| 专利名称： | 一种420MPa级汽车大梁用镀层钢及生产方法 | ||
| 专利名称(英文)： | 420 MPa coating steel for automobile beam and production method thereof | ||
| 专利号： | CN201510545093.0 | 申请时间： | 20150831 |
| 公开号： | CN105088066A | 公开时间： | 20151125 |
| 申请人： | 武汉钢铁（集团）公司 | ||
| 申请地址： | 430080 湖北省武汉市武昌区友谊大道999号 | ||
| 发明人： | 刘斌; 王孟; 贺啸秋; 赵江涛; 刘永前; 王立新; 杨海林; 彭涛 | ||
| 分类号： | C22C38/12; C21D8/02 | 主分类号： | C22C38/12 |
| 代理机构： | 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 | 代理人： | 段姣姣 |
| 摘要： | 一种420MPa级汽车大梁用镀层钢，其化学成分及wt%为：C：0.06~0.09%，Si≤0.025%，Mn：0.80~1.00%，P≤0.015%，S≤0.008%，Als：0.020~0.060%，Nb：0.015~0.025%；生产步骤：经转炉冶炼后进入氩站吹氩；出钢并连铸成坯后对铸坯加热；分段热轧；采用变速度冷却方式进行层流冷却；卷取；精整及后工序。本发明在较低的合金成分设计下，采用变速度冷却及分段冷却，在保证钢板的力学性能的前提下，所生产的镀层用大梁钢其具有优良的表面质量和可镀性，可直接进行热镀锌生产，钢板表面精美耐用。 | ||
| 摘要(英文)： | 420 MPa coating steel for an automobile beam comprises, by weight, 0.06%-0.09% of C, 0.025% or less of Si, 0.80%-1.00% of Mn, 0.015% or less of P, 0.008% or less of S, 0.020%-0.060% of Als, and 0.015%-0.025% of Nb. A production method comprises the steps that all the raw materials enter a converter to be smelted and then enter an argon station for argon blowing; steel is tapped and subjected to continuous casting to form blanks, and the casting blanks are heated; segmented hot rolling is conducted; laminar cooling is conducted at a variable speed; reeling is conducted; and finishing and subsequent processes are carried out. According to the 420 MPa coating steel for the automobile beam and the production method thereof, under the design of low alloy components, variable speed cooling and segmented cooling are adopted, on the premise of guaranteeing the mechanical property of a steel plate, the produced beam steel for coating has excellent surface quality and platability, the steel can be directly used for hot galvanizing production, and the surface of the steel plate is exquisite and durable. | ||
1.一种420MPa级汽车大梁用镀层钢，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.06~0.09%，Si≤0.025%，Mn：0.80~1.00%，P≤0.015%，S≤0.008%，Als：0.020~0.060%，Nb：0.015~0.025%，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种420MPa级汽车大梁用镀层钢，其特征在于：Si的重量百分比含量不超过0.012%。
3.如权利要求1所述的一种420MPa级汽车大梁用镀层钢，其特征在于：Nb的重量百分比含量在0.015~0.021%。
4.生产一种420MPa级汽车大梁用镀层钢的方法，其步骤： 1）经转炉冶炼后进入氩站吹氩，并常规加铝线脱氧及成分调整；控制吹氩时间：底吹不低于4min，顶吹不低于5min； 2）经出钢并连铸成坯后对铸坯加热，其加热温度控制在1260~1295℃，加热时30~40min； 3）进行分段热轧，并控制粗轧结束温度在1070~1100℃，控制精轧终轧温度在860~890℃； 4）采用变速度冷却方式进行层流冷却，即：先在冷却速度为100~120℃/秒下冷却至690~745℃，再按照5~10℃/秒的冷却速度冷却至卷取温度； 5）进行卷取，控制卷取温度在610~630℃； 6）进行精整及后工序。
