专利名称：：屈服强度在500MPa以上的汽车大梁用钢及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及汽车大梁用钢等高强度、高成型性的热轧钢板，特别是屈服强度在500Mpa以上的高强度热轧钢板及其制造方法。
背景技术：
：随着国内重型汽车工业的快速发展，汽车生产厂家对制作汽车结构件的钢材性能、品质要求也越来越高，目前采用的汽车大梁用钢，其屈服强度为355Mpa级别，抗拉强度为510Mpa级别。若采用屈服强度为500Mpa及500Mpa以上，抗拉强度为550Mpa700Mpa的新钢种B590L，则可以减少钢板厚度而载重量不变甚至有所提高，可实现减轻车辆自重、节能降耗，符合当今社会节能、环保、绿色的主题。由于重型汽车对载重要求越来越高，汽车制造企业对汽车大梁强度级别提高到500Mpa要求越来越迫切，因此研究具有高强度、高成型性的汽车大梁用钢势在必行。钢强度的提高很容易实现，但是不合理的产品设计会使强度提高的同时成型性能受到限制，本发明的难点在于保证钢的强度达到500Mpa以上同时具有优良的成型性能。在公开号为CN1011168819A，名称为《一种含钒热轧钢板及其制造方法》的专利申请中，左军等利用C、Mn、V强化元素结合热轧工艺生产出屈服强度最高为500Mpa的汽车大梁钢；在公开号为CN1974823A，名称为《汽车大梁钢的CSP生产工艺》的专利申请中，张建平等利用C、Mn强化元素结合热轧工艺生产出屈服强度最高为410Mpa的汽车大梁钢；在公开号为CN1824816A，名称为《一种加长型汽车大梁用钢及其制造方法》的专利申请中，万兰凤等利用C、Mn、Nb、V、Ti结合一定热轧工艺生产出屈服强度最高为487Mpa的汽车大梁钢。
发明内容本发明的目的在于提供一种屈服强度在500Mpa以上的高强度热轧钢板及其制造方法。主要解决现有屈服强度在500Mpa以上的高强度热轧钢板其成型性不佳的技术问题。为实现上述目的，本发明的技术方案如下—种屈服强度在500Mpa以上的汽车大梁用钢，其特征在于其化学成分重量百分比为C:0.065%0.095%、Si:0.15%以下、Mn:1.51%1.65%、P:0.020%以下、S:0.008X以下、Nb:0.050%0.060%、V:0.050%0.065%、Ti:0.015%0.025%、Alt:0.02%0.050%，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明设计各元素及范围的原理C:碳元素是影响汽车大梁钢的强韧性的主要元素，CX增加可提高强度，但降低韧性和焊接性能，本发明中将C控制在0.065%0.095%。Mn:锰是汽车大梁用低合金高强度钢的基本合金化元素。本发明中将Mn控制在1.51%1.65%，以提高屈服强度。P、S:P在汽车结构钢中容易带来偏析和恶化韧性的不利影响，P会导致钢材"冷脆"。S易与Mn形成MnS夹杂，降低钢的韧性，降低宽冷弯合格率，S会导致"热脆"。因此高3钢级汽车大梁钢中尽量降低P、S含量。本发明中P控制在《0.020%，S控制在0.008%。Nb:铌是低合金高强度汽车大梁用钢的主要微合金化元素，主要起细晶强化作用。一方面Nb能显著提高钢的再结晶温度Tnr，使热轧过程的大变形得以在低于其再结晶温度Tnr以下进行，从而获得细小的、含有大量变形带的奥氏体组织，使相变前的奥氏体组织尽量细化；另一方面在控制冷却过程中细小的Nb(C、N)在控轧控冷过程中析出，起到沉淀强化作用，提高钢的强度。本发明中Nb控制在0.051%0.060%，本发明设计的Nb及其控制范围在本发明中主要起到细晶强化和沉淀强化作用，但是本发明设计的Nb及其控制范围在本发明中对于强度的贡献还不能实现屈服强度在500Mpa以上，必须通过添加V元素以沉淀强化来实现本发明的屈服强度大于500Mpa的目的。V:钒的加入主要目的在于钢巻在合适的巻取温度下，通过VC或者(NbV)C的形式在钢中析出，达到析出强化的目的。本发明中V控制在0.051%0.065%。本发明中V控制在0.051%0.065%，本发明设计的V及其控制范围在本发明中主要起到沉淀强化作用，但是本发明设计的V及其控制范围在本发明中对于强度的贡献还不能实现屈服强度在500Mpa以上，必须通过添加Nb元素以细晶强化来实现本发明的屈服强度大于500Mpa的目的。Ti:钛在低碳微合金钢中，加入小于0.025X的Ti可细化晶粒，能提高钢的屈服强度和韧性。这种性能的改善主要与Ti能提高奥氏体再结晶温度和奥氏体粗化温度，从而提高连铸和加热过程中晶粒大小有关，同时Ti加入Nb钢中可以延长NbC的析出孕育期，使Nb-Ti复合钢中的碳化物的析出开始时间较Nb钢中晚，从而使析出物更加细小、弥散。由于Ti在高温下，能与N形成TiN高温难熔质点，因此Ti的加入还能提高焊接热影响区的晶粒度，从而改善焊接热影响区的韧性。本发明中Ti控制在0.015%0.025%。