专利名称：汽车桥壳用钢板的生产设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车用钢板领域，特别涉及汽车桥壳用钢板的生产设备。
背景技术：
桥壳是汽车驱动桥总成的桥体，其质量的好坏是制约汽车承载能力的关键因素。 桥壳钢经冷冲或热冲成形后，用于制作汽车车桥，起支撑和承重作用，是汽车底盘的关键部位。在汽车行驶过程中，桥壳承受繁重的载荷，因此要求桥壳钢有足够的强度和刚度。同吋， 考虑用户为了节约成本和提高表面质量，常采用冷冲压成型。因此，桥壳钢的冷成型性和高強度的匹配就显得尤为重要。对汽车桥壳而言，目前国内外均采用冲压ー焊接法生产，而使用的材料国外有专用的桥壳用微合金化钢，国内常采用16MnL代替，桥壳产品的综合性能低。近年来，随着微合金化技术和控轧控冷技术的进一步发展，普遍采用Nb、Ti微合金化方式生产汽车桥壳用钢板，如武钢的T52L，其化学成分组成按重量百分比为C 0. 06 0. 12%、Si彡0. 15%、 Mn :0. 45 0. 65%,Ti :0. 06 0. 12%,P く 0. 025%,S く 0. 025%。该钢 Ti 含量较高，对 エ艺十分敏感，产品性能波动较大；并且该钢os/ob为0.82，不利于钢板的冷成型。武钢的WL510，其化学成分及重量百分比为C 0. 07 0. 13%、Si :0. 10 0. 40%、Mn :1. 0 I. 5%, Nb く 0. 04%, P :0. 018 0. 021%, S :0. 004 0. 008%。该钢虽然冷弯 d = 0 合格，但O s/ob为0. 79 0. 83，钢板的冷成型较差；并且该钢添加较多的贵金属Nb，通过细晶强化和析出強化的方式保证钢的強度，生产成本较高。因此，在现有技术中，生产可供用户冲压成型的汽车桥壳用钢板，必须添加适量的合金元素，通过有效的冶炼连铸エ艺和控轧控冷エ艺，获得最佳的组织、力学性能指标和冷成型性能。
实用新型内容针对现有技术的相关技术问题，本实用新型的目的在于提供ー种汽车桥壳用钢板的生产设备，以使得结构新颖、并且生产出的钢板具有最佳的力学性能指标和冷成型性能。为实现上述目的，本实用新型提供一种汽车桥壳用钢板的生产设备，具有用于冶炼钢水的转炉冶炼设备；设在转炉冶炼设备下游的、对出自转炉冶炼设备的钢水进行精炼处理的炉外精炼设备；设在炉外精炼设备下游的，将炉外精炼设备精炼处理后的钢水铸成板坯的板坯连铸机；以及设在板坯连铸机下游的、将铸成的板坯轧制成钢板的轧制机，其中，炉外精炼设备包括精炼炉(例如为LF精炼炉)，以及设在精炼炉下游的向精炼炉中添加 NbFe (铌铁)的NbFe添加设备。优选地，炉外精炼设备还包括设在精炼炉上游的向精炼炉中添加钛铁的TiFe添加设备。优选地，汽车桥壳用钢板的生产设备还包括对要加入转炉冶炼设备中的铁水进行脱硫的铁水脱硫设备，其中，铁水脱硫设备设置在转炉冶炼设备的上游。[0009]优选地，汽车桥壳用钢板的生产设备还包括设在轧制机下游的、对轧制后的钢材进行切割的剪切机。优选地，板坯连铸机包括将板坯的拉速控制在I. 10±0. 20m/min的范围内的板坯
拉速控制装置。优选地，板坯连铸机还包括将中包的温度控制在1530±30°C的范围内的中包温度控制装置。另ー方面，本实用新型还提供一种汽车桥壳用钢板，其化学成分组成按重量百分比为C 0. 10 0. 18 %、Si :彡 0. 50 %、Mn :I. 20 I. 60 %、Ti :0. 010 0. 060 Nb 0.010 0. 040%,P :彡0. 025%, S :彡0. 015%，其余为Fe及不可避免的杂质。优选地，汽车桥壳用钢板的化学成分组成按重量百分比为C:0. 13%, Si
