毛盡華

(安陽鋼鐵股份有限公司)

1780 mm熱連軋700 MPa級汽車用鋼研制開發(fā)*

毛盡華

(安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了安鋼1780 mm熱連軋機組開發(fā)700 MPa級別高Ti汽車用鋼的開發(fā)，及生產(chǎn)工藝和質(zhì)量情況。通過試驗證明，安鋼1780 mm熱連軋生產(chǎn)的700 MPa級的高Ti鋼具有良好的強韌性配合，優(yōu)良的成型性能，經(jīng)用戶使用后，完全滿足汽車生產(chǎn)工藝的要求。

700 MPa級 汽車用鋼 熱連軋

隨著能源的日趨緊張和汽車工業(yè)的發(fā)展，為延長汽車的使用壽命和節(jié)能、節(jié)材以及安全等要求，用低合金高強度和超高強度鋼板生產(chǎn)汽車大梁，汽車輕量化已成為當今汽車行業(yè)發(fā)展趨勢。汽車大梁板主要用于汽車車廂箱體、汽車縱梁、汽車橫梁等，要求鋼板在具有較高強度的同時，還要具有良好的冷沖壓成型性能、焊接性能和耐疲勞性能。本文對700 MPa級汽車用鋼成分體系設計及產(chǎn)品生產(chǎn)全過程控制進行了介紹，確保了我廠生產(chǎn)的700 MPa級汽車用鋼各項力學性能完全滿足用戶使用要求。

1 成分設計與力學性能要求

1.1 成分設計

安鋼700 MPa級汽車用鋼采用低碳Si－Mn鋼，同時加入微量元素Nb、Ti進行強化。在成分設計上將成品的碳含量控制在0.10%～0.11%，使其具有包晶鋼良好的成型性、焊接性能和機械性能。鋼中加入微量合金元素Nb，達到細化奧氏體晶粒的目的，獲得高強度、高韌性及良好的冷彎性能材料。Ti可以改善熱影響區(qū)的韌性和冷彎性能，通過TiC的析出可以大幅度的提高強度［1］。由于該鋼種主要靠TiC的析出強化效果，而影響TiC析出的因素有變形量、變形速率、終軋溫度、卷曲溫度及冷卻速率［2］，其中終軋溫度和卷曲溫度的影響更為突出，一般鋼種終軋溫度越低，屈服強度越高，但對于鈦微合金鋼卻是相反的，這是因為終軋溫度較低，會誘發(fā)TiC在高溫區(qū)析出，高溫析出，粒子尺寸大降低強化效果。安鋼700 MPa級汽車用鋼化學成分見表1。

表1 安鋼700 MPa級汽車用鋼化學成分 %

1.2 力學性能要求

700 MPa級汽車用鋼力學性能要求見表2。屈服強度要求大于650 MPa，抗拉強度大于750 MPa，－20℃沖擊功大于等于40 J，延伸性能大于等于15%，冷彎性能d=a不出現(xiàn)裂紋，除了要求強度和成型外，還具有良好的焊接性能和沖擊性能。

表2 安鋼700 MPa級汽車用鋼性能要求

2 工藝路線

采用的工藝路線為:鐵水預處理→150 t復吹轉(zhuǎn)爐→LF→RH→常規(guī)雙流板坯連鑄機→1780 mm熱連軋機組。

2.1 煉鋼

為滿足成品的硫含量，入爐鐵水必須經(jīng)過脫硫預處理。采用自產(chǎn)潔凈廢鋼，優(yōu)質(zhì)冶金石灰、輕燒白云石。出鋼采用擋渣棒，控制下渣量，在出鋼過程中采用軟攪拌狀態(tài)，促進夾雜物上浮。

LF精煉是脫氧、脫硫、合金化和減少夾雜物的關(guān)鍵，因此鋼水到LF精煉后，盡快造渣，白渣保持時間要保持在10 min以上。鈦是極易氧化的元素，并且在澆注過程中含鈦鋼水易在水口堵塞，因此，在合金化時避免鋼液過氧化，控制合理的加鈦量和加入時機。RH真空處理時，確保真空處理時間，破空后嚴禁補喂鋁線，軟攪拌時間大于5 min，以保證鋼水成分穩(wěn)定，促進夾雜物上浮。

