一种高强度座椅滑轨用钢及其基于薄带铸轧生产的方法与流程

本发明属于钢铁生产技术领域，特别涉及一种高强度座椅滑轨用钢及其基于薄带铸轧生产的方法。

背景技术：

近年来在汽车领域，采用高强度薄钢板应用于车身骨架结构件和安全件等，推动轻量化与节能降耗，产生了显著的经济效益及社会效益。汽车座椅作为乘员和车身连接的部分，其质量及安全性是衡量汽车性能的重要指标。座椅的前后调节依靠安装在座椅下面的滑轨总成来完成，座椅滑轨的质量直接关系到驾驶员的安全，具有非常严格的安全指标，加工难度大、技术要求高，是座椅部件中质量要求最复杂的构件之一。

首先，座椅滑轨对原料钢材力学性能的要求高。服役过程中确保安全不允许变形，需要具备良好的刚性和抗变形能力，因此要选用具有高强度、高屈强比的材料。汽车座椅滑轨生产时采用高速冲压成型，若钢材中存在大尺寸夹杂物或析出物，在加工时极易导致开裂。尤其是钢水中添加ti时，凝固过程中析出尺寸粗大的含ti的碳氮化物颗粒，粗大颗粒的存在导致高速冲压时易开裂，影响材料的成型性能，使用中存在安全隐患，因此座椅滑轨材料对ti含量的要求比较严格。为保证冲压成型后的零件精度，要求钢材原料卷的头、中、尾力学性能要均匀，且纵向、横向、45°方向性能要相对一致，不能出现明显的各向异性。此外，滑轨制造属于精密制造产业，为避免在受到正压力及侧拉时发生卡死或难以控制等功能失效现象，与汽车上一般的冲压零件相比，滑轨对原料钢板的厚度精度要求更为严格。

综合以上要求，用于制造滑轨材料的钢板，要求具有高强度、高屈强比、较高的塑性及成型性，以及良好的性能均匀性及各向同性、同时厚度精度要求较高，因而座椅滑轨用钢生产难度非常大。目前常规的热连轧产线的产品性能及尺寸精度难以实现，采用热轧+酸洗+冷轧+退火工艺生产的冷轧高强钢又存在生产流程长、工序多、能耗高、环境负荷大等问题，成本也相对较高。

薄带铸轧是一种新型的薄带钢生产方法，是将快速凝固与轧制变形融为一体的短流程、近终型加工工艺，与传统热连轧工艺相比，省去了加热炉、多道次粗轧等工序，多机架精轧也精简为只有一个机架，工艺流程大大缩短。

为了提供性能更优的产品，同时减少生产流程实现节能环保及降低生产成本，本发明提出了一种基于薄带铸轧的高强度座椅滑轨用钢制造方法。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提供了一种基于薄带铸轧的高强度座椅滑轨用钢制造方法，以解决常规的热连轧产线的产品性能及尺寸精度难以实现，采用热轧+酸洗+冷轧+退火工艺生产的冷轧高强钢生产流程长、工序多、能耗高、环境负荷大等问题，降低生产成本，同时材料性能更适宜用于制造座椅滑轨。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案。

根据本发明的一个方面，提出了一种基于薄带铸轧生产高强度座椅滑轨用钢的方法，包括如下步骤：

（1）冶炼获得钢水，其中钢水按照如下化学成分及质量分数配料：c：0.01-0.05%，mn：0.8-1.6%，si：0.1-0.5%，cr：0.1-0.4%，nb：0.04-0.08%，v：0.02-0.06%，al：≤0.003%，p：≤0.02%，s：≤0.005%，余量为fe及不可避免的杂质元素；