0.31%,Mn 1. 35%,Ti :0. 29%,N b :0. 014%,P :0. 018%,S :0. 005%，其余为 Fe 及不可避免的杂质。优选地，汽车桥壳用钢板的组织为铁素体和珠光体组织，并且帯状组织的级别彡2. 5级。再一方面，本实用新型还提供一种汽车桥壳用钢板的生产方法，包括如下步骤 (I)将转炉冶炼所得的满足化学成分的重量百分比为c 0. 10 0. 18%, Si 0. 50%, Mn :1. 20 I. 60 %、Ti 0. 010 0. 060 Nb 0. 010 0. 040 P ^ 0. 025 S ^ 0. 015%，其余为Fe及不可避免的杂质的钢水浇铸成220_厚的板坯，在冶炼钢水过程中，根据所要求满足的上述化学成分中的Ti、Fe、Nb的百分比，在LF精炼处理造好白渣后加 ATiFe,以及在LF精炼处理之前的转炉エ序中或者在LF精炼处理过程中加入NbFe ； (2)将板坯切割后进炉加热保温，其中加热段温度1100 1250°C，均热段温度为1150 1200°C， 加热时间> 240min，板坯上下表面温差控制在30°C以内；(3)然后，在粗轧エ序中，粗轧开轧温度1080 1120°C，精轧开轧温度910 950°C，精轧终轧温度830 870°C，精轧后三道次连续轧制，在保证板形及同板差不超标的前提下，轧制末3道压下率应不小于11%、8%、 6% ； (4)控制钢板剪切温度在150 3000C o再一方面，本实用新型还提供一种汽车桥壳用钢板的生产方法，包括如下步骤 ⑴将转炉冶炼所得的满足化学成分的重量百分比为c :0. 13%, Si :0. 31%, Mn 1. 35%, Ti :0. 29 %, Nb :0. 014%, P :0. 018%, S :0. 005%，其余为Fe及不可避免的杂质的钢水浇铸成板坯，其中，在冶炼钢水过程中，根据所要求满足的上述化学成分中的Ti、Fe、Nb 的百分比，在LF精炼处理造好白渣后加入TiFe，以及在LF精炼处理之前的转炉エ序中或者在LF精炼处理过程中加入NbFe ; (2)在1200±30°C条件下对所述板坯进行加热， 加热时间240min;(3)根据不同的成品厚度选择粗轧、精轧道次数，其中，粗轧开轧温度 1100±20°C，粗轧终轧温度970 1010°C，精轧终轧温度920±20°C ； (4)控制钢板剪切温度在 200±15°C。优选地，所述的在转炉中冶炼满足化学成分的重量百分比组成为C 0. 13%, Si
0.31%,Mn 1. 35%, Ti :0. 29%, Nb :0. 014%, P :0. 018%, S :0. 005%，其余为 Fe 及不可避免的杂质的钢水包括如下步骤(I)采用铁水预脱硫工艺；(2)转炉底全程吹氩气，控制出钢C彡0. 09% (重量百分比)、P彡0. 020% (重量百分比)；(3)采用LF精炼处理；⑷采用板坯连铸，其中，连铸采用全程保护浇铸和电磁搅拌ェ艺，ニ冷制度采用对应厚度断面的中冷水表，拉速控制在I. 10±0. 20m/min，中包温度控制在1530±30°C。