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        梅鋼低成本高表面汽車大梁鋼B510L開發(fā)

        2016-10-21 09:15:45張春一
        中國設備工程 2016年10期
        關鍵詞:大梁經(jīng)濟型表面質量

        張春一

        (梅山鋼鐵公司制造管理部,江蘇 南京 210039)

        梅鋼低成本高表面汽車大梁鋼B510L開發(fā)

        張春一

        (梅山鋼鐵公司制造管理部,江蘇 南京 210039)

        在現(xiàn)有產(chǎn)品設計的基礎上,通過優(yōu)化成分體系及工藝路徑,利用梅鋼1780產(chǎn)線的TMCP技術成功開發(fā)出了經(jīng)濟型汽車大梁鋼B510L。結果表明,梅鋼經(jīng)濟型B510L組織均勻,性能穩(wěn)定,表面基本無紅鐵皮缺陷,產(chǎn)品過程能力充足,成型性及表面質量完全能夠滿足用戶加工和使用要求,提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

        低成本;高表面;汽車大梁鋼;B510L

        0 引言

        B510L屬于汽車大梁用鋼,主要制作汽車的橫梁、縱梁、附梁、結構件等,承受較大的靜載荷和一定的沖擊及振動載荷,因此鋼板必須要有良好的強韌性、焊接性及冷成形性等。國內外各條熱軋產(chǎn)線大梁鋼B510L基本屬于常規(guī)產(chǎn)品,采用的強化元素主要是C、Mn強化以及Nb、Ti、V等微合金強化。梅鋼2001年已開發(fā)出了適合主流市場的汽車大梁鋼B510L,用戶使用較好,但由于產(chǎn)品在同質化市場中競爭激烈,盈利能力較低。同時,汽車鋼下游用戶對產(chǎn)品表面質量要求越來越高,而原產(chǎn)品屬于含硅設計,表面易發(fā)生銹紅鐵皮缺陷,用戶對表面質量的抱怨越來越多。梅鋼為強化產(chǎn)品的市場競爭力,借助新一代TMCP技術細晶強化原理,利用以水代金的思想,在原B510L產(chǎn)品設計的基礎上,開發(fā)了經(jīng)濟型高表面汽車大梁鋼B510L。

        1 技術要求

        B510L執(zhí)行寶鋼股份企業(yè)標準Q/BQB 310-2014《汽車結構用熱連軋鋼板及鋼帶》,化學成分與性能要求見表1。

        2 產(chǎn)品設計

        (1)成分設計。梅鋼生產(chǎn)經(jīng)濟型B510L的原則是:在保證材料強度、冷彎及焊接等性能穩(wěn)定性的基礎上,分析各化學成分的作用,探索低成本高表面汽車大梁鋼B510L的生產(chǎn)的途徑。提高碳含量,對提高強度有利,但是過高的碳含量會在鋼中形成較多粗大脆性的碳化物顆粒,對塑性和韌性不利,碳含量過高還會在鋼板中心形成偏析帶,對彎曲性能成型性不利。錳可以起到固溶強化的作用,同時能擴大γ區(qū),降低γ→α轉變溫度,細化鐵素體晶粒和珠光體片間距。但Mn含量高,會相應增加鋼的成本。所以,為實現(xiàn)降低成本的目的,采用了提C降Mn的成分設計。硅固溶在鋼板基體中有明顯的強化效果,但是硅含量過高對鋼板塑性和韌性不利,同時硅含量過高會在熱軋板表面形成銹紅鐵皮缺陷,影響產(chǎn)品外觀及后續(xù)表面處理。所以為提高材料表面質量,Si含量設定為0.05%~0.25%。

