适用于高频感应焊的汽车轴管用钢及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于高频感应焊的汽车轴管用钢，C：0.07～0.09%；Si：≤0.04%；Mn：1.7～1.9%；Ti：0.08～0.12%；Al：0.01～0.06%；P：≤0.02%；S：≤0.01%；N：≤0.008%；其余为Fe及不可避免杂质。本发明还公开了一种生产上述适用于高频感应焊的汽车轴管用钢的方法，本发明提供的一种适用于高频感应焊的汽车轴管用钢及其生产方法，采用低成本成分设计，结合冶炼、轧制、卷曲等工艺参数优化，充分发挥细晶强化、析出强化等强化效果，生产出750MPa～850MPa级汽车轴管用热轧带钢，具有良好的延伸率，强度可达750MPa～880MPa，延伸率大于18%，冷弯和焊接性能优良，适用于高频感应焊接和制管成型工艺。
【专利说明】适用于高频感应焊的汽车轴管用钢及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆用钢生产【技术领域】，特别涉及一种适用于高频感应焊的汽车轴管用钢及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。纵观我国能源短缺、道路超载及运输效率低等现状，由于环保和节能的需要，汽车轻量化已不仅成为我国汽车工业发展的当务之急，也成为世界汽车发展的潮流。特别是在重卡和专用车、半挂车行业，应用更高强度的材料可以显著的减轻整车重量，提高负载，提高车辆的使用寿命，给物流公司带来的好处是提高运输效率，大幅降低物流成本，节能减排社会效益显著。
[0003]对于汽车轴管用钢，现有技术普遍采用强度低于550MPa的传统轴管用钢或无缝钢管。为了适应汽车轻量化的要求，并提高材料的疲劳强度和抗扭矩性能，一些高强度钢铁材料在汽车轴管上开始得到应用。专利申请号200910185786.8中介绍了一种高强度半挂汽车轴管及其生产方法，钢管的合金成分及含量百分比为:C:0.23~0.28，S1:0.15~0.30，Mn:1.30 ~1.45，P ≥ 0.030，S ≥ 0.035，Al ( 0.01，Cu ( 0.025，Ni ( 0.25，Cr ( 0.25, Mo ( 0.15，余量为铁；生产工艺为原料经制钢坯、穿孔、轧管、及热定径。
[0004]目前在汽车轴管用钢的原材料及其生产技术方面，现有生产技术有以下几方面不足:
[0005](I)强度级别仍有提高的空间，抗拉强度大于750MPa的高强度材料同样适用于制造汽车轴管，并具有更高的疲劳强度及抗扭矩性能。
[0006](2)高频感应焊接方式生产的汽车轴管，压扁和扩径性能有待提高，要求材料在高强度的同时具有良好的塑性变形能力，这就要求提高材料延伸率及控制材料的屈强比。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高现有汽车轴管用钢的强度、抗扭矩性能、疲劳性能及延伸率，同时还能降低现有汽车轴管用钢屈强比的适用于高频感应焊的汽车轴管用钢及其生产方法。
[0008]本发明的一个方面，提供了一种适用于高频感应焊的汽车轴管用钢，C:0.07~0.09% ；Si: ( 0.04% ；Mn:1.7 ~1.9% ；T1:0.08 ~0.12% ；A1:0.01 ~0.06% ；P: ^ 0.02% ；
S .( 0.01% ；N .( 0.008% ;其余为Fe及不可避免杂质。
[0009]本发明的另一个方面，提供了一种生产上述适用于高频感应焊的汽车轴管用钢的方法，包括:
[0010]将铁水经转炉或电炉冶炼获得半钢水；
[0011]将半钢水通过LF精炼或RH真空处理后，进行连铸获得板坯；
[0012]将所述板坯进行加热，加热温度控制在1260~1300°C，保温时间大于180分钟，再将加热后的板坯经过粗轧、精轧获得热轧板，精轧入口温度为1050°C~1100°C，终轧温度为860~900°C，然后将所述热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成成品。
[0013]进一步地，所述热轧板采用前段冷却模式进行层流冷却，目标卷取温度为610°C~640。。。
[0014]进一步地，所述板坯的化学成分按重量百分比为:C:0.07~0.09% ；Si:≤0.04% ；Mn:1.7 ~1.9% ；T1:0.08 ~0.12% ；A1:0.01 ~0.06% ；P:≤ 0.02% ；S:≤ 0.01% ；N:(0.008% ;其余为Fe及不可避免杂质。
