[发明专利]610MPa级低成本大梁用钢及其超快冷制造方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁技术领域，具体涉及一种610MPa级低成本大梁用钢及其超快冷制造方法。

背景技术

目前，440MPa级、510MPa级别大梁钢的生产技术已相当成熟，在汽车工业的应用也较广泛。但随着我国汽车工业以及交通、运输业的飞速发展，特别是高等级高速公路的加快建设，车辆开始向大型化发展，大吨位载重汽车和大型豪华客车的需求量不断增加。为了减轻汽车部件的重量以降低其自重，达到节约能源、减轻环境污染并提高运载效率的目的，高性能热轧汽车钢板作为载重汽车和大型客货车大梁的应用也开始普及起来。

在国内外，现阶段多是采用添加一定的微合金元素来强化钢的强度。610MPa级别的大梁钢作为客货车的安全承重件，对性能和成形性有很高的要求。载重汽车和大型客货车大梁一般采用3～12mm的热轧钢板制造。汽车大梁既是客货车的承重件，也是汽车行驶过程中的安全件。在大型载重车车架设计中，采用热轧汽车大梁钢制作，其车架总成分为纵梁、衬梁、横梁、加强件以及加强板等，各零部件是采用冷冲压成形或滚压成形方式，其装配主要采用铆接方式。为了提高车架总成的承载能力，在采用低强度级别的大梁钢设计制作时，车架纵梁除采用内加强板外(衬梁)，还增加了外上和外下加强板的加强结构。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种610MPa级低成本大梁用钢，该钢不仅具有更高的强度、良好的塑性和低温韧性，还具有优良的冷冲压和滚压成型性、较强的疲劳性能、高的尺寸精度和表面质量，能够较好地应付汽车在行驶过程中受到的各种冲击、扭转等复杂应力的作用。该钢的具体性能要求是：下屈服强度R_eL≥500MPa；抗拉强度R_m≥610MPa；伸长率A≥18％；宽冷弯(b＝35mm)性能良好(d＝0mm)。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述大梁用钢的超快冷制造方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明所设计的技术方案为：一种610MPa级低成本大梁用钢，按重量百分比，各化学组分为：碳：0.04％～0.06％；硅<0.10％；锰：1.50％～1.65％；磷≤0.015％；硫≤0.005％；固溶铝(Als)：0.020％～0.070％；铌：0.02～0.04％；余量为铁、铜、镍和不可避免的杂质。

优选地，按重量百分比，钢的化学组分中，铜≤0.30％，镍≤0.30％。

为了解决上述第二个技术问题，本发明所设计的技术方案为：一种610MPa级低成本大梁用钢的制造方法，该方法的生产工艺流程为：铁水脱硫→转炉冶炼→真空处理→连铸→精整(板坯检查及清理)→板坯加热→热连轧→冷却→卷取。

其中转炉冶炼过程中合金化顺序为铝铁→锰铁→铌铁，使用加铝机加铝线进行终脱氧，在真空处理后期加入钛铁。

其中热连轧过程加热温度为1200～1300℃，粗轧出口温度为1040～1140℃，终轧温度为800～860℃。

其中冷却方式为超快速冷却，所述超快速冷却方式为：采用3级高度冷却水箱控制钢板冷却速度，该3级冷却水箱高度依次为：9米、18米和27米。

其中冷却速度为80℃/s～200℃/s。

下面对本发明的热轧钢板的理想化学成分和热连轧生产工艺进行说明。

(1)化学成分

碳是廉价的固溶强化元素。如果其含量超过0.04％，则冲压成形性会降低；如果其含量小于0.06％，则不能满足材料对强度的要求，所以，将其含量限定在0.04％～0.06％范围。

硅在加热过程过程中与氧、铁结合，形成橄榄状氧化铁皮，紧附在钢板表面，不易冲掉，在轧制过程中形成氧化皮压坑，恶化热轧钢板的表面质量，所以，将其含量限定在<0.10％范围。

锰是提高强度和韧性最有效的元素，可改善钢的强度-延伸平衡性。但是添加多量的锰，会导致增加钢的淬透性，鉴于此，将其上限定为1.65％，所以，将其含量限定在1.50％～1.65％范围。

磷是钢中的有害元素，易引起铸坯中心偏析，为了避免冷弯成形性能、韧性发生恶化，设定其含量上限为0.015％。

硫是非常有害的元素。钢中的硫常以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂对钢的冲击韧性是十分不利的，并造成性能的各向异性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越好。基于对钢板冷弯成形工艺和制造成本的考虑，拟将钢中硫含量控制在0.005％以下。