專利名稱：一種610l汽車大梁用鋼及其csp制備方法
技術領域：
本發明涉及CSP連鑄連軋金屬板帶技術，具體地說，涉及一種汽車縱梁、橫梁、保險杠等高強度結構件用鋼的材料及其采用CSP工藝的制備方法。
背景技術：
伴隨我國汽車產量的逐年增加，汽車大梁用熱軋鋼帶(板)的市場需求量也在日益上升，具有巨大的市場開發潛力。汽車大梁用鋼主要用于制造汽車縱梁、橫梁、保險杠等結構件，需要承受一定的載荷，要求鋼板在具有較高強度的同時，還要有很好的冷沖壓成型性能、焊接性能和耐疲勞性能等。公開號CN101748329A的專利公開了一種610MPa汽車大梁用鋼，采用低碳高錳 Nb、V、Ti復合微合金化成分設計和2250mm熱軋生產線，其微合金總量為O. 09 O. 103fft%,加熱溫度為1200 1250°C，終軋溫度為820 880°C，卷取溫度為530 580°C，其屈服強度達510 560MPa，抗拉強度達620 640MPa，具有優良的冷成型性能及較高的疲勞強度。公開號CN1974823A的專利公開了一種汽車大梁用鋼的CSP生產工藝，采用中碳高錳Ti微合金化成分設計，其微合金總量在O. 01 O. 03fft%,加熱溫度為1100 1150°C，終軋溫度為800 820°C，卷取溫度為600 620°C，其屈服強度達405 415MPa，抗拉強度達540 560MPa。公開號CN101348843A的專利公開了一種生產汽車大梁用熱軋鋼帶的方法，采用Nb、V、Ti或Nb、Ti復合微合金化成分設計和CSP生產工藝，其微合金總量在O. 15 O. 20Wt%，七機架熱連軋機組軋制，均熱溫度為> 1150°C，終軋溫度為860 880°C，卷取溫度為600 620°C，生產510L、590L和610L的汽車大梁用鋼。隨著汽車業的發展，汽車在保證安全性的條件下，追求自身輕、油耗小、高質量，因此汽車制造廠家對汽車大梁鋼的要求級別不斷提高，抗拉強度590Mpa、610Mpa級等高強度鋼板在汽車結構件中應用越來越多。但目前國內510 610MPa的汽車大梁用鋼，多采用Nb、V、Ti復合或Nb、Ti復合微合金化成分設計，而采用Nb、V復合微合金化設計和CSP連鑄連軋工藝進行生產，并且鋼板晶粒度達12級的尚無報道。
發明內容
本發明提供一種610L汽車大梁用鋼及其CSP制備方法，得到一種屈服強度彡565MPa，抗拉強度彡635 MPa,晶粒度11 12級的610L汽車大梁用鋼。為此，采用如下技術方案一種610L汽車大梁用鋼，其化學成分重量百分比為[C] 0. 040 O. 100fft%, [Si] 0. 25 O. 40fft%, [Mn] :1. 45 I. 60fft%, [P]:彡 O. 018fft%,:彡 O. 008Wt%，[Nb] :0. 030 O. 052Wt% , [V] :0. 080 O. 120Wt%，[Als] :0. 015 O. 035fft%, [Ca] 0. 0015 O. 0040fft%，其余為鐵和不可避免的微量元素。一種610L汽車大梁用鋼的CSP制備方法，其工藝路線為高爐鐵水一鐵水脫硫預處理一轉爐冶煉一LF精煉一CSP薄板坯連鑄一輥底式隧道爐均熱一熱軋制一層流冷卻一卷取一檢驗入庫；其特征在于
所述轉爐冶煉中轉爐鐵水s<0. 035fft% ;冶煉過程采用全程底吹氬氣，底吹供氣強度大于O. 02 O. 05m3/ (t*min);終點鋼水溶解[O]控制在600 850ppm ;脫氧合金化用AlFe 脫氧，用；
所述LF爐精煉中鋼水在LF爐進行鋁脫氧，Nb、V微合金化和鈣處理工藝，喂線速度為3 3. 5m/s，鈣處理后弱吹時間8min ；
所述CSP薄板坯連鑄中采用2流立彎形CSP薄板坯連鑄工藝，澆鑄工藝要求鋼包保護澆注和鋼包下渣檢測控制，連澆中包溫度為1540 1560°C，鑄坯拉速彡3. 7 m/min，擺剪前鑄坯溫度88(T920°C ；