2.2 連鑄

鋼水過熱度控制在15℃～30℃之間，采用大包下渣檢測。連鑄做好全程保護澆注，將增氮量控制在3×10－6之內(nèi)。使用包晶鋼專用保護渣，及用結(jié)晶器液面自動控制系統(tǒng)，確保生產(chǎn)過程中液面穩(wěn)定，防止結(jié)晶器卷渣。為保證鑄坯表面質(zhì)量，結(jié)晶器冷卻和二次冷卻均采用弱冷。

2.3 熱連軋

為保證板坯加熱時間和均熱時間，一加熱段溫度:1020℃～1200℃，二加熱段溫度:1200℃～1280℃，均熱段溫度:1200℃～1280℃，精軋終軋溫度在900℃，卷取溫度在580℃。卷取溫度過高或過低都將會造成析出強化效果減弱，這是熱力學和動力學綜合起作用的結(jié)果。在600℃左右沉淀析出的粒子尺寸最細，可起到最大的析出強化效果。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 力學性能

10 mm厚度700 MPa級汽車用鋼屈服強度、抗拉強度、伸長率實際性能圖1、圖2、圖3所示。

圖1 10 mm厚度700 MPa級汽車用鋼屈服強度直方圖

圖2 10 mm厚度700 MPa級汽車用鋼抗拉強度直方圖

圖3 10 mm厚度700 MPa級汽車用鋼伸長率直方圖

由圖1、圖2、圖3中可以看出，其屈服強度在665 MPa～745 MPa之間，平均屈服強度在693 MPa，抗拉強度在750 MPa～805 MPa，平均抗拉強度在770 MPa，伸長率在18%～23.5%之間，平均伸長率在23.3%，完全滿足用戶對性能要求，且有充分的富余量。

3.2 沖擊及冷彎性能

700 MPa級汽車用鋼－20°沖擊檢驗驗，沖擊試樣尺寸5 mm×10 mm×10 mm，沖擊最小為50 Akv/J，最大為 88.3 Akv/J，平均值 67.91 Akv/J，700 MPa級汽車用鋼沖擊性能如圖4所示。同時還進行了180°的橫向?qū)捓鋸澰囼?，結(jié)果全部合格，表明試驗鋼板除具有較高的強度外，還具有優(yōu)良的冷成型性能。

圖4 10 mm厚700 MPa級汽車用鋼沖擊性能圖

3.3 金相組織

對工業(yè)試驗的700 MPa級汽車用鋼進行了金相組織和夾雜物分析，試樣經(jīng)4%的硝酸酒精溶液侵蝕，其組織為鐵素體+珠光體和部分貝氏體，鐵素體晶粒度為12～14級，A、B、C、D類夾雜物為均為小于2級，夾雜物細小且彌散分布。700 MPa汽車用鋼典型金相組織如圖5所示。

圖5 700 MPa汽車用鋼金相組織

4 結(jié)論

1)安鋼研制的700 MPa級汽車用鋼，采用Nb、Ti元素微合金化處理，其力學性能完全滿足要求。

2)通過煉鋼控制鋼水質(zhì)量，優(yōu)化連鑄結(jié)晶器及二冷冷卻效果，優(yōu)化結(jié)晶器保護渣，采用控軋控冷軋制工藝等措施，確保了安鋼700 MPa級汽車用鋼表面質(zhì)量及力學性能良好，完全滿足批量生產(chǎn)要求。

3)經(jīng)湖北十堰、河南三門峽、山東梁山等用戶使用后，輕量化效果明顯，采用此鋼種的部件可減重15%～25%，經(jīng)濟效益明顯，同時鋼材加工性能、焊接使用性能良好，能夠很好地滿足用戶使用要求。

［1］劉忠，閔洪剛.本鋼連鑄連軋600 MPa級冷成型用高強度鋼板的開發(fā)［J］.鋼鐵研究，2007(6):22－25.

［2］毛新平.薄板坯連鑄連軋微合金化技術(shù)，北京:冶金工業(yè)出版社，2008:

RESEARCH AND DEVELOPMENE ON 700 MPa AUTOMOBILE STEEL IN 1780 mm HOT STRIP MILL

Mao Jinghua
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

This paper introduces development，processing technique and product quality of 700 MPa automobile steel with high Titanium produced in Angang 1780 mm hot strip mill.Experiments show that this kind of steel has good strength and toughness and excellent formability，it can completely meet the requirements for automobile customers.

700 MPa steelautomobile steelhot continuous rolling

*聯(lián)系人:毛盡華，廠長，高級工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司第二煉軋廠;

2012—1—12