610MPa級薄規格底盤梁用鋼及其短流程制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鋼鐵技術領域，具體涉及一種610MPa級薄規格底盤梁用鋼及其短流 程制造方法。
【背景技術】
[0002] 目前，440MPa級、510MPa級別底盤梁的生產技術已相當成熟，在汽車工業的應用 也較廣泛。但隨著我國汽車工業以及交通、運輸業的飛速發展，特別是高等級高速公路的 加快建設，車輛開始向大型化發展，大型轎車、貨車和豪華客車的需求量不斷增加。為了減 輕汽車部件的重量以降低其自重，達到節約能源、減輕環境污染并提高運載效率的目的， 610MPa級的高強度的熱乳結構鋼板作為汽車縱梁和橫梁（即汽車底盤梁或汽車大梁）的應 用也開始普及起來。
[0003] 在國內外，現階段多是采用添加一定的微合金元素來強化鋼的強度。610MPa級別 的大梁鋼作為客貨車的安全承重件，對性能和成形性有很高的要求。國內外各鋼廠均在開 展相關方面的研究工作，所用的合金元素、用量、何種工藝都不盡相同，這不僅與各廠的裝 備、技術、原料等有關，也與制造工藝密切相關。但尋求得到具有輕重量、高強度和較好成型 性的610MPa級的熱乳薄鋼板則為本領域的共同愿景。
[0004] 相比傳統的熱連生產線，短流程連鑄連乳生產線具有生產節奏快，生產規格薄等 優點，可以生產Imm~2. 5mm規格的610MPa級汽車底盤梁用鋼。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的一個技術問題是提供一種610MPa級薄規格底盤梁用鋼，該鋼 不僅具有更高的強度、良好的塑性和低溫韌性，還具有優良的冷沖壓和滾壓成型性、較強 的疲勞性能、高的尺寸精度和表面質量，能夠較好地應付汽車在行駛過程中受到的各種沖 擊、扭轉等復雜應力的作用。該鋼的具體性能要求是：下屈服強度Ri多500MPa ;抗拉強度 Rn^ 610MPa ;伸長率A彡18% ;寬冷彎（b = 35mm)性能良好（d = Omm)。
[0006] 本發明所要解決的另一個技術問題是提供上述底盤梁用鋼的短流程制造方法。
[0007] 為解決上述第一個技術問題，本發明所設計的技術方案為：一種610MPa級薄規格 底盤梁用鋼，按重量百分比，各化學組分為：碳：0.04%~0.06% ;硅〈0. 10% ;錳：0.9%~ 1. 1%;磷彡 0· 015%;硫彡 0· 005%;固溶鋁（Als) :0· 020%~0· 070%;鈮：0· 02 ~0· 04%; 余量為鐵、銅、鎳和不可避免的雜質。
[0008] 優選地，鋼的化學組分中，銅< 0· 30%，鎳< 0· 30%。
[0009] 為了解決上述第二個技術問題，本發明所設計的技術方案為：一種610MPa級薄規 格底盤梁用鋼的短流程制造方法，該方法的生產工藝流程為：鐵水脫硫一轉爐冶煉一真空 處理一連鑄一精整（板坯檢查及清理）一板坯加熱一熱連乳一冷卻一卷取。
[0010] 其中轉爐冶煉過程中合金化順序為鋁鐵一錳鐵一鈮鐵，使用加鋁機加鋁線進行終 脫氧。
[0011] 其中連鑄過程采用澆鑄方式進行，鑄坯厚度50~70mm，拉坯速度為3. 8~4. lm/ min〇
[0012] 其中板坯加熱過程在均熱爐中完成，要求入爐溫度700~950°C，在爐時間多20分 鐘，加熱段目標溫度為1200°C。
[0013] 其中熱連乳過程加熱溫度為1150~1250°C，終乳溫度為1150~1250°C。
[0014] 其中卷取過程的卷取溫度為850~950°C，冷卻方式為后段層流冷卻。
[0015] 下面對本發明的熱乳鋼板的理想化學成分和熱連乳生產工藝進行說明。
[0016] ⑴化學成分