1.一种420MPa级汽车大梁用镀层钢，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.06~0.09%，Si≤0.025%，Mn：0.80~1.00%，P≤0.015%，S≤0.008%，Als：0.020~0.060%，Nb：0.015~0.025%，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种420MPa级汽车大梁用镀层钢，其特征在于：Si的重量百分比含量不超过0.012%。
3.如权利要求1所述的一种420MPa级汽车大梁用镀层钢，其特征在于：Nb的重量百分比含量在0.015~0.021%。
4.生产一种420MPa级汽车大梁用镀层钢的方法，其步骤： 1）经转炉冶炼后进入氩站吹氩，并常规加铝线脱氧及成分调整；控制吹氩时间：底吹不低于4min，顶吹不低于5min； 2）经出钢并连铸成坯后对铸坯加热，其加热温度控制在1260~1295℃，加热时30~40min； 3）进行分段热轧，并控制粗轧结束温度在1070~1100℃，控制精轧终轧温度在860~890℃； 4）采用变速度冷却方式进行层流冷却，即：先在冷却速度为100~120℃/秒下冷却至690~745℃，再按照5~10℃/秒的冷却速度冷却至卷取温度； 5）进行卷取，控制卷取温度在610~630℃； 6）进行精整及后工序。
翻译：技术领域
本发明涉及一种汽车用钢及生产方法，具体地属于一种420MPa级热轧结构用镀层钢及生产方法。
背景技术
镀层用热轧钢在对于表面质量要求较高的汽车大梁得到广泛应用。热镀锌钢板表面具有镀层光亮、色泽均匀，良好的耐久性和美观性的特点；同时，汽车大梁等零件还要求钢材有良好的抗凹性，及应具有高屈强比。
目前，就其汽车大梁钢仍在Q345、Q235等级别钢种，再在此类钢种表面热镀锌层。由于汽车工业的不断发展，其已不能满足制造高强度汽车结构件及其表面热镀锌的要求。为此，钢铁行业厂商均在积极开展有关方面的研究及开发工作。
现有技术中，对于钢板的冷却均采用一个较低或常规的稳定冷却速度冷却到要求的温度，经本申请人的大量分析研究，采用此冷却方式生产的钢板，为达到规定的强度和组织，往往需要添加较多的合金元素，生产成本较高。
经初步检索，中国专利申请号为CN201310064053.5的文献，公开了一种400MPa级以上镀锌高强结构钢，其组分及含量为：C：0.06-0.10%，Mn：0.4-1.0%，Si：0.10-0.30%，P≤0.015%，S≤0.015%，Als：0.02-0.05%，Nb：0.01-0.05%，余量为Fe。该文献虽然通过采用添加微量的Nb元素达到提高强度的目的，从而减少C、Si、Mn元素的加入量，提高了焊接性能，改善了钢材的脆性，提高了延伸性能。但其存在：一是由于其将Si作为有效元素，且含量高，这会使钢坯在加热过程中容易产生大量的Si的氧化物，而严重影响钢板表面质量。同时钢中的Si含量高还会在后续热镀锌时，生成疏松的ζ合金相，导致镀层出现附着力下降的问题，使镀锌后的表面质量进一步恶化，而导致合格率下降，更主要是不能满足汽车生产厂商的更高要求。另一方面，其在冷却阶段采用的是先缓冷后在10～30℃/秒的冷却速度冷却到设定温度，容易造成钢材组织分布不均匀，从而影响钢板性能的稳定性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种具有优良镀层附着力，镀锌后的钢板表面质量更加优良的前提下，通过采用轧后超快速分段冷却工艺，能保证屈服强度≥420MPa、抗拉强度480-620MPa，延伸率能够达到A≥21%，180°横向弯曲试验D=0.5a合格，屈强比达到0.85以上的420MPa级汽车大梁用镀层钢及生产方法。
实现上述目的的措施：
一种420MPa级汽车大梁用镀层钢，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.06~0.09%，Si≤0.025%，Mn：0.80~1.00%，P≤0.015%，S≤0.008%，Als：0.020~0.060%，Nb：0.015~0.025%，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地：Si的重量百分比含量不超过0.012%。
优选地：Nb的重量百分比含量在0.015~0.021%。
生产一种420MPa级汽车大梁用镀层钢的方法，其步骤：
1）经转炉冶炼后进入氩站吹氩，并常规加铝线脱氧及成分调整；控制吹氩时间：底吹不低于4min，顶吹不低于5min；
2）经出钢并连铸成坯后对铸坯加热，其加热温度控制在1260~1295℃，加热时30~40min；
3）进行分段热轧，并控制粗轧结束温度在1070~1100℃，控制精轧终轧温度在860~890℃；
4）采用变速度冷却方式进行层流冷却，即：先在冷却速度为100~120℃/秒下冷却至690~745℃，再按照5~10℃/秒的冷却速度冷却至卷取温度；
5）进行卷取，控制卷取温度在610~630℃；
6）进行精整及后工序。
本发明中各组分及主要工艺的作用及控制的理由：