所述輥底式隧道爐均熱中控制出爐溫度1200 1170°C，鑄坯加熱溫度最佳為1150 1165°C，保證鑄坯在爐內保溫時間，使微合金元素固溶并控制奧氏體晶粒度；
所述熱軋制中采用TMCP六機架熱軋工藝，控制出爐溫度1200 1170°C，鑄坯加熱溫度最佳為1150 1165°C，保證鑄坯在爐內保溫時間，使微合金元素固溶并控制奧氏體晶粒度；采用TMCP六機架軋制工藝，重點控制前三道次壓下量，保證軋制大壓下量形成變形帶，增加形核位置，細化晶粒；成品厚度> 7. Omm時，Fl和F2軋機壓下率分別控制在45Wt%和40Wt%以上，F3轉換至服務模式，無負荷，其它厚度壓下率采用PSC模型設定值；軋制過程中至少保證I次高壓水粗除鱗，粗除鱗入口壓力200 240bar，出口壓力300 360bar，冷卻速度小于25 V /s，終軋溫度840 920°C，卷取溫度570 640°C，卷取溫度最佳為590 610。。。本發明中化學成分的作用及其對材料性能的影響
C :C是鋼中重要的固溶強化元素，是鋼中對強度貢獻最大的元素，增加C含量可以明顯提高鋼的強度，但C含量過高對控制鋼的塑性、韌性和成型性不利，降低C含量可以提高塑性，增加鋼材的韌性。因此，為保證汽車大梁鋼的強度和成型性，本發明專利C含量控制在
O.040 O. IOOfft%OMn :Mn在鋼中部分與鐵互溶，形成固溶體(鐵素體或奧氏體)，部分與鐵、碳化合形成滲碳體，能夠強化鐵素體和細化珠光體，提高鋼的強度；適量的Mn可降低Y — α相變溫度，有助于獲得細小的相變產物，提高強韌性；同時，由于錳和硫具有較大的親和力，能使鋼中的硫形成熔點比FeS高的MnS，避免FeS在晶界析出，降低熱脆性，提高熱加工性能。本發明專利Mn含量控制在I. 50 I. 60fft%oSi Si在鋼中具有一定的固溶強化作用，利于提高鋼的強度，不利于韌性的控制；但Si含量過高，由于其較強的擴散能力，在1173°c以上與表面氧化鐵皮形成Fe2SiO4尖晶石相，該相在除磷過程中不易除去，表面易形成氧化物壓入的微裂紋。不利鋼板表面質量的控制，為得到高強度、良好的成型性能及較好的表面質量的鋼板，本發明專利Si含量控制在 O. 25 O. 45fft%0Nb是強烈的碳、氮化物的形成元素，Nb在鋼中以置換溶質原子存在，Nb原子比Fe原子尺寸大，易在位錯線上偏聚，對位錯攀移產生強烈的拖曳作用，使再結晶形核受到抑制，因而能夠在析出之前顯著的延遲或阻止熱軋過程中的奧氏體再結晶，Nb的這種作用高于Ti和V，Nb在鋼中的特點就是提高奧氏體的再結晶溫度，從而達到細化奧氏體晶粒和析出強化作用對提高材料的強韌性貢獻是極為顯著。一般鋼中Nb的加入量在O. 05fft%以下，Nb含量大于O. 05fft%時，對強韌化的貢獻將不再明顯。V在鋼中具有較高的溶解度，是微合金化鋼最常用也是最有效的強化元素之一，鋼中V的加入量一般在O. 04 O. 12fft%之間。V的作用是通過形成V (C，N)影響鋼的組織和性能，主要在奧氏體晶界的鐵素體中沉淀析出，在軋制過程中能抑制奧氏體的再結晶并阻止晶粒長大，從而起到細化鐵素體晶粒、提聞鋼的強度和朝性。綜合考慮二個元素的強化特點，本發明專利汽車大梁鋼采用鈮、釩微合金設計Nb含量為 O. 020 O. 060fft%, V 含量為 O. 080 O. 120Wt%。P、S :對于絕大多數鋼來說，S、P都是有害元素，S主要影響鋼的塑性，P主要影響鋼的沖擊韌性和韌-脆轉變溫度，另外，鋼中硫化物夾雜對鋼材不同方向的性能也會產生重要影響。根據日本學者小澤幸正的研究，熱軋低合金厚板S應控制在O. 010 O. 015胃丨％之間，現代鋼鐵材料的發展趨勢是盡量降低鋼中的硫含量及控制硫化物夾雜，本發明中S控制在O. 008fft%以下，P控制在O. 018fft%以下。Ca :能改變鋼中硫化物的形態，提高鋼板的塑性和韌性，本發明專利Ca含量為 O.0015 O. 0040fft%oAls :鋼中的脫氧元素，可減少鋼中氧化物夾雜，純凈鋼質，提高鋼板的成型性能和疲勞強度，本發明專利Als含量為O. 015 O. 035fft%。本發明的有益效果