相比于现有技术而言，本实用新型的有益效果在于(I)本实用新型的汽车桥壳用钢板的生产设备，包括了 LF精炼炉、NbFe添加设备，以及与LF精炼炉的添料ロ连接的TiFe添加设备，这使得本实用新型结构新颖、并且所生产的钢板具有优良的強度、韧性和焊接性，其屈服强度达到400MPa以上，抗拉强度达到 530MPa以上，延伸率达到25%以上，屈服强度o s/抗拉强度o b在0. 73 0. 79之间，具有较好的冷成型性能。(2)钢板的组织为均匀细小的铁素体和珠光体组织，铁素体晶粒度为9. 5 10. 5 级，弥散分布的细小亚晶有利于提高钢板强度和韧性；该钢钢质纯净，夹杂物较少，硫化物类夹杂和氧化铝类夹杂0 0. 5级，无硅酸盐类夹杂，球状氧化物类夹杂< I级，单颗粒球状类夹杂0 0. 5级；同吋，带状组织< 2. 5级，能有效防止引起的冲压裂纹，提高钢板的冷成型性能。(3)采用本实用新型方法生产的桥壳用钢板，加入合金元素含量较少，降低了企业的生产成本；同时，通过控轧控冷エ艺，降低了钢板的屈強比，改善了钢板的冷成型性能。
图I是本实用新型汽车桥壳用钢板的生产设备的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型汽车桥壳用钢板的化学成分设计是从以下方面考虑(I)C:是低碳钢中最经济的強化元素，碳含量过低，強度达不到要求，含量过高能降低钢的塑性和冲击韧性，恶化冷成型性能和焊接性能，所以目前汽车用钢C含量，在保证強度的前提下，有逐渐下降的趋势。因此，C含量控制在0. 10 0. 18%。(2)Mn :锰是很好的脱氧剂，利用锰的固溶強化作用可以提高钢的强度。Mn对改善钢的低温韧性十分有利，随着Mn含量的増加，钢的冷脆转变温度下降。据资料显示，相同情况下，Mn含量过高会増加钢的带状组织，影响冲压性能。因此，Mn含量控制在1. 20 1.60%。(3) Si能提高钢的強度，但对钢的塑性有不利影响，因此，结合该钢的特点，将其含量限定为Si く 0. 50%。(4)Ti与氮、氧、碳具有极强的亲和力，是ー种良好的脱氧剂和固定氮、氧的有效元素。同吋，Ti是ー种強烈的碳化物和氮化物形成元素，在钢加热中阻止奥氏体晶粒长大，在轧制过程中析出弥散细小的化合物，从而起到细化晶粒、析出強化的作用。将Ti含量限定为0. 010 0. 060%。此外，钢板在焊接的过程中，钢中的TiN和TiC粒子能显著阻止热影响区晶粒长大，从而改善钢板焊接性能。(5)Nb具有较好的细晶强化作用，改善钢板的强韧性；同吋，Nb又是贵金属元素， 会提高企业的生产成本，因此将Nb含量限定为0. 010 0. 040%。(6)P、S元素是耐磨钢中的有害元素，降低钢的冲压性能和焊接性能，应控制在较低的范围内。因此将P含量限定为≤0. 025%、将S含量限定为≤0. 015。基于以上设计，如图I所示，本实用新型汽车桥壳用钢板的生产设备包括用于冶炼钢水的转炉冶炼设备I ;设在转炉冶炼设备I下游的、对出自转炉冶炼设备I的钢水进行精炼处理的炉外精炼设备3 ;设在炉外精炼设备3下游的、将炉外精炼设备3精炼处理后的钢水铸成板坯的板坯连铸机5 ；以及设在板坯连铸机5下游的、将铸成的板坯轧制成钢板的轧制机7。而且，炉外精炼设备3包括LF精炼炉33 ；以及设在LF精炼炉33下游的向LF 精炼炉33中添加NbFe的NbFe添加设备35。图I还示出炉外精炼设备3还包括设在LF 精炼炉33上游的向LF精炼炉33中添加钛铁的钛铁添加设备31，具体地，钛铁添加设备31 与LF精炼炉33的添料ロ连接。