（2）将步骤（1）获得的钢水进行薄带连铸，获得铸带；

（3）将步骤（2）获得的铸带经过一道次热轧成薄带，热轧的压下率为10%-40%，出口温度为780-950°c；

（4）将步骤（3）获得的薄带经气雾冷却系统冷却至450-580°c，卷取后吊放至垛位空冷至室温，卷取温度350-480°c；

（5）将步骤（4）获得的热轧卷在连续退火酸洗线上开卷，退火炉的均热段温度为600-720°c；

（6）带钢出退火炉后进入酸洗段，酸洗后涂油卷取打包。

根据本发明的基于薄带铸轧生产高强度座椅滑轨用钢的方法，优选地，采用转炉炼钢或电炉炼钢，vd真空脱碳脱氧，lf精炼，得到成分合格钢水。

根据本发明的基于薄带铸轧生产高强度座椅滑轨用钢的方法，优选地，步骤（2）中，将钢水采用双辊薄带连铸设备进行铸轧，铸轧速度为35-100m/min，在惰性气体保护下进行。

根据本发明的基于薄带铸轧生产高强度座椅滑轨用钢的方法，优选地，步骤（2）中，铸带的厚度为1.5-2.5mm。

根据本发明的基于薄带铸轧生产高强度座椅滑轨用钢的方法，优选地，步骤（3）中，薄带的厚度为1.2-2.0mm。

根据本发明的基于薄带铸轧生产高强度座椅滑轨用钢的方法，优选地，步骤（4）中，低温卷取获得的基体组织为细小的短棒状贝氏体。

根据本发明的基于薄带铸轧生产高强度座椅滑轨用钢的方法，优选地，步骤（5）中，带钢在退火炉的加热时间为2-10min。

根据本发明的另一方面，提出了一种高强度座椅滑轨用钢，其使用具有前述特征中的任意组合的方法生产。

根据本发明的高强度座椅滑轨用钢，优选地，高强度座椅滑轨用钢的显微组织为细小的棒状贝氏体基体上均匀分布的含nb、v的析出粒子。

根据本发明的高强度座椅滑轨用钢，优选地，其中所得的热轧薄带钢的屈服强度在780mpa以上，抗拉强度在850mpa以上，延伸率在12%以上，屈强比在0.90以上。

根据本发明的高强度座椅滑轨用钢，优选地，材料卷的头中尾性能均匀，强度差别在±15mpa以内；各向同性好，横向、纵向、45°方向的强度差异在±15mpa以内。

根据本发明的高强度座椅滑轨用钢，优选地，高强度座椅滑轨用钢的厚度公差控制在±25μm以内。

上述优异的力学性能及厚度公差等方面也在很大程度得益于薄带铸轧工艺在生产高强度座椅滑轨用钢方面的如下技术优势。

薄带铸轧工艺下，钢水自凝固成带钢至卷取，时间在20秒左右，如此短的时间导致添加的nb、v没有充足的时间析出。同时因轧制总压下量小，为析出提供的驱动力不足。因此在薄带铸轧工艺下，卷取后nb、v等元素大部分仍以固溶形态存在于基体中，不同于传统热轧产品中的析出形态。在后续的退火过程中，固溶的nb、v等元素开始大量析出，通过控制退火温度可实现尺寸细小的析出物，一方面明显提升强度，同时小尺寸的析出物不会对塑性产生明显影响，而相变应力的释放导致塑性也出现提升。

薄带铸轧工艺生产的热轧卷在低温卷取，可获得高屈强比的基体相，然后进行退火处理，使薄带铸轧产品中未析出的nb、v继续析出，表现出明显的强化效果，同时释放相变应力，使材料的强度、塑性同时提升，在实现高强度、良好塑性的同时具有高的屈强比，非常适宜生产座椅滑轨，这一系列成分及工艺设计产生了传统热轧或冷轧产品难以实现的技术效果。