        (2)生產(chǎn)工藝設計。經(jīng)濟型B510L生產(chǎn)工藝原設計的區(qū)別在于:煉鋼由LF+RH雙聯(lián)工藝變更為只過LF爐。為保證鋼水的純凈度,LF由淺處理變更為LF深處理的處理方式。同時,熱軋采用了梅鋼1780機組的TMCP技術。①煉鋼工藝設計。根據(jù)大梁鋼的成分設計及使用要求,B510L煉鋼工藝的關鍵控制環(huán)節(jié)是LF深處理,提高鋼水純凈度。LF處理目的在于成份和溫度調整、脫氧、去除夾雜、脫硫,最終將出鋼S、P的含量控制在:S≤0.01%,P≤0.02%。②熱軋工藝設計。根據(jù)大梁鋼的化學成分及性能要求,B510L熱軋工藝的控制原則是:細化晶粒、得到等軸狀的鐵素體晶粒、盡量消除帶狀組織。在工藝的選擇上主要考慮板中間坯厚度、終軋卷取溫度及冷卻方式等因素。熱軋板帶要獲得超細晶粒組織,必須要保證在較低奧氏體臨界溫度(Ar3附近)實施大變形量。通過奧氏體未再結晶區(qū)較低的溫度范圍內進行軋制,得到內部有變形帶的扁平狀奧氏體晶粒,增加晶界面積,增加相變形核核心,在隨后的層流冷卻過程中轉變成細小的鐵素體晶粒,發(fā)揮細晶強化的作用。因此終軋溫度過高,則無法發(fā)揮細晶強化作用,終軋溫度過低,一方面增加軋機負荷,另一方面則會進入兩相區(qū)軋制導致混晶的發(fā)生,因此將終軋溫度設定為800~840℃。中間坯厚度是保證精軋有足夠的壓下率,但是過大的中間坯厚度會增加精軋設備的負荷,并且影響軋制速度,降低生產(chǎn)效率。所以根據(jù)最終產(chǎn)品厚度,將中間坯厚度設定為40~49mm。變形后快的冷卻速度可以抑制鐵素體晶粒長大,同時低的卷取溫度還能夠消除元素偏析形成的帶狀組織,提高材料的冷彎成型性能。但是卷取溫度過低,容易形成魏氏組織反而會降低材料的塑性和韌性。綜合考慮,將熱軋卷取溫度設定為500~540℃。冷卻方式采用前段超快冷。

        表1 B510L技術條件

        3 產(chǎn)品質量與分析

        (1)金相分析。取工業(yè)試制B510L試樣,進行金相分析,其組織為鐵素體+珠光體,晶粒度級別是10級,見圖1、圖2。

        圖1 金相組織×500 

        圖2 晶粒度×100

        (2)力學性能分析。收集2015年試制以來B510L的生產(chǎn)實績,進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),經(jīng)濟型B510L性能控制穩(wěn)定,波動較小,產(chǎn)品過程能力充足。詳見表2。

        表2 B510L性能情況

        (3)用戶使用情。2015年5月以來,梅鋼共生產(chǎn)經(jīng)濟型B510L 5 000 t,規(guī)格覆蓋2.3~9.0 mm,用于制作汽車橫梁、縱梁、車廂底板等汽車結構件。用戶反映梅鋼B510L成型性及焊接性能穩(wěn)定,完全能夠滿足用戶加工和使用要求,同時克服了常規(guī)大梁鋼產(chǎn)品的表面紅鐵皮缺陷,受到了用戶的一致好評。

        4 結語

        第一,梅鋼開發(fā)的經(jīng)濟型高表面汽車大梁鋼B510L產(chǎn)品設計合理,性能控制穩(wěn)定,波動較小,產(chǎn)品過程能力充足;第二,用戶使用證明梅鋼B510L加工成型性能穩(wěn)定,表面質量良好,完全能夠滿足用戶加工和使用要求,提高了市場競爭力;第三,通過計算,梅鋼開發(fā)的經(jīng)濟型高表面汽車大梁鋼B510L較常規(guī)產(chǎn)品噸鋼降低成本約50元,提高了產(chǎn)品的盈利能力。

        U463

        A

        1671-0711(2016)08(下)-0019-02

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