[0015]本发明提供的一种适用于高频感应焊的汽车轴管用钢及其生产方法，采用低成本成分设计，结合冶炼、轧制、卷曲等工艺参数优化，充分发挥细晶强化、析出强化等强化效果，生产出750MPa~850MPa级汽车轴管用热轧带钢，具有良好的延伸率，强度可达750MPa~880MPa，延伸率大于18%，冷弯和焊接性能优良，适用于高频感应焊接和制管成型工艺，可用于生产汽车轴管，有效实现材料厚度的减薄，在保证车辆安全的前提下可有效实现轻量化，具有合金成本低，轧制工艺过程易于实现的特点。
【具体实施方式】
[0016]本发明实施例提供的一种适用于高频感应焊的汽车轴管用钢，其化学成分按重量百分比为:C:0.07 ~0.09% ；S1:≤ 0.04% ；Mn:1.7 ~1.9% ；T1:0.08 ~0.12% ；A1:0.01 ~0.06% ；P ：≤ 0.02% ；S 0.01% ；N：≤0.008% ;其余为 Fe 及不可避免杂质。
[0017]本发明实施例提供的一种生产上述适用于高频感应焊的汽车轴管用钢的方法，具体包括以下步骤:
[0018]步骤S1:将铁水经转炉或电炉冶炼获得半钢水；
[0019]步骤S2:将半钢水通过LF精炼或RH真空处理后，进行连铸获得板坯，板坯的化学成分按重量百分比为:c:0.07 ~0.09% ；S1:≤ 0.04% ；Mn:1.7 ~1.9% ；T1:0.08 ~0.12% ；Al:0.01 ~0.06% ；P:≤ 0.02% ；S S 0.01% ；N S 0.008% ;其余为 Fe 及不可避免杂质。
[0020]步骤S3、将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷。
[0021]其中，步骤S3将板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷包括以下步骤:
[0022]步骤S31、将板坯进行加热，加热温度为1260~1300°C ；
[0023]步骤S32:将板坯经过定宽压力机获得所需要的板坯宽度、再经过二辊粗轧、四辊粗轧获得中间坯。
[0024]步骤S33:在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性，保温时间大于保温时间控制在180分钟。
[0025]步骤S34:将中间坯经过精轧机组获得热轧板。精轧入口温度控制在1050°C~1100°C，终轧温度控制在860~900°C ；。
[0026]步骤S35:将热轧板经层流冷却后通过卷取机卷取成热轧卷。层流冷却采用前段冷却模式，目标卷取温度为610°C~640°C。
[0027]本发明主要合金元素作用和限定范围如下:
[0028]碳:碳是提高材料强度最经济有效的元素，也是TiC析出强化所需元素，但C含量过高易导致塑性和可焊性下降。对于生产汽车轴管用钢，考虑到用户成型方式为高频感应焊，本发明采用的碳含量设定范围为0.07%~0.09%。
[0029]硅:硅为固溶强化元素，但添加过高硅会对材料的塑性产生负面影响，同时降低Si有益于避免出现表面红色氧化铁皮，由于部分汽车厂在轴管使用中并不进行表面处理，因此应保证原钢板表面无氧化铁皮。因此，本发明添加硅含量为< 0.04%。
[0030]锰:锰具有固溶强化作用，同时可提高材料淬透性，是提高材料强度重要元素之一，但锰含量添加过高容易产生偏析并会降低材料韧性，恶化性能。对于汽车轴管用钢应保证不出现严重中心偏析，避免后续使用中开裂，因此将Mn上限设定为1.9%，本发明添加锰含量为1.70%~1.90%。
[0031]硫和磷:硫和磷元素过高会对材料韧性和塑性有不利影响。本发明限定了硫含量应控制在0.01%以内，磷含量应控制在0.02%以内。
[0032]铝:铝为脱氧元素，同时具有一定的晶粒细化效果。本发明限定了铝含量为
0.01% ~0.06%O
[0033]钛:充分利用Ti的析出强化效果提高强度。本发明添加0.08%~0.12%的Ti配合合适的生产工艺，得到大量细小弥散分布的TiC的析出物，在保持材料具有良好塑韧性的同时，大幅提高了强度水平。但析出强化对材料屈服强度的贡献大于抗拉强度，易于使钢的屈强比上升，因此，本专利限定Ti的上限不超过0.12%。
[0034]氮:氮含量过高会严重恶化材料的塑性和韧性，特别是对于Ti微合金化高强钢，由于N与Ti在高温下结合生产较大尺寸的TiN，影响材料的韧性和疲劳性能。因此，本发明限定氮含量应小于0.008%。
[0035]本发明采用了一种低合金成本成分体系:较低的碳、锰含量,不添加Nb、Mo、N1、CiuCr等贵重合金元素，充分利用Ti的析出强化效果，结合合适的控轧控冷工艺得到细小、均匀的铁素体晶粒，从而使得材料具有良好的强韧性匹配，本发明采用的成分体系碳当量均控制在0.40以内，冷裂纹敏感指数控制在0.20%以内，材料具有良好的焊接性能，适用于轴管制造过程的高频感应焊。