薄带铸轧工艺属完全的无头轧制，生产的钢卷头、中、尾不存在性能差别。另外铸带本身比较薄，单机架轧制的压下量较小，钢板横向和纵向性能基本没有差别，各向同性好。除此之外，相比于传统热轧产线，薄带铸轧产线单机架轧制在钢板厚度控制精度上具有明显优势，高精度控制模式下，厚度规格1.0-2.0mm的产品厚度精度可以控制到±10μm之内。

有益技术效果

与现有技术相比，本发明的特点和有益技术效果至少在于：

①本发明的基于薄带铸轧的高强度座椅滑轨用钢，采用薄带铸轧+连续退火酸洗流程生产，与现有传统热连轧热轧+酸洗+冷轧+退火工艺相比，生产工序明显减少，能耗及排放少，生产成本及人力成本大幅降低。

②本发明的基于薄带铸轧的高强度座椅滑轨用钢，薄带铸轧采用低温卷取，获得具有高强度高屈强比的棒状贝氏体基体相，同时nb、v仍以固溶状态存在；随后在退火时析出具有强烈强化效果的含nb、v粒子，强度提高，同时相变应力释放，塑性也进一步提升，最终实现高的强度及高屈强比，同时具有良好的塑性。

③本发明的基于薄带铸轧的高强度座椅滑轨用钢，生产的钢卷头、中、尾性能差别小，性能均匀性好，另外由于单机架轧制的压下量相对较小，钢板的横向和纵向性能基本没有差别，各向同性较好。

④本发明的基于薄带铸轧的高强度座椅滑轨用钢，钢板厚度公差小，控制精度高，产品厚度精度可以控制到±25μm之内，高精度控制模式下可控制在±10μm以内，与冷轧产品相当，远好于传统热轧产品。

综上所述，本发明的基于薄带铸轧的高强度座椅滑轨用钢，生产过程具有流程短、绿色环保等优势，生产成本低。产品具有高强度、高屈强比的同时具有较高的塑性，以及良好的性能均匀性及各向同性，同时厚度精度要求较高，在用于制造汽车座椅滑轨时具有天然的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为根据本发明实施例的生产工艺流程图。

图2为根据本发明实施例生产的高强度座椅滑轨用钢通卷厚度的示例性波动曲线。

图3为根据本发明实施例1生产的高强度座椅滑轨用钢的金相组织。

图4示出了根据本发明实施例1生产的高强度座椅滑轨用钢组织中均匀分布的细小析出粒子。

图5为根据本发明实施例2生产的高强度座椅滑轨用钢的金相组织。

图6示出了根据本发明实施例2生产的高强度座椅滑轨用钢组织中均匀分布的细小析出粒子。

图7为根据本发明实施例3生产的高强度座椅滑轨用钢的金相组织。

图8示出了根据本发明实施例3生产的高强度座椅滑轨用钢组织中均匀分布的细小析出粒子。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本发明所使用的技术术语或科学术语应当为本发明所属领域具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明的实施例采用的整体工艺流程的示意图例如参见图1所示。

参见图1，在多个实施例中，根据本发明的基于薄带铸轧生产高强度座椅滑轨用钢的方法主要包括的工艺步骤大致有：冶炼、薄带连铸、热轧、气雾冷却、卷取、开卷、退火、酸洗、清洗、涂油、卷取及打包等。

进一步，图2为根据本发明多个实施例生产的高强度座椅滑轨用钢通卷厚度的示例性波动曲线，其中纵轴的厚度单位mm，横轴的长度单位m。

参见图2，根据本发明的多个实施例所得的高强度座椅滑轨用钢，钢板厚度公差小，控制精度高，产品厚度精度可以控制到±25μm之内，高精度控制模式下可控制在±10μm以内，与冷轧产品相当，远好于传统热轧产品。

下文进一步详述根据本发明的实施例1-3的具体细节。

实施例1

（1）冶炼：在步骤（1）中，采用电炉炼钢，vd真空脱碳脱氧，lf精炼，得到成分合格钢水。

其中，钢水的成分按重量百分比为：c：0.030、mn：1.45、si：0.37、cr：0.28、nb：0.068、v：0.032、p：0.012、s：0.002、al：0.002，余量为fe及杂质元素。

