一种车轮钢及其生产方法与流程

本发明属于钢铁冶金领域，进一步属于一种汽车车轮用热轧钢板生产。

背景技术：

1、车轮是汽车行驶中的重要安全结构件，钢质车轮总成是由钢板经辊压或旋压成形、焊接、喷漆处理等一系列严格制造工艺获得，具有精度高、重量轻、疲劳寿命长以及安全性可靠等优点。制作车轮的热轧原料钢板要求具有较高的强度、韧性和塑性，较高的抗疲劳性能、抗冲击性、较高的表面质量。目前，市场上使用600mp级以上高强车轮钢的用量较少，采用抗拉强度为600mpa以下级强度热轧钢板仍然是市场上制造汽车车轮的主流材料。其中抗拉强度小于500mpa级别车轮用钢一般采用低碳低锰成分体系，各钢厂为保证钢带具有较低的屈强比、较高的塑性，添加了昂贵的铌、铬、钼、钒等合金元素来增加强度，但对于车轮用钢显得有些质量过剩，并且成本高、市场竞争力差。

2、通过dift获得的细晶钢主要应用于建筑结构或汽车车梁箱体等，极少有该工艺生产的钢种应用于汽车车轮结构件上。一方面是细晶强化对设备要求较高；另外，晶粒过于细小对材料的焊接工艺影响较大，轮辋焊缝成形时开裂率高，焊缝组织难以满足疲劳性能要求。因此，如何将析出强化、固溶强化和细晶强化进行有机结合，应用于车轮用钢，既可提高钢带强度、适应车轮制作的焊接工艺，也可以充分发挥产线潜力、降低成本、提高市场竞争力，是热轧车轮用钢工艺领域亟待解决的难题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种低成本高屈强比细晶车轮钢及其生产方法，可以获得具有高屈强比的490mp级细晶车轮钢，该钢屈服强度420～510mpa,抗拉强度为490～590mpa,延伸率＞25%，屈强比＞0.85，其兼备良好的焊接性能和加工性能。本发明车轮钢用于制作车轮，疲劳性能优异，成本低，极具市场竞争力。

2、为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种车轮钢，所述车轮钢化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.07～0.09%, si：0.06～0.10%, mn：0.90～1.05%，p：＜0.015%，s：≤0.005%, ti：0.01～0.02%，a1：0.05～0.08%，余量为fe 及不可避免的杂质。

3、所述车轮钢，钢中各化学元素的设计原理：采用低碳中锰成分体系。为降低焊缝硬度，提高焊缝延展性及塑性变形能力，添加微量合金ti；适量添加si，作为脱氧元素，具有一定的固溶强化作用；严格控制s、p有害元素；al的作用是净化钢水，细化晶粒，提高屈强比，改善材料的加工性能。

4、进一步的，所述车轮钢显微组织为铁素体+珠光体，晶粒尺寸为3～5μm。

5、上述的一种车轮钢的生产方法，通过加热、轧制、轧后冷却工序将钢坯热轧成钢板，所述轧制工序，采用两阶段控制轧制，第一阶段为粗轧，在奥氏体再结晶区轧制；第二阶段为精轧，在奥氏体未再结晶区轧制，精轧入口温度 945～980℃，终轧温度控制在800±20℃。

6、进一步的，所述轧后冷却工序，终冷温度580～620℃，采用前段冷却模式，冷却速率50～75℃/s。

7、进一步的，所述加热工序，加热温度为 1180～1220℃，加热时间为 2～3小时，钢坯在加热炉均热段停留时间超过45分钟。

8、进一步的，所述第二阶段，末架次精轧机压下率≥14％，精轧总压下率根据钢板成品厚度规格h确定：当h＜6.0mm时，精轧总压下率＞86％；当6.0mm≤h＜10mm时，精轧总压下率＞80％；当h ≥10mm时，精轧总压下率＞75％。

9、进一步的，所述第一阶段，两架次粗轧机r1、r2采用1+5道次工艺，采用全道次除鳞，r1压下率、r2压下率、粗轧总压下率根据钢板成品厚度规格h确定：当h＜6.0mm时，r1压下率＜13.5％，r2压下率＞77％，粗轧总压下率＞80％；当6.0mm≤h＜10mm时，r1压下率＜5％，r2压下率＞77％，粗轧总压下率＞78％；当h ≥10mm时，r1压下率＜5％，r2压下率＞70％，粗轧总压下率＞71％。