继续參见图1，本实用新型的生产设备，还包括对要加入转炉冶炼设备3中的铁水进行脱硫的铁水脱硫设备9，铁水脱硫设备9设置在转炉冶炼设备I的上游；以及剪切机 8，剪切机8设置在轧制机7的下游，以用于对轧制后的钢材进行切割。图I中还示出了， 板坯连铸机5包括将板坯的拉速控制在I. 10±0. 20m/min的范围内的板坯拉速控制装置 51 ;以及将中包的温度控制在1530±30°C的范围内的中包温度控制装置53。应该理解，除了 LF精炼炉外，本实用新型的精炼炉还可以采用其它精炼炉。另ー方面，本实用新型提供的汽车桥壳用钢板，按照重量百分比其组成为C: 0. 10 0. 18 %、Si :彡 0. 50%, Mn :1. 20 I. 60%, Ti :0. 010 0. 060 %、Nb :0. 010
0.040%, P :彡0. 025%, S :彡0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。有利地，本实用新型的汽车桥壳用钢板，按照重量百分比其组成可以优选为C 0. 13%, Si 0. 31%, Mn
1.35%, Ti 0. 29%, Nb :0. 014%, P :0. 018%, S :0. 005%，其余为 Fe 及不可避免的杂质。本实用新型汽车桥壳用钢板的组织为均匀细小的铁素体和珠光体组织，铁素体晶粒度为9. 5 10. 5级，弥散分布的细小亚晶有利于提高钢板强度和韧性；该钢钢质纯净，夹杂物较少，硫化物类夹杂和氧化铝类夹杂0 0. 5级，无硅酸盐类夹杂，球状氧化物类夹杂 < I级，单颗粒球状类夹杂0 0. 5级；同吋，带状组织< 2. 5级，能有效防止引起的冲压裂纹，提高钢板的冷成型性能。再一方面，本实用新型还提供一种汽车桥壳用钢板的生产方法，该方法包括如下步骤(I)将转炉冶炼所得的满足按照重量百分比其组成为C 0. 10 0. 18%, Si く 0. 50%,Mn :1. 20 I. 60%,Ti :0. 010 0. 060%,Nb :0. 010 0. 040%,P .く 0. 025%, S :^0.015%,其余为Fe及不可避免的杂质的钢水浇铸成220mm厚的板坯，其中，在冶炼钢水过程中，根据前述百分中Ti、Fe、Nb的重量百分比要求，在LF精炼处理造好白渣后加入 TiFe,以及在LF精炼处理之前的转炉エ序中或者在LF精炼处理过程中加入NbFe ；(2)将浇铸成的板坯切割后进炉加热保温，其中加热段温度1100 1250°C，均热段温度为1150 1200°C，加热时间彡240min，板坯上下表面温差控制在30°C以内；(3)然后，在粗轧エ序中，粗轧开轧温度1080 1120°C，精轧开轧温度910 950°C，精轧终轧温度830 870°C，精轧后三道次连续轧制，在保证板形及同板差不超标的前提下，在保证板形及同板差不超标的前提下，轧制末3道压下率应不小于； 以及(4)控制钢板剪切温度在150 300°C。以用同一炉钢生产14mm、16mm厚的桥壳用钢板为例，所要生产桥壳用钢板其成分按照重量百分比为C 0. 13%, Si 0. 31 %、Mn :1. 35%, Ti :0. 29%, Nb :0. 014%, P 0. 018%, S :0. 005%，其余为Fe及不可避免的杂质，其生产包括如下步骤(I)浇铸成板坯的步骤，即，将转炉冶炼所得的满足上述化学成分要求的钢水浇铸成板坯，浇铸成板坯的步骤包括如下子步骤(1-1)采用铁水预脱硫エ艺，(ト2)转炉底全程吹氩气，控制出钢C彡0.09%(重量百分比)、P彡0.020% (重量百分比)，(1-3)采用LF精炼处理，根据前述百分中Ti、Fe的重量百分比要求，在LF精炼处理造好白渣后加入TiFe ；(1-4)采用板坯连铸エ艺，连铸采用全程保护浇铸和电磁搅拌エ艺，ニ冷制度采用对应厚度断面的中冷水表，拉速控制在I. 