CW510L汽车大梁用热轧带钢轧制工艺研究

第35卷第4期2013年8月四川冶金SICHUANMETALLURGYV0135NO4AUG，2013文章编号1OOL_51082013O4OO39_06CW510L汽车大梁用热轧带钢轧制工艺研究罗洪四川省川威钒钛冶金科技开发有限公司，四川成都610095摘要通过CW510L汽车大梁用热轧带钢的成分设计、轧制工艺制定及试制，表明轧制工艺参数、轧后冷却制度及板坯质量等对该钢种的力学性能及冷弯性能都具有很大的影响。关键词轧制工艺；力学性能；冷弯性能中图分类号TG335文献标识码ATHEAUTOMOBILESUMMERBEAMSTUDIESTHTHEH0TSTRIPROLLINGCRAFTLUOHONGSICHUANTRANVICPRESTIGEVANADIUMTITANIUMMETALLURGYSCIENCEANDTECHNOLOGYDEVELOPMENTLIMITEDCOMPANY，CHENGDU610095，SICHUAN，CHINAABSTRACTTHROUGHTHECW510LAUTOMOBILESUMMERBEAMWITHTHEHOTSTRIPINGREDIENTDESIGN，THEROLLINGCRAFTFORMULATIONANDTHETRIALMANUFACTURING，INDICATEDTHEROLLINGCRAFTPARAMETER，ROLLSOVERTHEAFTERCOOLINGSYSTEMANDTHETUBEBLANKQUALITYANDSOONALLHASTHEVERYEMENDOUSINFLUENCETOTHISALUMIBUMMECHANICSPERFORMANCEANDTHECOLDBENDINGPERFORMANCEKEYWORDSROLLINGDESIGN；MECHANICSPERFORMANCE；COLDBENDINGPERFORMANCE1引言车大梁用热轧带钢。汽车大梁用热轧带钢要求材料具有良好的综合性能高强度、高韧性、屈强比适中、冷成型性能好，主要用于汽车纵横梁及其他机械配件。随着汽车工业及机械工业的发展，对大梁钢的需求将越来越大，汽车大梁钢的开发具有广阔的市场前景。但由于汽车大梁钢对综合性能要求较高，且高强度与良好的冷弯性能之间存在着严重的矛盾。因此为实现该产品的生产，经过多次试制，不断摸索经验，并对开发过程中的问题进行深人的研究，提出解决措施，最终开发成功CW510L汽作者简介罗洪，工程师，主要从事金属材料方面的研究。2成分设计及冶炼工艺21成分设计在成分设计过程中，充分借鉴了开发Q345B热轧带钢的经验，对连续两个月生产的Q345B热轧带钢的成分、性能进行了统计分析，其中力学性能见表1。表1Q345B力学性能从表1可看出Q345B热轧带钢的力学四川冶金第35卷性能满足国标510级汽车大梁用热轧钢板机械性能要求。但是考虑到汽车大梁用热轧钢板对冷弯性能要求严格，需做横向宽冷弯试验弯芯直径D1A，试样宽度B35MM，因此取了Q345B热轧带钢宽冷弯试样进行冷弯试验，结果发现冷弯试验全部不合格。分析表明钢中的C、SI、MN含量高是宽冷弯试验不合格的主要原因，尤其是C影响最为严重。通过对Q345B热轧带钢的分析研究确定了CW510L的成分设计思路在Q345B基础上通过降C来改善冷弯性能，C含量降低带来的强度损失采用微合金化来补偿。目前广泛使用的微合金化元素主要有钒、钛、铌。它们的主要作用是加热时抑制奥氏体晶粒长大，由于微合金化元素形成高度弥散的碳氮化物小颗粒，可以对奥氏体晶界起固定作用，从而阻止奥氏体晶界迁移，阻止奥氏体晶粒长大；抑制奥氏体再结晶，加热时固溶于奥氏体中的微合金元素与奥氏体中的缺陷交互作用，使奥氏体更稳定，再结晶核心形成困难，使奥氏体再结晶困难，从而抑制奥氏体再结晶；细化铁素体F晶粒；沉淀强化，当钢在加热时，它们的碳、氮化物固溶于奥氏体中，在随后的轧制冷却过程中又以碳、氮化物的形态沿奥氏体晶界或奥氏体晶内变形带处以弥散细小均匀地分布在基体中，产生沉淀强化效应。对于微合金化元素的应用，在级螺纹钢筋中使用V进行微合金化已经具有丰富的经验，并借鉴相关企业的生产经验，确定成分见表2。加热炉除鳞一立辊一高压水除鳞表2CW510L成分设计CSIMNSPVO18O501600030O035O1222冶炼工艺221工艺路线KR脱硫LD氩站板坯连铸机保护浇注222转炉控制为了稳定、准确地控制化学成分，转炉装炉基本实行定量加入，尽量减小波动，并根据铁水温度及碳、硅含量对废钢比进行微调。稳定控制吹炼过程，尽量避免后吹造成钢水过氧化。强化挡渣操作，保证挡渣效果。