I、本發明采用低碳、高錳、(Nb、V)復合微合金鋼的設計思路，通過控制合理的合金成分設計、CSP生產工藝和TMCP六機架軋制工藝，獲得化學成分和機械性能穩定，具有高的強度、寬冷彎性能、良好的塑性和韌性等，滿足汽車大梁用鋼要求。2、本發明采用Nb、V復合微合金控制強度，通過Nb、V合金元素的細晶強化作用及沉淀強化控制晶粒尺寸，并通過再結晶控軋技術進一步細化組織，晶粒度達11-12級。3、本發明的采用BOF — LF — CSP — TMCP工藝進行生產，性能波動范圍小，設計性能命中率高。
具體實施例方式下述實施例采用CSP薄板坯連鑄連軋工藝流程，利用Nb、V復合微合金化技術進行610L高強度汽車大梁鋼的生產，其工藝流程為高爐鐵水一鐵水脫硫預處理一轉爐冶煉—LF精煉一CSP薄板坯連鑄一輥底式隧道爐均熱一熱軋制一層流冷卻一卷取一檢驗入庫；其中
所述轉爐冶煉中采用120噸BOF復吹轉爐，入轉爐鐵水S< 0. 035fft% ;冶煉過程采用全程底吹氬氣，底吹供氣強度大于O. 02 O. 05m3/ (t*min);終點鋼水溶解[O]控制在600 850ppm ;脫氧合金化用Al Fe脫氧,用SiMnFe> SiFe、LCMnFe配Si、Mn ;出鋼過程中保證全程吹U，吹開液面300 500mm,爐后吹気彡5min。所述LF爐精煉中鋼水經轉爐冶煉后，在LF爐進行鋁脫氧、(Nb、V)微合金化和鈣處理工藝，喂線速度為3 3. 5m/s，鈣處理后弱吹時間8min，確保鋼中MnS、Al2O3等非金屬夾雜物變性和球化率，使夾雜物充分上浮，改善鋼水潔凈度和質量。所述CSP薄板坯連鑄中采用2流立彎形CSP薄板坯連鑄工藝，經轉爐冶煉、LF爐精煉處理后的鋼水采用CSP工藝生產，澆鑄工藝要求鋼包保護澆注和鋼包下渣檢測控制，使用汽車大梁鋼專用保護渣，中包液面控制> 800mm，連澆中包溫度控制在1540 1560°C，鑄坯拉速彡3. 7 m/min,擺剪前鑄坯溫度88(T920°C，冷卻曲線選用PLC2#曲線或DSC6#曲線。所述輥底式隧道爐均熱中控制出爐溫度1200 1170°C，鑄坯加熱溫度最佳為1150 1165°C，保證鑄坯在爐內保溫時間，使微合金元素固溶并控制奧氏體晶粒度；
所述熱連軋中采用TMCP六機架熱連軋工藝，重點控制前三道次壓下量，保證軋制大壓下量形成變形帶，增加形核位置，細化晶粒；成品厚度> 7. Omm時，Fl和F2軋機壓下率分別控制在45胃丨％和40Wt%以上，F3轉換至服務模式，無負荷，其它厚度壓下率采用PSC模型設定值；軋制過程中至少保證I次高壓水粗除鱗，粗除鱗入口壓力200 240bar，出口壓力300 360bar，冷卻速度小于25°C /s,終軋溫度840 920°C，卷取溫度570 640°C，卷取溫度最佳為590 610°C。 實施例I
工藝為高爐鐵水一鐵水脫硫預處理一120噸復吹轉爐冶煉一LF精煉一2流立彎形CSP薄板坯連鑄一輥底式隧道爐均熱一TMCP六機架連軋一層流冷卻一卷取一檢驗入庫。轉爐終點成分[C]0. 034fft%, [Mn] 0. 091fft%, [P] 0. 007fft%, [S] 0. 029fft%,
0. 0603fft%o成品成分[C]0. 048fft%, [Si] :0. 348 fft%, [Mn] :1. 54fft%, [P] :0. 0076fft%, [S]0. 0032fft%,[ Nb] 0. 0504fft%，[V] :0. 0872fft%,[Alt] :0. 0260fft%，[Als] :0. 0252fft%，[Ca] 0. 0022Wt%，其余為鐵和不可避免的微量元素。CSP薄板坯連鑄中包溫度1550 1563 °C，鑄坯拉速3. 9 m/min，剪切溫度890 910。。