10±0. 20m/min，中包温度控制在1530±30°C， 其中，在LF精炼处理之前的转炉エ序中如果没有加入NbFe，则在LF精炼处理过程中加入 NbFe，所加入量根据前述要满足的重量百分比中Nb、Fe的重量百分比要求确定；(2)在1200±30°C条件下对板坯进行加热，加热时间240min ；(3)根据不同的成品厚度选择粗轧、精轧道次数，其中，粗轧开轧温度 1100±20°C，粗轧终轧温度970 1010°C，精轧终轧温度920±20°C ；(4)控制钢板剪切温度在200± 15°C。在用户将钢板冲压成型后，エ件变形均匀，无开裂现象，最終制得合格的エ件。在轧制后的桥壳钢板上取样进行力学性能检验和金相检验，力学性能检验结果见表1，金相检验结果见表2。表I-力学性能结果
权利要求1.一种汽车桥壳用钢板的生产设备，其特征在于，具有用于冶炼钢水的转炉冶炼设备；设在所述转炉冶炼设备下游的、对出自所述转炉冶炼设备的钢水进行精炼处理的炉外精炼设备；设在所述炉外精炼设备下游的，将所述炉外精炼设备精炼处理后的钢水铸成板坯的板坯连铸机；以及设在所述板坯连铸机下游的、将铸成的板坯轧制成钢板的轧制机，其中，所述炉外精炼设备包括精炼炉，以及设在所述精炼炉下游的、向所述精炼炉中添加铌铁的铌铁添加设备。
2.根据权利要求I所述的汽车桥壳用钢板的生产设备，其特征在于，所述炉外精炼设备还包括设在所述精炼炉上游的向所述精炼炉中添加钛铁的钛铁添加设备。
3.根据权利要求I所述的汽车桥壳用钢板的生产设备，其特征在干，还包括对要加入所述转炉冶炼设备中的铁水进行脱硫的铁水脱硫设备，其中，所述铁水脱硫设备设置在所述转炉冶炼设备的上游。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的汽车桥壳用钢板的生产设备，其特征在于，还包括设在所述轧制机下游的、对轧制后的钢材进行切割的剪切机。
5.根据权利要求4所述的汽车桥壳用钢板的生产设备，其特征在干，所述板坯连铸机包括将板坯的拉速控制在I. 10±0. 20m/min的范围内的板坯拉速控制装置。
6.根据权利要求5所述的汽车桥壳用钢板的生产设备，其特征在于，所述板坯连铸机还包括将中包的温度控制在1530 ±30°C的范围内的中包温度控制装置。
专利摘要本实用新型提供一种汽车桥壳用钢板的生产设备，具有用于冶炼钢水的转炉冶炼设备；设在转炉冶炼设备下游的、对出自转炉冶炼设备的钢水进行精炼处理的炉外精炼设备；设在炉外精炼设备下游的，将炉外精炼设备精炼处理后的钢水铸成板坯的板坯连铸机；以及设在板坯连铸机下游的、将铸成的板坯轧制成钢板的轧制机，炉外精炼设备包括精炼炉，以及设在精炼炉下游的、向精炼炉中添加铌铁的铌铁添加设备，以提供一种结构新颖的生产设备、并且用以改善所生产钢板的力学性能指标和冷成型性能。
文档编号F16S1/00GK202347075SQ201120334650
公开日2012年7月25日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者刘祖强, 卢伟同, 周昊明, 周汉全, 樊雷, 罗军, 陈吉强, 陈小龙 申请人:柳州钢铁股份有限公司