專利名稱：一種抗拉強度高于710MPa的熱軋大梁鋼及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于材料技術領域，特別涉及一種抗拉強度高于710MPa的熱軋大梁鋼及其制備方法。

背景技術：
隨著社會和經濟的發(fā)展，鋼鐵工業(yè)所面臨的節(jié)省資源、節(jié)約能源、保護環(huán)境的壓力越來越大。所以，對傳統(tǒng)的鋼鐵材料如何在成分設計及軋制工藝上進行減量化，進而大幅度提高其性能，延長使用壽命，有效地提高資源的利用率和回收率，已經成為鋼鐵材料研究領域的熱點。大梁鋼主要用于沖壓載重汽車和輕型汽車的車架縱梁、橫梁等結構件，目前的普通大梁鋼抗拉強度多為510MPa級和610MPa級，隨著汽車工業(yè)對輕量化、安全、排放、降低成本控制及燃料經濟性的要求越來越高，現(xiàn)有大梁鋼的強度級別普遍偏低，迫切需要開發(fā)更高強度級別的大梁鋼，而國內外在利用控制軋制與控制冷卻工藝得到600～700MPa級大梁鋼時多采用合金化的思想，且其中合金元素的數量較多，并加入附加值較高的Mo、Cr、Ni等合金元素，導致鋼材生產成本偏高。


發(fā)明內容
針對以上技術問題，本發(fā)明提供一種抗拉強度高于710MPa的熱軋大梁鋼及其制備方法，目的在于通過少添加合金元素的情況下使熱軋大梁鋼的強度提高，用以代替低級別的510MPa級和610MPa級大梁鋼。
本發(fā)明的抗拉強度高于710MPa的熱軋大梁鋼成分按重量百分比為C0.06～0.12％，Si0.01～0.20％，Mn 1.40～1.70％，Nb 0～0.03％，Ti0.05～0.10％，P＜0.01％，S＜0.01％，余量為鐵Fe。
本發(fā)明的制備方法按以下步驟進行 1、按設定成分冶煉鋼水并鑄軋成鑄坯，其成分按重量百分比為C0.06～0.12％，Si0.01～0.20％，Mn 1.40～1.70％，Nb 0～0.03％，Ti0.05～0.10％，P＜0.01％，S＜0.01％，余量為鐵Fe，鑄坯厚度為220～250mm。
2、將鑄坯加熱至1220～1280℃，進行粗軋，粗軋過程為3～5道次，粗軋開軋溫度為1120～1170℃，粗軋終軋溫度為980～1070℃，獲得厚度為38～50mm的中間坯。
3、將中間坯進行精軋，精軋過程為5～7道次，精軋開軋溫度為950～1000℃，精軋終軋溫度為760～860℃，精軋每道次壓下量控制在15～40％，精軋至厚度為1.6～14mm。
4、精軋后以10～40℃/s的速度冷卻至450～620℃，卷取，獲得成品熱軋大梁鋼。
本發(fā)明的方法是在碳錳結構鋼成分的基礎上，通過添加微量合金元素和控軋控冷技術，生產屈服強度不小于600MPa，抗拉強度不小于710MPa，斷后伸長率不低于23％，具有良好綜合性能的結構帶鋼，其金相組織為晶粒尺寸3～6μm的鐵素體以及少量珠光體的復相組織。
本發(fā)明中鋼種成分的設置考慮了以下幾點C對強化鋼板是有效的，但同時降低了其成型性及焊接性，這些性能對其使用性能來說是必不可少的，因此碳的含量控制在低碳鋼范圍內。為了在低碳鋼的基礎上，將抗拉強度提高到710MPa以上，同時控制好屈強比等性能參數，單純依靠晶粒細化是不夠的。通過添加合金元素Ti，使鋼材中的晶粒產生沉淀強化作用，同時高強度鈦鋼的冷成型性能好，在縱向、橫向和厚度方向上的性能均一，而且鈦的加入也改善了鋼材的焊接性能，所以加入鈦是十分有利的。
采用該TMCP工藝的依據是通過高溫區(qū)的奧氏體再結晶控制軋制，充分細化奧氏體晶粒；精軋終軋溫度控制在780-860℃，使軋制過程中產生較大的累積應變；通過軋后快速冷卻及合適溫度的卷取，得到細化的鐵素體，通過鐵素體的細化強化及TiC的析出強化使鋼材獲得良好的性能指標。
本發(fā)明的制備方法使抗拉強度710MPa級熱軋大梁鋼形成了一種新的組織狀態(tài)，它不同于一般低碳結構鋼和超細晶鋼的鐵素體珠光體組織，而是以超細(3～6μm)的鐵素體和在鐵素體機體上細小彌散的析出物組成的組織。采用該組織的依據是細化的鐵素體基體使材料具有較高的屈服強度，良好的塑性，同時材料的韌性，特別是材料的低溫韌性得到很大改善。組織中引入微合金元素Ti為主的TiC析出強化，可以有效的提高屈服強度及抗拉強度，細小彌散的析出物使材料在提高強度的同時，還保證了材料具有良好的成型性。