軋鋼工藝成品規格8. 0*1500 mm，出爐溫度1147°C，終軋溫度873°C，卷取溫度622°C，加熱時間40. 6min，冷卻速度23. 6°C /s, Fl壓下率53. 4%，F2壓下率44. 4%，延伸率25. 1%。卷板性能見下表。
權利要求
1.一種610L汽車大梁用鋼，其特征在于，其化學成分重量百分比為[C] :0. 040 O.100fft%, [Si] 0. 25 0.40Wt%，[Mn] :1.45 I. 60Wt%，[P] ( O. 018fft%, [S](O. 008fft%, [Nb] 0. 030 0. 052fft%，[V] :0. 080 O. 120fft%, [Als] :0. 015 0.035fft%, [Ca] 0. 0015 0. 0040fft%，其余為鐵和不可避免的微量元素。
2.根據權利要求I所述的一種610L汽車大梁用鋼的CSP制備方法，其工藝路線為高爐鐵水一鐵水脫硫預處理一轉爐冶煉一LF精煉一CSP薄板坯連鑄一輥底式隧道爐均熱一熱軋制一層流冷卻一卷取一檢驗入庫；其特征在于 所述轉爐冶煉中轉爐鐵水S<0. 035fft% ;冶煉過程采用全程底吹氬氣，底吹供氣強度大于O. 02 O. 05m3/ (t*min);終點鋼水溶解[O]控制在600 850ppm ;脫氧合金化用AlFe 脫氧，用； 所述LF爐精煉中鋼水在LF爐進行鋁脫氧，Nb、V微合金化和鈣處理工藝，喂線速度·為3 3. 5m/s，鈣處理后弱吹時間8min ； 所述CSP薄板坯連鑄中采用2流立彎形CSP薄板坯連鑄工藝，澆鑄工藝要求鋼包保護澆注和鋼包下渣檢測控制，連澆中包溫度為1540 1560°C，鑄坯拉速彡3. 7 m/min，擺剪前鑄坯溫度88(T920°C ； 所述輥底式隧道爐均熱中控制出爐溫度1200 1170°C，鑄坯加熱溫度最佳為1150 1165°C，保證鑄坯在爐內保溫時間，使微合金元素固溶并控制奧氏體晶粒度； 所述熱軋制中采用TMCP六機架熱連軋工藝，重點控制前三道次壓下量，保證軋制大壓下量形成變形帶，增加形核位置，細化晶粒；成品厚度> 7. Omm時，Fl和F2軋機壓下率分別控制在45胃丨％和40Wt%以上，F3轉換至服務模式，無負荷，其它厚度壓下率采用PSC模型設定值；軋制過程中至少保證I次高壓水粗除鱗，粗除鱗入口壓力200 240bar，出口壓力300 360bar，冷卻速度小于25°C /s,終軋溫度840 920°C，卷取溫度570 640°C，卷取溫度最佳為590 610°C。
全文摘要
一種610L汽車大梁用鋼，其化學成分重量百分比為[C]0.040～0.100Wt%，[Si]0.25～0.40Wt%，[Mn]1.45～1.60Wt%，[P]≤0.018Wt%，[S]≤0.008Wt%，[Nb]0.030～0.052Wt%，[V]0.080～0.120Wt%，[Als]0.015～0.035Wt%，[Ca]0.0015～0.0040Wt%，其余為鐵和不可避免的微量元素。其生產工藝路線為高爐鐵水→鐵水脫硫預處理→120噸復吹轉爐冶煉→LF精煉→2流立彎形CSP薄板坯連鑄→輥底式隧道爐均熱→TMCP六機架熱連軋→層流冷卻→卷取→檢驗入庫。本發明采用低碳、高錳、(Nb、V)復合微合金鋼的設計思路，獲得化學成分和機械性能穩定，具有高的強度、寬冷彎性能、良好的塑性和韌性等，滿足汽車大梁用鋼要求。
文檔編號C22C38/12GK102732785SQ20121019819
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月15日 優先權日2012年6月15日
發明者于金鋒, 常崇民, 杜昕, 程子健, 鄒明, 鄭躍強 申請人:甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司