一種500MPa級低合金高強鋼的生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種500MPa級低合金高強鋼，其特征在于：其化學成分的質量百分含量為：C 0.06～0.10%，Si 0.10～0.50%，Mn 0.8～2.0%，P≤0.025%，S≤0.010%，N≤50ppm，Als 0.025～0.05%，Cr 0.10～0.5%,Nb 0.020?0.040%，Ti 0.020?0.040%,其余為鐵和不可避免的雜質。其生產方法包括下述工序：鐵水預處理、煉鋼、熱軋、冷軋、退火和平整工序。本發明采用低碳設計，通過Si和Mn的固溶強化、Nb和Ti的析出強化和細晶強化以及Mn和Cr的組織強化來增強材料的強度，并嚴格控制工藝參數，在改善材料強度同時，仍然保持良好的塑形、擴口性能和翻邊性能。
【專利說明】
一種500MPa級低合金高強鋼的生產方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種高強鋼，尤其是一種500MPa級低合金高強鋼的生產方法，屬于冶 金技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著"節能環保"越來越成為了廣泛關注的話題，輕量化也廣泛應用到普通汽車領 域，要求汽車在提高操控性的同時還要有出色的節油表現。汽車的油耗主要取決于發動機 的排量和汽車的總質量，在保持汽車整體品質、性能和造價不變甚至優化的前提下，降低汽 車自身重量可以提高輸出功率、降低噪聲、提升操控性、可靠性，提高車速、降低油耗、減少 廢氣排放量、提升安全性。有研究數字顯示，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高 6 %-8 %;若車橋、變速器等裝置的傳動效率提高10%，燃油效率可提高7 %。汽車車身約占 汽車總質量的30%，空載情況下，約70%的油耗用在車身質量上。因此，車身的輕量化已成 為世界發展的潮流。
[0003] 為了實現汽車車身的輕量化，車身制造中越來越多地采用具有良好強塑積的高強 鋼，尤其是在一些安全件和結構件生產上，一方面不損失汽車安全性能；另一方面降低車身 重量，從而降低油耗和減少環境污染。傳統的微合金化高強鋼具有良好的屈強比和焊接性 能，在汽車零部件制造中仍然廣泛使用。該鋼種主要通過添加 Μη和Si等固溶強化元素以及 Nb、V和Ti等微合金化元素來提高材料強度，但是微合金化鋼隨著材料強度的提高，塑形性 會逐步降低，成形性能會變差，這是采用固溶強化和析出強化帶來的弊端。
【發明內容】
[0004] 本發明提供一種500MPa級低合金高強鋼的生產方法，采用低碳設計，通過Si和Μη 的固溶強化、Nb和Ti的析出強化和細晶強化以及Μη和Cr的組織強化來增強材料的強度，并 嚴格控制工藝參數，在改善材料強度同時，仍然保持良好的塑形、擴口性能和翻邊性能。
[0005] 本發明所采取的技術方案是： 一種500MPa級低合金高強鋼，其化學成分的質量百分含量為:C 0.06~0.10%，Si 0.10 ~0·50%，Μη 0.8~2·0%，Ρ彡0.025%，S彡0·010%，Ν彡50ppm，Als 0.025~0.05%，Cr 0.10~ 0.5%，Nb 0.020-0.040%，Ti 0.020-0.040%，其余為鐵和不可避免的雜質。
[0006] 本發明還提供了 500MPa級低合金高強鋼的生產方法，包括下述工序:鐵水預處理、 煉鋼、熱乳、冷乳、退火和平整工序。
[0007] 上述鐵水預處理工序采用白灰和顆粒鎂復合脫硫，脫硫周期為25-30分鐘，白灰加 入量為3.5-5.5kg/噸鐵，顆粒鎂加入量0.65-0.86kg/噸鐵，預處理后鐵水中的硫含量在 0.0050%以下。
[0008] 上述煉鋼工序采用頂底復吹轉爐，通過轉爐吹煉降低碳和磷，出鋼過程中采用擋 渣器進行擋渣，采用硅鋁復合脫氧，將錳和鈮配置到成分中限;在LF爐精煉工序，加入石灰、 鋁鎂鈣鐵進行造渣脫氧脫硫操作，渣中的FeO+MnO質量百分數含量小于1%，加入鈮鐵、鈦鐵、 鉻鐵和金屬錳鐵對成分進行微調，并進行鈣處理，對夾雜物進行變性，鋼水中的鈣含量為 15-30ppm，鈣處理后靜吹7-15分鐘，幫助夾雜物上浮，連鑄工序澆鑄速度為1.0-1.5m/min， 鑄坯厚度為180-230_，中包鋼水過熱度控制在15-30°C。