223氩站控制氩站处理对吹氩强度进行了有效控制前期大流量，促使合金快速熔化，强化脱氧进程；中期中等流量，继续合金均匀化过程，同时保持钢液面不大翻，防止因卷渣、吸气等现象发生恶化钢质；后期小流量，钢液面微微涌动，保持5MIN以上，保证钢水中夹杂物充分上浮。224连铸控制连铸对连铸二次冷却强度进行了重点控制，同时确保过热度、拉速与冷却强度的匹配，对结晶器宽、窄面足辊、弯曲一段、二段冷却水量进行稳定控制。并且浇注过程中作好全程保护，避免二次氧化。3轧制工艺31工艺流程二辊式粗轧机组一飞剪一精轧除鳞一L一热卷箱J一950四辊式精轧机组一层流冷却一卷取机一打捆一成品入库第4期SICHUANMETALLURGY32工艺制度工艺制度主要包括加热制度、变形制度、速度制度、除鳞制度、辊型制度、冷却制度、卷取制度。33主要工艺制度介绍331温度制度出炉温度11501250OC粗轧出口温度9701060OC精轧人口温度9201030OC终轧温度840910OC332变形制度变形制度的制定遵循以下原则在设备能力允许的情况下尽量提高压下率、缩减轧制道次、缩短轧制周期、提高作业率。粗轧采用可逆式轧制方式，经过5道次水平压下和3道次立轧给精轧提供合格的中间板坯。为了保证中间板坯的板形，粗轧最后道次的压下率取得较小，同时为了保证带钢的边部质量，3道次立轧给予了1O一2OMM的侧压。精轧采用连轧方式经过7道次水平压下和1道次立轧。333除鳞制度氧化铁皮分为炉生氧化铁皮和次生氧化铁皮。板坯表面氧化铁皮的清除程度直接影JN热轧带钢的表面质量。如果氧化铁皮未除净在轧制过程中被压人带钢表面，将影响带钢的表面质量，给用户的使用造成困难，严重的将导致废品。因此，必须制定合理的除鳞制度。对氧化铁皮的特点进行研究后制定了以下除鳞制度初除鳞除去炉生氧化铁皮，轧制时制常开状态；粗轧除鳞根据精轧温度调节开启道次，终轧温度高时粗轧开3道除鳞水，终轧温度低时粗轧开2道除鳞水，粗轧除鳞不得少于2道；精轧除鳞除去次生氧化铁皮，轧制时制常开状态。334冷却制度热轧带钢出精轧后的冷却制度很大程度上决定了带钢的金相组织，对带钢最终的力学性能、工艺性能产生非常大的影响。根据该钢种特性并借鉴同类钢种的生产经验制定卷取温度580660OC，层流冷却采用冷却水全开弱冷方式并且根据带钢厚度对冷却水量进行适当调整。带钢出精轧后经层流冷却到目标卷取温度，卷取后堆冷。4试生产结果41力学性能及冷弯性能试生产过程中，CW5IOL汽车大梁用热轧带钢各批次力学性能、冷弯性能见表3及性能指标对比见图1、图2、图3，冷弯实物样见图4、图5。表3各批次力学性能、冷弯性能42金相组织试样经机械抛光后用4硝酸酒精浸蚀，在显微镜下观察500X，基体组织主要为铁素体珠光体，晶粒度1O012。0级，组织照片见图6100级、图7120级。四川冶金第35卷坯的截面部分，由于枝间部分与枝干部分各个元素的含量不同，两者之间的AR3点温度也就不同。这就导致先共析铁素体析出的不同时性，即AR3点温度较高的偏析带内优先形成先共析铁素体，而AR3点温度较低的偏析带内后转变，由于富碳而形成珠光体。在连铸板坯加热过程中，由于碳的扩散速度快，奥氏体化时碳能优先达到相对均匀，但是MN、SI等元素不容易均匀化，并且在一定程度上仍保持着枝晶偏析引起的带状偏析。钢在轧制冷却时，伴随先共析铁素体的析出碳将不断向AR3点温度较低的条带扩散，并在其中富集，最后在到达共析温度时，转变为珠光体。这样就形成了“铁素体一珠光体”带状组织。5222轧制条件对带状组织的影响轧制条件对带状组织的形成也具有较大的影响。当终轧温度处于两相区铁素体奥氏体轧制时，铁素体被拉长形成铁素体条带，在随后的冷却过程中，铁素体条带被保留下来，奥氏体发生相变，沿铁素体条带析出先共析铁素体，到达共析转变温度A。时，发生共析转变生成珠光体，最终形成“铁素体一珠光体”带状组织。因此，为了减少带状组织的形成应避免在两相区进行轧制。5223冷却条件对带状组织的影响冷却条件即冷却速度也是形成带状组织的重要影响因素。由前述可知，钢在轧制冷却过程中，伴随先共析铁素体的析出碳将不断向AR3点温度较低的条带扩散，并在其中富集，最后在到达共析温度时，转变为珠光体。如果改变冷却速度，即可改变冷却的时间。冷却速度增加，相变结束的时间缩短，导致C的扩散时间缩短，带状组织的形成受到抑制，即带状组织的程度减轻。53金相分析金相检测结果表明带钢的基体组织为FP，晶粒细小。细晶粒对提高金属材料的塑韧性非常有利，所以细晶粒对提高带钢的冷弯性能是有利的。54堆冷对冷弯性能的影响试验结果表明，试样在线冷却时的宽冷弯试验合格率较低，12小时后的宽冷弯合格率明显上升。产生这一现象的原因是由于CW510L钢中含有较高的MN和V，钢的裂纹敏感性较强，加上轧后进行了层流冷却，在局部区域产生了热应力裂纹。由于轧