[0036]本发明采用的生产工艺控制要点为，冶炼过程严格控制P、S、N含量，保证铸坯质量。轧制过程严格控制各控轧控冷工艺参数。
[0037]本发明采用的加热温度为1260°C~1300°C，保温时间大于180分钟，采用较高的加热温度的目的在于保证奥氏体均匀化及合金元素如铸坯中形成的Ti的化合物溶解的更加充分；本发明的相关试验表明，当加热温度低于1250°C时，TiC不能完全回溶，降低最终材料的强度；
[0038]采用两阶段控制轧制，精轧过程需按照成品厚度规格严格控制精轧入口温度为1050°C~1100°C，终轧温度为860~900°C ;较高的轧制温度有利于得到良好的在线板形，同时轧制温度的提高，将减小热连轧带钢的各项异性，减小材料的横纵向性能差异。
[0039]钢带出精轧后采用前段冷却模式进行层流冷却，一方面有利于加强相变后的组织强化，另一方面有利于增强析出强化效果，得到更多铁素体中的细小析出产物，从而有效提高材料强度。本发明采用的目标卷取温度为610°C~640°C，采用较高的卷取温度是得到良好屈服强度和抗拉强度匹配的关键，有利于控制材料的屈强比低于0.90%。
[0040]本发明实施例提供的一种适用于高频感应焊的汽车轴管用钢及其生产方法，采用低成本成分设计，结合冶炼、轧制、卷曲等工艺参数优化，充分发挥细晶强化、析出强化等强化效果，生产出750MPa~850MPa级汽车轴管用热轧带钢，具有良好的延伸率，强度可达750MPa~880MPa，延伸率大于18%，冷弯和焊接性能优良，适用于高频感应焊接和制管成型工艺，可用于生产汽车轴管，有效实现材料厚度的减薄，在保证车辆安全的前提下可有效实现轻量化，具有合金成本低，轧制工艺过程易于实现的特点。
[0041]下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明:
[0042]本发明实施例采用220吨转炉冶炼，1580热连轧生产线进行轧制。
[0043]实施例1:
[0044]将220吨转炉中冶炼并经炉外精炼的钢水连铸成铸坯，其重量百分比为C:0.07%、Si:0.03%,Mn:1.75%,P:0.012%、S:0.003%, Al:0.041%、Ti:0.09%,N:0.004%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。铸还厚度为230mm。
[0045]在1580热连轧生产线进行轧制，加热温度为1260°C，精轧入口温度为1060°C，终轧温度为860°C,目标厚度为6mm,轧后经层流冷却冷至目标卷取温度640°C,卷取后空冷至室温。
[0046]按照以上方法生产的高强钢屈服强度Rel为670MPa，抗拉强度为750MPa，延伸率为22%，冷弯D = 1.5a表面无裂纹。
[0047]实施例2:
[0048]将2 2O吨转炉中冶炼并经炉外精炼的钢水连铸成铸坯，其重量百分比为C:`0.075%、Si:0.001%、Mn:1.80%、P:0.002%、S:0.001%、Al:0.041%、Ti:0.10%、N:0.004%，其余为Fe和不可避免的杂质。铸坯厚度为230mm。
[0049]在1580热连轧生产线进行轧制，加热温度为1270°C，精轧入口温度为1070°C，终轧温度为880°C,目标厚度为5mm,轧后经层流冷却冷至目标卷取温度620°C,卷取后空冷至室温。
[0050]按照以上方法生产的高强钢屈服强度Rel为715MPa，抗拉强度为800MPa，延伸率为20%，冷弯D = 1.5a表面无裂纹。
[0051]实施例3:
[0052]将220吨转炉中冶炼并经炉外精炼的钢水连铸成铸坯，其重量百分比为C:
0.082%、Si:0.0003%、Mn:1.82%、P:0.0025%、S:0.0013%、Al:0.051%、Ti:0.085%、N:
0.0004%，其余为Fe和不可避免的杂质。铸坯厚度为230mm。
[0053]在1580热连轧生产线进行轧制，加热温度为1290°C，精轧入口温度为1080°C，终轧温度为890°C,目标厚度为4mm,轧后经层流冷却冷至目标卷取温度610°C,卷取后空冷至室温。
[0054]按照以上方法生产的高强钢屈服强度Rel为725MPa，抗拉强度为810MPa，延伸率为20%，冷弯D = 1.5a表面无裂纹。
[0055]实施例4:
[0056]将220吨转炉中冶炼并经炉外精炼的钢水连铸成铸坯，其重量百分比为C:0.09%、Si:0.04%,Mn:1.85%,P:0.013%、S:0.002%, Al:0.044%、Ti:0.11%,N:0.004%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。铸还厚度为230mm。