[0009] 上述熱乳工序:加熱溫度1250~1320 °C，加熱時間為160~210分鐘，熱乳終乳溫度 為870 ±10 °C，卷取溫度為600 ±20 °C。
[0010] 上述冷乳工序:冷乳壓下率控制在50~70%。
[0011] 上述退火工序：退火均熱溫度為800 ±30°C，均熱時間為60~250s，快冷開始溫度 為680 ±20°C，過時效溫度為340 ±40°C，最后入水冷卻至室溫。
[0012] 上述平整工序：采用平整延伸率控制模式；平整延伸率<0.5%，平整輥直徑為 650mm〇
[0013] 本發明中： C:碳是鋼中最基本的元素，作為鋼中的間隙原子，對提高鋼的強度起著非常重要的作 用，對鋼的屈服強度和抗拉強度影響最大。通常情況下，鋼的強度越高，延伸率越低，因此碳 含量控制在〇. 06~0.10%之間。
[0014] Si:固溶強化元素，但是隨著Si含量的提高會降低材料的延伸率，每添加1%(質量 百分比)含量的Si會提高鐵素體的屈服強度約為80MPa，因此Si含量控制在0.5%以下。
[0015] Μη:固溶強化元素，一般每加入1%(質量百分比）含量的Μη會將鐵素體的強度提高 40MPa，通常情況下，對于Α1鎮靜鋼為了避免S產生的熱裂紋，一般需要將Mn/S控制在20以 上;同時在過冷奧氏體轉變過程中，可以推遲向貝氏體和珠光體的轉變。
[0016] P:固溶強化元素，在本發明中，P為雜質元素，控制的越低越好。
[0017] A1:脫氧元素，為了有效地脫氧通常將Als控制在200~500ppm。
[0018] N:為有害雜質元素，在室溫的鐵素體中擴散速度快，很容易導致室溫時效，為了使 得最終產品具有良好的成形性能，本發明中N含量控制在50ppm及以下。
[0019] S:有害雜質元素，控低越好，本發明控制在0.025%及以下。
[0020] Cr:為弱碳化物形成元素，可以推遲過冷奧氏體向貝氏體和珠光體轉變； Nb:為碳化物、氮化物或碳氮化物形成元素，在熱乳時，可以抑制再結晶，細化熱乳以及 退火后成品的晶粒，同時可以通過形成析出相相改善材料的韌性，提高強度。
[0021] Ti:為碳化物、氮化物或碳氮化物形成元素，可以通過形成析出相來強化材料基 體。
[0022] 通過Si和Μη的固溶強化、Nb和Ti的析出強化和細晶強化以及Μη和Cr的組織強化來 增強材料的強度，在改善材料強度同時，仍然保持良好的塑形、擴口性能和翻邊性能。
[0023] 采用上述技術方案所產生的有益效果在于： 本發明采用低碳設計，通過Si和Μη的固溶強化、Nb和Ti的析出強化和細晶強化以及Μη 和Cr的組織強化來增強材料的強度，并嚴格控制工藝參數，在改善材料強度同時，仍然保持 良好的塑形、擴口性能和翻邊性能。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合實施例對本發明做進一步地說明； 實施例1-8中500MPa級低合金高強鋼的生產方法按下述工序進行： (1)鐵水預處理工序采用白灰和顆粒鎂復合脫硫，脫硫周期為25-30分鐘，白灰加入量 為3.5-5.5kg/噸鐵，顆粒鎂加入量0.65-0.86kg/噸鐵，預處理后鐵水中的硫含量在0.0050% 以下。
[0025] (2)煉鋼工序采用100噸的頂底復吹轉爐，通過轉爐吹煉降低碳和磷，出鋼過程中 采用擋渣器進行擋渣，采用硅鋁復合脫氧，將錳和鈮配置到成分中限；在LF爐精煉工序，加 入石灰、鋁鎂鈣鐵進行造渣脫氧脫硫操作，渣中的FeO+MnO質量百分數含量小于1%，加入鈮 鐵、鈦鐵、鉻鐵和金屬錳鐵對成分進行微調，并進行鈣處理，對夾雜物進行變性，鋼水中的鈣 含量為15-30ppm，鈣處理后靜吹7-15分鐘，幫助夾雜物上浮，連鑄工序澆鑄速度為1. Ο-?. 5m/min， 鑄坯厚度為 230mm， 中 包鋼水過熱度控制在 15-30 °C 。
[0026] (3)熱乳工序:加熱溫度1250~1320°C，加熱時間為160~210分鐘，熱乳終乳溫度 為870 ±10 °C，卷取溫度為600 ±20 °C。