本发明设计的C及其控制范围、Mn及其控制范围、Nb及其控制范围、V及其控制范围、Ti及其控制范围，实现了屈服强度大于500Mpa的化学成分设计，要最终实现本发明的屈服强度大于500Mpa的目的还必须通过炼钢和热轧工艺来保证。屈服强度在500Mpa以上的汽车大梁用钢的制造方法，包括炼钢、连铸、加热、热连轧和巻取步骤，其特征是炼钢氧气顶底复吹转炉，出钢碳重量百分数控制在0.03%0.05%，S重量百分数控制在0.004%0.008%，P重量百分数控制在0.010%0.016%，出钢温度控制在1640°C1660°C;对转炉出来的钢水在钢包精炼炉中进行LF炉精炼进行脱硫、升温处理，精炼处理结束后温度为1580。C163(TC，钢水成分重量百分数为0.03%0.06%C、0.03%0.08%Si、l.3%1.5%Mn、0.0100.016%P、0.0030.008%S、0.04%0.05Nb、0.05%0.06%V、0.02%0.05%Alt;对LF精炼处理后的钢水进行RH真空处理，并进行成分微调，在真空处理完后喂入钙线，RH真空处理后钢水温度为158(TC1620°C，钢水成分重量百分数为0.065%0.095%C、0.03%0.07%Si、1.51%1.65%Mn、0.010%0.016%P、0.003%0.008%S、0.051%0.060%Nb、0.051%0.065%V、Ti:0.015%0.025%、0.02%0.05%Alt;连铸连铸采用整体氩气密封浇铸，钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中间包温度为1534°C1554t:，优选的中间包温度为1535°C1550°C，采用漏斗形结晶器，铸坯拉速为0.7m/min0.9m/min，优选的铸坯拉速为0.7m/min0.8m/min，出结晶器的铸坯厚度为210mm;加热铸坯送至板坯加热炉，铸坯入炉温度为80(TCIOO(TC，出炉温度为1200°C1230。C，加热时间为160Min180Min;热连轧出加热炉的铸坯经过除鳞机去除表面上形成的氧化铁皮后，进入可逆粗轧机组，粗轧出口温度控制为1025°C1055t:，优选的粗轧出口温度为103(TC105CTC，经过粗轧后的板坯随后进入热巻箱，使带钢头、尾调换，然后板坯进行七机架连轧，精轧入口温度为1015。C1045。C，优选的精轧入口温度为1020°C1040°C，精轧出口温度为810°C840°C;粗轧后中间坯厚度控制为38mm，对应成品厚度在4.Omm6.Omm，或中间坯厚度控制在45mm，对应成品厚度在6.Omm10.Omm;经轧制后板巻的厚度为4.Omm10.Omm。巻取板巻经过层流冷却后经巻取机巻取成巻，巻取温度为540°C61(TC，优选的巻取温度为554°C590°C;其冷却方式为冷却方式为前段冷却，全长冷却，其冷却速度为15°C/S35°C/S。炼钢过程措施的作用喂钙线对夹杂物变性处理技术，使夹杂物球化，均匀分布，减少其不利影响，提高钢的韧性。RH真空精炼真空冶炼，去除钢种有害气体，如H、N等，使夹杂物充分上浮，提高钢的纯净度，提高韧性及成型性能。热轧过程控制作用控制加热温度的目的在于使微合金元素充分固溶，发挥微合金元素的细化晶粒作用，提高钢的强度和韧性；控制精轧出口温度的目的在于在钢的Ar3(本发明的Ar3温度约79(TC)相变点以上但尽量靠近相变点，以充分细化相变前的晶粒，使相变后的材料具有细小的晶粒，提高钢的强度和韧性；控制冷速和巻取温度的目的在于使微合金强化元素充分析出，提高钢的强度，并由于在一定温度的保温过程，使钢的内应力充分回复，提高钢的韧性。本发明设计C及其控制范围、Mn及其控制范围、Nb及其控制范围、V及其控制范围、Ti及其控制范围，炼钢精炼处理，热轧控轧控冷，实现了屈服强度大于500Mpa的汽车大梁钢的生产。本发明的有益效果本发明与现有技术相比，其成分和性能对比见表1表1产品对比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从已公开的产品设计对比来看，本发明设计的化学元素及其范围和热轧工艺及其范围，与已公开的产品设计存在显著不同，取得的效果本发明也领先于已公开的专利申请。本发明具有如下优势1.利用各种微合金元素合理组合及合理的炼钢、热轧工艺，在传统轧机上实现屈服强度大于500Mp的高强、高成型性能的汽车大梁用钢；2.屈服强度^500Mpa，抗拉强度550Mpa700Mpa;3.断后伸长率^19%;4.冷弯性能:b=35mm，弯曲半径d=1.Oa。具体实施例方式具体实施方案1-3的化学成分见表2，产品性能见表3:表2B590L化学成分(Wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3具体制备方法及实验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注表3中l-3与表2中l-3具有对应关系。