（2）薄带连铸：将成分合格的钢水采用薄带铸轧设备进行铸轧，在惰性气体保护下，示例性铸轧速度为67m/min，获得厚度为1.85mm的铸带。

（3）热轧：铸带经过压下量为21％的一道次热轧轧制成1.47mm的薄带，轧机出口温度为825°c。

（4）冷却及卷取：热轧薄带经气雾冷却系统冷却，然后在435°c卷取后空冷至室温获得热轧卷。

（5）退火：热轧卷开卷后进入退火炉，退火炉均热段温度650°c，控制带速使带钢在均热段停留6min。

（6）酸洗：带钢从退火炉中穿过后经活套进入酸洗段，酸液温度79°c。随后经清洗段后涂油卷取打包。

表1示出了根据实施例1的方法所得钢板的横向、轧向及45°方向的力学性能。

由表1可见，根据本发明实施例1的高强度座椅滑轨用钢性能均匀性好。其中所得的热轧薄带钢的屈服强度在780mpa以上，抗拉强度在850mpa以上，总延伸率在12%以上，屈强比在0.90以上。

另外，同样参见表1，由于单机架轧制的压下量相对较小，钢板的横向和纵向性能基本没有差别，各向同性较好。具体而言，材料卷的头中尾性能均匀，强度差别在±15mpa以内。参见表1，各向同性好，横向、纵向、45°方向的强度差异在±15mpa以内。

图3为根据本发明实施例1生产的高强度座椅滑轨用钢的金相组织。进一步，图4示出了根据本发明实施例1生产的高强度座椅滑轨用钢组织中均匀分布的细小析出粒子。

由图3可见，根据本发明实施例1生产的高强度座椅滑轨用钢，薄带铸轧采用低温卷取获得具有高强度的细小棒状贝氏体基体相，随后在退火时基体相不发生变化。

进一步参考图4所示，根据本发明实施例1生产的高强度座椅滑轨用钢，退火时效时析出具有强烈强化效果的含nb、v的析出粒子，最终组织的强度相比热轧态进一步提高，实现高的强度及高屈强比，同时退火使相变应力释放也使其具有良好的塑性。

实施例2

（1）冶炼：所述步骤（1）中，采用电炉炼钢，vd真空脱碳脱氧，lf精炼，得到成分合格钢水。按重量百分比为：c：0.026、mn：1.37、si：0.42、cr：0.22、nb：0.074、v：0.038、p：0.015、s：0.003、al：0.003，余量为fe及杂质元素。

（2）薄带连铸：将成分合格的钢水采用薄带铸轧设备进行铸轧，在惰性气体保护下，铸轧速度为62m/min，获得厚度为1.96mm的铸带。

（3）热轧：铸带经过压下量为19％的一道次热轧轧制成1.58mm的薄带，轧机出口温度为808°c。

（4）冷却及卷取：热轧薄带经气雾冷却系统冷却，然后在410°c卷取后空冷至室温获得热轧卷。

（5）退火：热轧卷开卷后进入退火炉，退火炉均热段温度673°c，控制带速使带钢在均热段停留5min。

（6）酸洗：带钢从退火炉中穿过后经活套进入酸洗段，酸液温度78°c。随后经清洗段后涂油卷取打包。

表2示出了根据实施例2的方法所得钢板的横向、轧向及45°方向的力学性能。

由表2可见，根据本发明实施例2的高强度座椅滑轨用钢性能均匀性好。其中所得的热轧薄带钢的屈服强度在780mpa以上，抗拉强度在850mpa以上，总延伸率在12%以上，屈强比在0.90以上。

另外，同样参见表2，由于单机架轧制的压下量相对较小，钢板的横向和纵向性能基本没有差别，各向同性较好。具体而言，材料卷的头中尾性能均匀，强度差别在±15mpa以内。