[0027] (4)冷乳工序:冷乳壓下率控制在50~70%。
[0028] (5)退火工序:退火均熱溫度為800 ± 30°C，均熱時間為60~250s，快冷開始溫度為 680 ± 20°C，過時效溫度為340 ±40°C，最后入水冷卻至室溫。
[0029] (6)平整工序：采用平整延伸率控制模式；平整延伸率<0.5%，平整輥直徑為 650mm〇
[0030]實施例1-8中鋼的化學成分見表1: 表1實施例1-8中鋼的化學成分
注:表1中，余量為鐵和不可避免的雜質。
[0031] 鐵水經過鐵水預處理和煉鋼工序，得到鋼坯;鋼坯經熱乳、冷乳、退火和平整工序， 得到所述的高強度鋼板。實施例1-8中鐵水預處理和煉鋼工序參數見表2和表3,熱乳和冷乳 工序的工藝參數見表4,退火和平整工序的工藝參數見表5。 [0032] 表2實施例1-8中鐵水預處理工序參數
表3實施例1-8中煉鋼工序工藝參數
表4實施例1-8中熱乳和冷乳工序的工藝參數
表5實施例1-8中退火和平整工序的工藝參數
表5中的厚度是指退火工序所得帶鋼的厚度。
[0033] 對實施例1-8所得高強度鋼板進行機械性能檢測，機械性能數據見表6。
[0034] 表6實施例1-8得到的高強鋼的機械性能數據
由表6可見，本方法所得高強度鋼板的性能穩定，能達500MPa級高強鋼標準。
【主權項】
1. 一種500MPa級低合金高強鋼，其特征在于:其化學成分的質量百分含量為:C 0.06~ 0.10%，Si 0.10~0·50%，Μη 0.8~2·0%，Ρ彡0.025%，S彡0·010%，Ν彡50ppm，Als 0.025~ 0.05%，Cr 0.10~0·5%,Nb 0.020-0.040%，Ti 0.020-0.040%,其余為鐵和不可避免的雜質。2. 根據權利要求1所述的一種500MPa級低合金高強鋼的生產方法，其特征在于包括下 述工序:鐵水預處理、煉鋼、熱乳、冷乳、退火和平整工序。3. 根據權利要求2所述的一種500MPa級低合金高強鋼的生產方法，其特征在于:所述鐵 水預處理工序采用白灰和顆粒鎂復合脫硫，脫硫周期為25-30分鐘，白灰加入量為3.5-5.5kg/噸鐵，顆粒鎂加入量0.65-0.86kg/噸鐵，預處理后鐵水中的硫含量在0.0050%以下。4. 根據權利要求2所述的一種500MPa級低合金高強鋼的生產方法，其特征在于:所述煉 鋼工序采用頂底復吹轉爐，通過轉爐吹煉降低碳和磷，出鋼過程中采用擋渣器進行擋渣，采 用硅鋁復合脫氧，將錳和鈮配置到成分中限；在LF爐精煉工序，加入石灰、鋁鎂鈣鐵進行造 渣脫氧脫硫操作，渣中的FeO+MnO質量百分數含量小于1%，加入鈮鐵、鈦鐵、鉻鐵和金屬錳鐵 對成分進行微調，并進行鈣處理，對夾雜物進行變性，鋼水中的鈣含量為15-30ppm，鈣處理 后靜吹7-15分鐘，幫助夾雜物上浮，連鑄工序澆鑄速度為1.0-1.5m/min，鑄坯厚度為180~ 230mm，中包鋼水過熱度控制在15-30°C。5. 根據權利要求2所述的一種500MPa級低合金高強鋼的生產方法，其特征在于:所述熱 乳工序:加熱溫度1250~1320°C，加熱時間為160~210分鐘，熱乳終乳溫度為870±10°C，卷 取溫度為600 ±20 °C。6. 根據權利要求2所述的一種500MPa級低合金高強鋼的生產方法，其特征在于:所述冷 乳工序:冷乳壓下率控制在50~70%。7. 根據權利要求2所述的一種500MPa級低合金高強鋼的生產方法，其特征在于:所述退 火工序：退火均熱溫度為800 ± 30 °C，均熱時間為60~250s，快冷開始溫度為680 ± 20 °C，過 時效溫度為340 ±40°C，最后入水冷卻至室溫。8. 根據權利要求2所述的一種500MPa級低合金高強鋼的生產方法，其特征在于:所述平 整工序:采用平整延伸率控制模式;平整延伸率<0.5%。
【文檔編號】C22C38/18GK105950967SQ201610501228
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】夏明生, 劉立學, 孫良博, 劉麗萍, 王建興, 史文, 郭志凱, 李桂蘭, 邢振環, 劉大亮, 關淑巧, 解鴿
【申請人】唐山鋼鐵集團有限責任公司