本發(fā)明熱軋大梁鋼可代替低級別的510MPa級和610MPa級大梁鋼，具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明熱軋大梁鋼由于具有細化的鐵素體組織，所以具有良好的低溫韌性及成型性能。2、本發(fā)明熱軋大梁鋼由于僅以微合金元素為主，未添加附加值較高的Mo、Ni、Cr等合金元素，大大降低了生產成本，采用本發(fā)明方法制備熱軋大梁鋼，每噸可降低成本不少于200元，可以產生很大的經濟效益。



圖1為本發(fā)明實施例1中的熱軋大梁鋼產品的金相組織圖。
圖2為本發(fā)明實施例1中的熱軋大梁鋼產品的電鏡透射圖。

具體實施例方式 本發(fā)明實施例中采用的軋機為1750熱連軋機。
實施例1 按設定成分在150噸轉爐中冶煉鋼水，并連鑄成鑄坯，其成分按重量百分比為C0.06％，Si0.20％，Mn 1.70％，Nb 0.03％，Ti0.05％，P0.003％，S0.008％，余量為鐵Fe，鑄坯厚度為230mm。
將鑄坯加熱至1250℃，進行粗軋，粗軋過程為3道次，粗軋開軋溫度為1170℃，粗軋終軋溫度為1070℃，獲得厚度為50mm的中間坯。
將中間坯進行精軋，精軋過程為5道次，精軋開軋溫度為1000℃，二軋溫度為980℃，三軋溫度為920℃，四軋溫度為880℃，終軋溫度為860℃，精軋每道次壓下量控制在15～40％，精軋至厚度為14mm。
精軋后以10℃/s的速度水冷至450℃，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋大梁鋼，力學性能測試結果為屈服強度650MPa，抗拉強度730MPa，斷后伸長率26％，沖擊功200J/mm2，冷彎測試(B＝35，d＝a)合格。該大梁鋼的金相組織如圖1所示，從圖中可見細化的鐵素體，該大梁鋼的電鏡透射如圖2所示，從圖中可以看出該鋼材的組織中有細小的TiC析出。
實施例2 鑄坯的制備方法及成分同實施例1，鑄坯厚度為240mm。
粗軋過程同實施例1，獲得厚度為45mm的中間坯。
將中間坯進行精軋，精軋過程為6道次，精軋開軋溫度為960℃，二軋溫度為940℃，三軋溫度為920℃，四軋溫度為900℃，五軋溫度為840℃，終軋溫度為820℃，精軋每道次壓下量控制在15～40％，精軋至厚度為10mm。
精軋后以25℃/s的速度水冷至550℃，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋大梁鋼，力學性能測試結果為屈服強度640MPa，抗拉強度740MPa，斷后伸長率26％，沖擊功130J/mm2，冷彎測試(B＝35，d＝a)合格。
實施例3 鑄坯的制備方法及成分同實施例1，鑄坯厚度為250mm。
粗軋過程同實施例1，獲得厚度為38mm的中間坯。
將中間坯進行精軋，精軋過程為7道次，精軋開軋溫度為980℃，二軋溫度為950℃，三軋溫度為930℃，四軋溫度為890℃，五軋溫度為850℃，六軋溫度為820℃，終軋溫度為780℃，精軋每道次壓下量控制在15～40％，精軋至厚度為6mm。
精軋后以40℃/s的速度水冷至620℃，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋大梁鋼，力學性能測試結果為屈服強度630MPa，抗拉強度720MPa，斷后伸長率25％，沖擊功115J/mm2，冷彎測試(B＝35，d＝a)合格。
實施例4 按設定成分在150噸轉爐中冶煉鋼水，并連鑄成鑄坯，其成分按重量百分比為C0.12％，Si0.10％，Mn 1.40％，Nb 0.02％，Ti0.08％，P0.007％，S0.005％，余量為鐵Fe，鑄坯厚度為220mm。
將鑄坯加熱至1280℃，進行粗軋，粗軋過程為4道次，粗軋開軋溫度為1150℃，終軋溫度為1000℃，獲得厚度為48mm的中間坯。