[0017] 碳是廉價的固溶強化元素。為避免煉鋼過程中包晶區的影響，將其含量限定在 0· 04%~0· 06%范圍。
[0018] 硅在加熱過程過程中與氧、鐵結合，形成橄欖狀氧化鐵皮，緊附在鋼板表面，不易 沖掉，在乳制過程中形成氧化皮壓坑，惡化熱乳鋼板的表面質量，所以，將其含量限定在 〈0· 10% 范圍。
[0019] 錳是提高強度和韌性最有效的元素，可改善鋼的強度-延伸平衡性。但是添加 多量的錳，會導致增加鋼的淬透性，鑒于此，將其上限定為1. 1 %，所以，將其含量限定在 0· 9%~L 1%范圍。
[0020] 磷是鋼中的有害元素，易引起鑄坯中心偏析，為了避免冷彎成形性能、韌性發生惡 化，設定其含量上限為〇. 015%。
[0021] 硫是非常有害的元素。鋼中的硫常以錳的硫化物形態存在，這種硫化物夾雜對鋼 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。基于對鋼板冷彎成形工藝和制造成本的考慮，擬將鋼中硫含量控制在0.005%以下。
[0022] 鋁是為了脫氧而添加的，當Als含量不足0.020%時，不能發揮其效果；另一方面， 由于添加多量的鋁容易形成氧化鋁團塊，所以，規定Als上限為0.070%。因此，Als含量限 定在0. 020%~0. 070%范圍。
[0023] 鈮是未再結晶控制乳制中不可缺少的元素，在熱機械加工中細化晶粒、降低奧氏 體向鐵素體的轉變溫度和析出強化，因此鋼中添加微量合金元素鈮能夠便于控制乳制的進 行，并提高鋼板的強度和韌性。所以，綜合鋼板力學性能及成本等方面的考慮，將其含量限 定在0.02~0.04%范圍。
[0024] 合金化順序：鋁鐵一錳鐵一鈮鐵，使用加鋁機加鋁線進行終脫氧。
[0025] 除了對以上化學成分的范圍作了限定以外，從提高成形性、經濟性的觀點出發， Cu、Ni的含量限定在0. 30%以下。
[0026] 本發明在鋼種的化學成分設計中，充分考慮到底盤梁用鋼薄規格的特點，在冶煉 工藝設計上，從保證鋼質和提高鋼的純凈度入手，通過鐵水脫硫來降低鋼中硫含量，確定出 合理的脫氧合金化順序及爐外精煉工藝；在熱連乳工藝設計上，充分發揮出所加入微合金 化元素的作用，確定出合理的控制乳制和控制乳控冷工藝，使鋼板獲得鐵素體和珠光體組 織，確保成品鋼板的優異綜合機械性能匹配。本發明方法生產出的610MPa級汽車底盤梁用 鋼的性能：下屈服強度I彡500MPa ;屈強比>0. 85,抗拉強度Rni為610~750MPa ;伸長率 A為20~35% ;寬冷彎（b = 35mm)性能良好（d = Omm)。
【具體實施方式】：
[0027] 以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。
[0028] 表1列出了本發明可用于生產6 IOMPa級熱乳鋼的六種具體實施例的化學成分。這 六種610MPa級熱乳鋼的生產方法如下：在連鑄連乳廠150噸轉爐上進行頂底復合吹煉，采 用鐵水脫硫技術，使鐵水中的S < 0. 003%;爐后出鋼1/3時開始加鐵合金，出鋼2/3時加入 完畢，合金化順序：鋁鐵一錳鐵一鈮鐵，使用加鋁機加鋁線進行終脫氧，在真空處理時進行 成分微調，使鋼中的化學成分滿足：碳：0.04%~0.06% ;硅〈0.10% ;錳：0.9%~1.1% ; 磷彡 0· 015% ;硫彡 0· 005% ;固溶鋁（Als) :0· 020%~0· 070% ;鈮：0· 02 ~0· 04%，余量 為Fe、銅、鎳和不可避免的夾雜（實際成分見表1);再將表1所示成分的鋼水澆注成50~ 70mmX 1050~1600mm斷面的板坯，在均熱爐中加熱保溫，在1700mm乳機上進行熱連乳， 終乳溫度為850~950°C，帶鋼乳后的控制冷卻采用后段層流冷卻的方式，冷卻水的水溫 < 35°C，控制冷卻速度為< 25°C /s，卷取溫度為550~650°C。乳制鋼卷在精整線進行表 面質量檢查，并進一步控制好板形，最終得到I. 〇~2. 5mm的熱乳卷。