产品的成型性能见表4:表4成型性能说明<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注(1):表4中其牌号也与表2、表3对应，B590L伸长率数据是经过转换的，因B590L的断后伸长率采用是5倍试样，而X65的断后伸长率是定标距试样(50mm)。为了对比说明需要，将数据统一转换为定标距试样。从表4数据可知，B590L的屈强比低于X65、断后伸长率性能高于X65，由此说明B590L实现了强度大于500Mpa的同时成型性能非常好。权利要求一种屈服强度在500Mpa以上的汽车大梁用钢，其特征是以重量百分比计，其组成成分为C0.065％～0.095％、Si0.15％以下、Mn1.51％～1.65％、P0.020％以下、S0.008％以下、Nb0.051％～0.060％、V0.051％～0.065％、Ti0.015％～0.025％、Alt0.02％～0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.权利要求1所述的屈服强度在500Mpa以上的汽车大梁用钢的制造方法，包括炼钢、连铸、加热、热连轧和巻取步骤，其特征是炼钢氧气顶底复吹转炉，出钢碳重量百分数控制在O.03%0.05%，S重量百分数控制在0.004%0.008%，P重量百分数控制在0.010%0.016%，出钢温度控制在1640°C1660°C;对转炉出来的钢水在钢包精炼炉中进行LF炉精炼进行脱硫、升温处理，精炼处理结束后温度为1580。C1630。C，钢水成分重量百分数为0.03%0.06%6、0.03%0.08%Si、l.3%1.5%Mn、0.0100.016%P、0.0030.008%S、0.04%0.05Nb、0.05%0.06%V、0.02%0.05%Alt;对LF精炼处理后的钢水进行RH真空处理，并进行成分微调，在真空处理完后喂入钙线，RH真空处理后钢水温度为158(TC1620°C，钢水成分重量百分数为0.065%0.095%°C、0.03%0.07%Si、1.51%1.65%Mn、0.010%0.016%P、0.003%0.008%S、0.051%0.060%Nb、0.051%0.065%V、Ti:0.015%0.025%、0.02%0.05%Alt;连铸连铸采用整体氩气密封浇铸，钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中间包温度为1534°C1554°C，采用漏斗形结晶器，铸坯拉速为0.7m/min0.9m/min，出结晶器的铸坯厚度为210mm;加热铸坯送至板坯加热炉，铸坯入炉温度为80(TCIOO(TC，出炉温度为1200°C1230。C，加热时间为160Min180Min;热连轧出加热炉的铸坯经过除鳞机去除表面上形成的氧化铁皮后，进入可逆粗轧机组，粗轧出口温度控制为1025°C1055t:，经过粗轧后的板坯随后进入热巻箱，使带钢头、尾调换，然后板坯进行七机架连轧，精轧入口温度为1015°C1045t:，精轧出口温度为810°C840°C;巻取板巻经过层流冷却后经巻取机巻取成巻，巻取温度为540°C610°C。3.根据权利要求2所述汽车大梁用钢的制造方法，其特征是所述连铸步骤中，中间包温度为:1535。C155(TC，铸坯拉速为0.7m/min0.8m/min。4.根据权利要求2所述汽车大梁用钢的制造方法，其特征是所述热连轧步骤中粗轧出口温度为103(TC105(TC，粗轧后中间坯厚度控制为38mm，对应成品厚度在4.Omm6.Omm，或中间坯厚度控制在45mm，对应成品厚度在6.Omm10.Omm;精轧入口温度为1020°C1040。C，经轧制后板巻的厚度为4.Omm10.Omm。5.根据权利要求2所述汽车大梁用钢的制造方法，其特征是所述巻取步骤中其冷却方式为冷却方式为前段冷却，全长冷却，其冷却速度为15°C/S35°C/S。6.根据权利要求2所述汽车大梁用钢的制造方法，其特征是所述巻取步骤中巻取温度为554。C590°C。全文摘要本发明涉及汽车大梁用钢等高强度、高成型性的热轧钢板，特别是屈服强度在500MPa以上的高强度热轧钢板及其制造方法。主要解决现有屈服强度在500MPa以上的高强度热轧钢板其成型性不佳的技术问题。本发明的技术方案如下一种屈服强度在500MPa以上的汽车大梁用钢，其特征在于其化学成分重量百分比为C0.065％～0.095％、Si0.15％以下、Mn1.51％～1.65％、P0.020％以下、S0.008％以下、Nb0.051％～0.060％、V0.051％～0.065％、Ti0.015％～0.025％、Alt0.02％～0.050％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明主要用于汽车大梁钢。文档编号B21B1/26GK101724778SQ20081015486公开日2010年6月9日申请日期2008年10月27日优先权日2008年10月27日发明者万兰凤,卞皓,唐洪乐,殷胜,邵广丰申请人:上海梅山钢铁股份有限公司