :0· OlOwt%，Ca :0· 0019wt%, Ca/Als :0· 1，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微鈮510MPa級汽車大梁板，其特征在于所述化學(xué) 成分包括 C 0. 096wt %, Si 0. 30wt %, Mn :1· 18wt%, P :0· 022wt%, S :0· 007wt%, Als 0. 024wt%,N :0. 0048wt%，Nb :0· 012wt%,Ca 0. 0025wt%，Ca/Als :0· 104，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
5.一種微鈮510MPa級汽車大梁板的制造方法，包括將高爐鐵水脫硫處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、 LF爐精煉、連鑄、加熱爐均熱、軋制、層流冷卻、卷取工序，其中軋制工序在奧氏體區(qū)進(jìn)行，軋 制總壓下量> 85%，終軋溫度820 870°C，帶鋼終軋后經(jīng)層流冷卻，于560 590°C卷取。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微鈮510MPa級汽車大梁板的制造方法，其特征在于所 述的轉(zhuǎn)爐冶煉采用頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)，即頂吹采用氧氣，底吹采用N/Ar氣切換技術(shù)，吹煉前期 和中期采用底吹N氣，吹煉后期切換為底吹A(chǔ)r氣，按照每爐鋼冶煉時(shí)純吹氧時(shí)間的75%來 設(shè)置切換時(shí)間點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微鈮510MPa級汽車大梁板的制造方法，其特征在于所 述的LF爐精煉采用喂硅-鈣線法對鋼水進(jìn)行硫化物變性處理，喂線速度為4. 0 6. Om/s。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微鈮510MPa級汽車大梁板的制造方法，其特征在于所 述的加熱爐均熱中板坯出爐溫度為1190 1200°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微鈮510MPa級汽車大梁板的制造方法，其特征在于所 述的層流冷卻速度為15 35°C /s。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種微鈮510MPa級汽車大梁板的制造方法，其特征在于 所述的層流冷卻速度為25 35°C /s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微鈮510MPa級汽車大梁板及其制造方法，其化學(xué)成分包括C0.095～0.125wt％，Si0.15～0.30wt％，Mn0.09～1.20wt％，P≤0.025wt％，S≤0.012wt％，Als0.010～0.024wt％，N≤0.0050wt％，Nb0.007～0.012wt％，Ca0.001～0.0025wt％，Ca/Als0.09～0.11，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；制造方法包括高爐鐵水脫硫處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、連鑄、加熱爐均熱、軋制、層流冷卻、卷取工序。本發(fā)明大幅降低了合金成本，制備方法溫度較低，工藝較簡單、易于規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號C22C38/12GK102002631SQ20101051284
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者孔祥勝, 羅石念, 苗潤濤 申請人:寧波鋼鐵有限公司