图5为根据本发明实施例2生产的高强度座椅滑轨用钢的金相组织。进一步，图6示出了根据本发明实施例2生产的高强度座椅滑轨用钢组织中均匀分布的细小析出粒子。

由图5可见，根据本发明实施例2生产的高强度座椅滑轨用钢，薄带铸轧采用低温卷取获得具有高强度的细小棒状贝氏体基体相，随后在退火时基体相不发生变化。

进一步参考图6所示，根据本发明实施例2生产的高强度座椅滑轨用钢，退火时效时析出具有强烈强化效果的含nb、v的析出粒子，最终组织的强度相比热轧态进一步提高，实现高的强度及高屈强比，同时退火使相变应力释放也使其具有良好的塑性。

实施例3

（1）冶炼：所述步骤（1）中，采用转炉炼钢，vd真空脱碳脱氧，lf精炼，得到成分合格钢水。按重量百分比为：c：0.037、mn：1.58、si：0.35、cr：0.20、nb：0.056、v：0.045、p：0.011、s：0.003、al：0.002，余量为fe及杂质元素。

（2）薄带连铸：将成分合格的钢水采用薄带铸轧设备进行铸轧，在惰性气体保护下，铸轧速度为59m/min，获得厚度为2.02mm的铸带。

（3）热轧：铸带经过压下量为15％的一道次热轧轧制成1.72mm的薄带，轧机出口温度为848°c。

（4）冷却及卷取：热轧薄带经气雾冷却系统冷却，然后在396°c卷取后空冷至室温获得热轧卷。

（5）退火：热轧卷开卷后进入退火炉，退火炉均热段温度640°c，控制带速使带钢在均热段停留8min。

（6）酸洗：带钢从退火炉中穿过后经活套进入酸洗段，酸液温度80°c。随后经清洗段后涂油卷取打包。

表3示出了根据实施例3的方法所得钢板的横向、轧向及45°方向的力学性能。

由表3可见，根据本发明实施例3的高强度座椅滑轨用钢性能均匀性好。其中所得的热轧薄带钢的屈服强度在780mpa以上，抗拉强度在850mpa以上，总延伸率在12%以上，屈强比在0.90以上。

另外，同样参见表3，由于单机架轧制的压下量相对较小，钢板的横向和纵向性能基本没有差别，各向同性较好。具体而言，材料卷的头中尾性能均匀，强度差别在±15mpa以内。

图7为根据本发明实施例3生产的高强度座椅滑轨用钢的金相组织。进一步，图8示出了根据本发明实施例3生产的高强度座椅滑轨用钢组织中均匀分布的细小析出粒子。

由图7可见，根据本发明实施例3生产的高强度座椅滑轨用钢，薄带铸轧采用低温卷取获得具有高强度的细小棒状贝氏体基体相，随后在退火时基体相不发生变化。

进一步参考图8所示，根据本发明实施例3生产的高强度座椅滑轨用钢，退火时效时析出具有强烈强化效果的含nb、v的析出粒子，最终组织的强度相比热轧态进一步提高，实现高的强度及高屈强比，同时退火使相变应力释放也使其具有良好的塑性。

综上所述，根据本发明实施例生产的高强度座椅滑轨用钢，基于薄带铸轧工艺，采用薄带铸轧+连续退火酸洗流程生产，与现有传统热连轧热轧+酸洗+冷轧+退火工艺相比，生产工序明显减少，能耗及排放少，生产成本及人力成本大幅降低。根据本发明实施例生产的高强度座椅滑轨用钢，生产过程具有流程短、绿色环保等优势，生产成本低。产品具有高强度、高屈强比的同时具有较高的塑性，以及良好的性能均匀性及各向同性，同时厚度精度要求较高，在用于制造汽车座椅滑轨时具有天然的优势。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，不在脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护的范围。