10、所述两架次粗轧机r1、r2采用1+5道次工艺，即钢板依次通过第一架粗轧机r1和第二架粗轧机r2轧制，第一架粗轧机r1对钢板进行一道次轧制，第二架粗轧机r2对钢板进行五道次轧制。

11、进一步的，所述冷却速率根据钢板成品厚度规格h确定：当h＜6.0mm时，冷却速率为65～75℃/s；当6.0mm≤h＜10mm时，冷却速率为55～65℃/s；当h ≥10mm时，冷却速率为50～60℃/s。

12、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

13、1、本发明通过对钢种的化学成分进行合理设计，尤其加入钛元素进行微合金化，与加入 nb 、v 等元素相比，成本大幅降低，而且提高了车轮钢的综合性能，特别是力学性能和焊接性能，延长了车轮的使用寿命。

14、2、针对热轧车轮用钢均用较厚规格（厚度4.0mm以上）制作轮辋轮辐的特点，通过严格的控轧控冷工艺，利用奥氏体未再结晶区变形和应变诱导铁素体相变机制,可以实现低温大压下和在 ar3温度附近多道次变形获得超细晶铁素体组织，既可以保证轧制稳定性，又可以充分挖掘产线潜力，达到以“水”代合金的目的。

技术特征：

1.一种车轮钢，所述车轮钢化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.07～0.09%, si：0.06～0.10%, mn：0.90～1.05%，p：＜0.015%，s：≤0.005%, ti：0.01～0.02%，a1：0.05～0.08%，余量为fe 及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种车轮钢，其特征在于，所述车轮钢显微组织为铁素体+珠光体，晶粒尺寸为3～5μm。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种车轮钢的生产方法，通过加热、轧制、轧后冷却工序将钢坯热轧成钢板，其特征在于，所述轧制工序，采用两阶段控制轧制，第一阶段为粗轧，在奥氏体再结晶区轧制；第二阶段为精轧，在奥氏体未再结晶区轧制，精轧入口温度945～980℃,终轧温度控制在800±20℃。

4.根据权利要求3所述的一种车轮钢的生产方法，其特征在于，所述轧后冷却工序，终冷温度580～620℃，采用前段冷却模式，冷却速率50～75℃/s。

5.根据权利要求3所述的一种车轮钢的生产方法，其特征在于，所述加热工序，加热温度为 1180～1220℃，加热时间为 2～3小时，钢坯在加热炉均热段停留时间超过45分钟。

6.根据权利要求3所述的一种车轮钢的生产方法，其特征在于，所述第二阶段，末架次精轧机压下率≥14％，精轧总压下率根据钢板成品厚度规格h确定：当h＜6.0mm时，精轧总压下率＞86％；当6.0mm≤h＜10mm时，精轧总压下率＞80％；当h ≥10mm时，精轧总压下率＞75％。

7.根据权利要求3所述的一种车轮钢的生产方法，其特征在于，所述第一阶段，两架次粗轧机r1、r2采用1+5道次工艺，采用全道次除鳞，r1压下率、r2压下率、粗轧总压下率根据钢板成品厚度规格h确定：当h＜6.0mm时，r1压下率＜13.5％，r2压下率＞77％，粗轧总压下率＞80％；当6.0mm≤h＜10mm时，r1压下率＜5％，r2压下率＞77％，粗轧总压下率＞78％；当h ≥10mm时，r1压下率＜5％，r2压下率＞70％，粗轧总压下率＞71％。

8.根据权利要求4所述的一种车轮钢的生产方法，其特征在于，所述冷却速率根据钢板成品厚度规格h确定：当h＜6.0mm时，冷却速率为65～75℃/s；当6.0mm≤h＜10mm时，冷却速率为55～65℃/s；当h ≥10mm时，冷却速率为50～60℃/s。

技术总结
一种车轮钢，所述车轮钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.07～0.09%,Si：0.06～0.10%,Mn：0.90～1.05%，P：＜0.015%，S：≤0.005%,Ti：0.01～0.02%，A1：0.05～0.08%，余量为Fe及不可避免的杂质。钢中加入钛元素进行微合金化，与加入Nb、V等元素相比，成本大幅降低，而且提高了车轮钢的综合性能，特别是力学性能和焊接性能，延长了车轮的使用寿命。

技术研发人员：张征,何先勇,单庆林,陈彤,郭隆,马腾飞,耿云飞,邢天庆,吴云哲
受保护的技术使用者：唐山钢铁集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13