[0057]在1580热连轧生产线进行轧制，加热温度为1265°C，精轧入口温度为1065°C，终轧温度为865°C，目标厚度为6mm，轧后经层流冷却冷至目标卷取温度640°C。
[0058]按照以上方法生产的高强钢屈服强度Rel为715MPa，抗拉强度为795MPa，延伸率为22%，冷弯D = 1.5a表面无裂纹。
[0059]实施例5:
[0060]将220吨转炉中冶炼并经炉外精炼的钢水连铸成铸坯，其重量百分比与实施例4相同。铸坯厚度为230mm。
[0061]在1580热连轧生产线进行轧制，加热温度为1270°C，精轧入口温度为1070°C，终轧温度为870°C，目标厚度为5_，轧后经层流冷却冷至目标卷取温度630°C。
[0062]按照以上方法生产的高强钢屈服强度Rel为745MPa，抗拉强度为830MPa，延伸率为21.5%，冷弯D = 1.5a表面无裂纹。
[0063]实施例6:
[0064]将220吨转炉中冶炼并经炉外精炼的钢水连铸成铸坯，其重量百分比与实施例4相同。铸坯厚度为230mm。
[0065]在1580热连轧生产线进行轧制，加热温度为1290°C，精轧入口温度为1090°C，终轧温度为895°C，目标厚度为4_，轧后经层流冷却冷至目标卷取温度620°C。
[0066]按照以上方法生产的高强钢屈服强度Rel为760MPa，抗拉强度为850MPa，延伸率为21%，冷弯D = 1.5a表面无裂纹。
[0067]实施例7:
[0068]将22O吨转炉中冶炼并经炉外精炼的钢水连铸成铸坯，其重量百分比为C:
0.085%, Si:0.03%,Mn:1.80%,P:0.013%, S:0.002%,Al:0.044%,Ti:0.10%,N:0.004%，其余为Fe和不可避免的杂质。铸坯厚度为230mm。
[0069]在1580热连轧生产线进行轧制，加热温度为1280°C，精轧入口温度为1075°C，终轧温度为860°C，目标厚度为7_，轧后经层流冷却冷至目标卷取温度630°C。
[0070]按照以上方法生产的高强钢屈服强度Rel为700MPa，抗拉强度为780MPa，延伸率为21%，冷弯D = 1.5a表面无裂纹。
[0071]实施例8:
[0072]将220吨转炉中冶炼并经炉外精炼的钢水连铸成铸坯，其重量百分比与实施例7相同。铸坯厚度为230mm。
[0073]在1580热连轧生产线进行轧制，加热温度为1300°C，精轧入口温度为1100°C，终轧温度为900°C，目标厚度为3_，轧后经层流冷却冷至目标卷取温度620°C。
[0074]按照以上方法生产的高强钢屈服强度Rel为755MPa，抗拉强度为845MPa，延伸率为20%，冷弯D = 1.5a表面无裂纹。
[0075]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种适用于高频感应焊的汽车轴管用钢，其特征在于，包括:
C:0.07 ~0.09% ；Si..( 0.04% ；Mn:1.7 ~1.9% ；T1:0.08 ~0.12% ；A1:0.01 ~0.06% ；P 0.02% ；S 0.01% ；N 0.008% ;其余为 Fe 及不可避免杂质。
2.—种生产如权利要求1所述的一种适用于高频感应焊的汽车轴管用钢的方法，其特征在于，包括: 将铁水经转炉或电炉冶炼获得半钢水； 将半钢水通过LF精炼或RH真空处理后，进行连铸获得板坯； 将所述板坯进行加热，加热温度控制在1260~1300°C，保温时间大于180分钟，再将加热后的板坯经过粗轧、精轧获得热轧板，精轧入口温度为1050°C~1100°C，终轧温度为860~900°C，然后将所述热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成成品。
3.如权利要求2所述的适用于高频感应焊的汽车轴管用钢的生产方法，其特征在于: 所述热轧板采用前段冷却模式进行层流冷却，目标卷取温度为610°C~640°C。
4.如权利要求2所述的适用于高频感应焊的汽车轴管用钢的生产方法，其特征在于: 所述板坯的化学成分按重量百分比为:C:0.07~0.09% ；Si .( 0.04% ；Mn:1.7~1.9% ；Ti:0.08 ~0.12% ；A1:0.01 ~0.06% ；P 0.02% ;S:≤ 0.01% ；N:≤ 0.008% ;其余为Fe及不可避免杂质。
【文档编号】C22C38/14GK103484763SQ201310412944
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】潘辉, 朱国森, 周娜, 李飞, 王伦 申请人:首钢总公司