碳：碳是廉价的固溶强化元素。根据本钢种的应用范围，主要用于加工镀层用大梁、送变电塔等零件，需要进行一定程度的冲压变形加工，因此要求材料在满足强度要求的同时，具有良好的冷成形性能。如果其含量小于0.06%，则不能满足材料强度的要求；如果其含量大于0.09%，则不能满足材料的良好成形性能。所以，将其含量限定在0.06～0.09%范围。
硅：硅是廉价而有效的钢液脱氧元素，也可以起到提高钢材强度的作用，但在本发明中是作为有害元素加以控制的。应该是越低越好。这是因为硅在本发明中会恶化热轧钢板的表面质量，同时在后续镀锌过程中使表面发黑，影响其可镀锌性。因此对于硅含量进行了严格控制，将其含量限定在0.025%以下。优选地：Si的重量百分比含量不超过0.012%。
锰：锰是提高强度和韧性最有效的元素。如果其含量小于0.80%，则不能满足材料强度要求；但是添加多量的锰，会导致增加钢的淬透性，由于焊接硬化层的出现而使裂纹敏感性增高，且增加钢材的合金成本。鉴于此，将其上限定为1.00%，所以，将其含量限定在0.80～1.00%范围。
磷：为了避免材料的焊接性能、冲压成形性能、韧性、二次加工性能发生恶化，设定其含量上限为0.015%。所以将其含量控制在0.015%以下。
硫：硫是非常有害的元素。钢中的硫常以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂对钢的冲击韧性是十分不利的，并造成性能的各向异性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越好。基于对钢板冲压成形工艺和制造成本的考虑，拟将钢中硫含量控制在0.008%以下。
铝：铝是为了脱氧而添加的，当Als含量不足0.020%时，不能发挥其效果；另一方面，由于添加多量的铝容易形成氧化铝团块，所以，规定Als上限为0.060%。因此，Als含量限定在0.020～0.060%范围。
铌：铌主要通过细化晶粒和沉淀析出强化来提高钢的强度，是强烈的碳、氮化合物形成元素，在钢中主要以Nb(C、N)形式存在，阻止奥氏体晶粒的长大，最终使铁素体晶粒尺寸变小，细化组织。当其含量低于0.015%时，不能满足材料高强度的要求；而加入的铌高于0.025%时，已能满足其强度与成型性能的要求，若再添加，合金成本会显著上升。所以，根据钢种的性能目标要求，将其含量限定在0.015～0.025%范围。优选地：Nb的重量百分比含量在0.015~0.021%。
为提高钢材的表面质量，保证材料的可镀锌性，本发明采用了铸坯高温快烧工艺来进行铸坯加热，是关键工序之一。本发明采取1260~1295℃加热温度是保证钢坯中的合金元素完全溶解的最低温度，同时减少铸坯加热时间，将其控制在30~40min是为了减少钢坯的炉内氧化时间，减少钢坯表面的氧化铁皮，提高表面质量。
关于进行分段轧制，并控制粗轧结束温度在1070~1100℃，控制精轧终轧温度在860~890℃。
本发明之所以采用变速冷却进行层流冷却，即首先在超快冷段按照冷却速度为100~120℃/秒进行前端强冷，再按照冷却速度5~10℃/秒冷却至卷取温度610~630℃，是经大量试验分析后，这种冷却方式能够在较低的合金成分设计下，使钢板达到相应强度要求。采用分段冷却方式，不仅能保证在钢材的再结晶晶粒还未开始长大时及时进行冷却，避免粗大组织的产生，以获得细小的金相组织，增加晶界数量，提高材料的屈强比，并有利于得到均匀的金相组织，使碳化物等析出物能够均匀弥散分布在钢基中，保证材料具备良好的成型性能。
本发明与现有技术相比，在较低的合金成分设计下，所生产的镀层用大梁钢其具有优良的表面质量和可镀性，可直接进行热镀锌生产，满足后续热镀锌工序对钢板表面质量的要求，同时钢板具有屈服强度ReL≥420MPa，抗拉强度Rm:480-620MPa，伸长率A≥21%的同时，180°横向弯曲试验D=0.5a合格，能进行直接热镀锌，外观精美耐用，具有良好的表面质量。
附图说明
附图为本发明金相组织图。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例的取值列表；
表2为本发明各实施例的主要工艺参数列表；
表3为本发明各实施例性能检测情况列表。
本发明各实施例按照以下步骤生产：
1）经转炉冶炼后进入氩站吹氩，并常规加铝线脱氧及成分调整；控制吹氩时间：底吹不低于4min，顶吹不低于5min；
2）经出钢并连铸成坯后对铸坯加热，其加热温度控制在1260~1295℃，加热时30~40min；
3）进行分段热轧，并控制粗轧结束温度在1070~1100℃，控制精轧终轧温度在860~890℃；
4）采用变速度冷却方式进行层流冷却，即：先在冷却速度为100~120℃/秒下冷却至690~745℃，再按照5~10℃/秒的冷却速度冷却至卷取温度；
5）进行卷取，控制卷取温度在610~630℃；
6）进行精整及后工序。
表1本发明各实施例及对比例的成分取值列表（wt%）
表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表
表3本发明各实施例及对比例力学性能检验结果列表
从表3中可分析出，本发明对Si元素进行了严格的限制，使钢板获得良好的镀层附着力的前提下，采用轧后超快冷分段冷却工艺，获得了与对比例相近的力学性能，同时具有更好的表面质量。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。