[0029] 表1本發明六種具體實施例中鋼的化學成分（wt% )
[0033] 本發明六種具體實施例所得產品的力學性能試驗結果列于表2從表2反映出的性 能來看，1.0 mm~2. 5mm規格的各成分的熱乳鋼卷性能都達到設計和使用要求。
【主權項】
1. 一種610MPa級薄規格底盤梁用鋼，其特征在于：按重量百分比，鋼中各化學組分為： 碳：0? 04%~0? 06% ;硅〈0?10% ;錳：0? 9%~L1% ;磷彡0? 015% ;硫彡0? 005% ;固溶 鋁：0. 020%~0. 070% ;鈮：0. 02~0. 04% ;余量為鐵、銅、鎳和不可避免的雜質。2. 根據權利要求1所述的610MPa級薄規格底盤梁用鋼，其特征在于： 按重量百分比，鋼的化學組分中，銅< 〇. 30%，鎳< 0. 30%。3. -種610MPa級薄規格底盤梁用鋼的短流程制造方法，其特征在于：該方法的生產工 藝流程為：鐵水脫硫一轉爐冶煉一真空處理一連鑄一精整一板還加熱一熱連乳一冷卻一卷 取； 所述轉爐冶煉過程中合金化順序為鋁鐵一錳鐵一鈮鐵，使用加鋁機加鋁線進行終脫 氧； 所述連鑄過程采用饒鑄方式進行，鑄還厚度50~70mm，拉還速度為3. 8~4. lm/min ; 所述板坯加熱過程在均熱爐中完成，其中入爐溫度700~950°C，在爐時間多20分鐘， 加熱段目標溫度為1200°C ; 所述鋼中各化學組分按重量百分比為：碳：〇. 04%~0. 06% ;硅〈0. 10% ;錳：0. 9%~ 1. 1% ;磷彡 0? 015% ;硫彡 0? 005% ;固溶鋁：0? 020%~0? 070% ;鈮：0? 02 ~0? 04% ;余量 為鐵、銅、鎳和不可避免的雜質。4. 根據權利要求3所述的610MPa級薄規格底盤梁用鋼的短流程制造方法，其特征在 于： 所述熱連乳過程加熱溫度為1150~1250°C，終乳溫度為1150~1250°C。5. 根據權利要求3或4所述的610MPa級薄規格底盤梁用鋼的短流程制造方法，其特征 在于： 所述卷取過程的卷取溫度為850~950°C ;所述冷卻方式為后段層流冷卻。6. 根據權利要求5所述的610MPa級薄規格底盤梁用鋼的短流程制造方法，其特征在 于： 所述后段層流冷卻過程中，冷卻水的水溫< 35°C，冷卻速度< 25°C /s。
【專利摘要】本發明公開了一種610MPa級薄規格底盤梁用鋼，按重量百分比，鋼中各化學組分為：碳：0.04％～0.06％；硅<0.10％；錳：0.9％～1.1％；磷≤0.015％；硫≤0.005％；固溶鋁：0.020％～0.070％；鈮：0.02～0.04％；余量為鐵、銅、鎳和不可避免的雜質。本發明還公開了該鋼的短流程制造方法。本發明在鋼種的化學成分設計中，充分考慮到底盤梁用鋼薄規格的特點，在熱連軋工藝設計上，充分發揮出所加入微合金化元素的作用，確定出合理的控制軋制和控制軋控冷工藝，使鋼板獲得鐵素體和珠光體組織，生產出的汽車底盤梁用鋼具有較高的屈服強度和抗拉強度，伸長率大；寬冷彎性能良好。
【IPC分類】C22C38/12, C21D8/02, C22C38/16
【公開號】CN105018837
【申請號】CN201510423682
【發明人】趙江濤, 梁文, 王立新, 王孟, 周昆, 彭濤, 賀嘯秋, 劉斌, 劉永前, 張揚
【申請人】武漢鋼鐵(集團)公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月17日