將中間坯進行精軋，精軋過程為5道次，精軋開軋溫度為1000℃，二軋溫度為970℃，三軋溫度為930℃，四軋溫度為870℃，終軋溫度為860℃，精軋每道次壓下量控制在15～40％，精軋至厚度為12mm。
精軋后以20℃/s的速度水冷至450℃，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋大梁鋼，力學性能測試結果為屈服強度660MPa，抗拉強度750MPa，斷后伸長率24％，沖擊功210J/mm2，冷彎測試(B＝35，d＝a)合格。
實施例5 鑄坯的制備方法及成分同實施例4，鑄坯厚度為230mm。
粗軋過程同實施例4，獲得厚度為42mm的中間坯。
將中間坯進行精軋，精軋過程為6道次，精軋開軋溫度為970℃，二軋溫度為950℃，三軋溫度為920℃，四軋溫度為880℃，五軋溫度為830℃，終軋溫度為806℃，精軋每道次壓下量控制在15～40％，精軋至厚度為10mm。
精軋后以30℃/s的速度水冷至530℃，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋大梁鋼，力學性能測試結果為屈服強度625MPa，抗拉強度720MPa，斷后伸長率26％，沖擊功120J/mm2，冷彎測試(B＝35，d＝a)合格。
實施例6 鑄坯的制備方法及成分同實施例4，鑄坯厚度為240mm。
粗軋過程同實施例4，獲得厚度為38mm的中間坯。
將中間坯進行精軋，精軋過程為5道次，精軋開軋溫度為950℃，二軋溫度為910℃，三軋溫度為880℃，四軋溫度為820℃，終軋溫度為780℃，精軋每道次壓下量控制在15～40％，精軋至厚度為8mm。
精軋后以40℃/s的速度水冷至620℃，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋大梁鋼，力學性能測試結果為屈服強度620MPa，抗拉強度715MPa，斷后伸長率26％，沖擊功124J/mm2，冷彎測試(B＝35，d＝a)合格。
實施例7 按設定成分在150噸轉爐中冶煉鋼水，并連鑄成鑄坯，其成分按重量百分比為C0.10％，Si0.01％，Mn 1.55％，Ti0.10％，P0.003％，S0.006％，余量為鐵Fe，鑄坯厚度為240mm。
將鑄坯加熱至1220℃，進行粗軋，粗軋過程為5道次，粗軋開軋溫度為1120℃，終軋溫度為980℃，獲得厚度為42mm的中間坯。
將中間坯進行精軋，精軋過程為7道次，精軋開軋溫度為1000℃，二軋溫度為970℃，三軋溫度為940℃，四軋溫度為900℃，五軋溫度為860℃，六軋溫度為820℃，終軋溫度為820℃，精軋每道次壓下量控制在15～40％，精軋至厚度為1.6mm。
精軋后以40℃/s的速度水冷至600℃，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋大梁鋼，力學性能測試結果為屈服強度670MPa，抗拉強度750MPa，斷后伸長率27％，沖擊功113J/mm2，冷彎測試(B＝35，d＝a)合格。
實施例8 鑄坯的制備方法及成分同實施例4，鑄坯厚度為240mm。
粗軋過程同實施例4，獲得厚度為40mm的中間坯。
將中間坯進行精軋，精軋過程為5道次，精軋開軋溫度為950℃，二軋溫度為920℃，三軋溫度為880℃，四軋溫度為860℃，終軋溫度為820℃，精軋每道次壓下量控制在15～40％，精軋至厚度為10mm。
精軋后以30℃/s的速度水冷至550℃，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋大梁鋼，力學性能測試結果為屈服強度650MPa，抗拉強度720MPa，斷后伸長率26％，沖擊功110J/mm2，冷彎測試(B＝35，d＝a)合格。
實施例9 鑄坯的制備方法及成分同實施例4，鑄坯厚度為240mm。
粗軋過程同實施例4，獲得厚度為38mm的中間坯。
將中間坯進行精軋，精軋過程為6道次，精軋開軋溫度為950℃，二軋溫度為920℃，三軋溫度為880℃，四軋溫度為860℃，五軋溫度為820℃，終軋溫度為800℃，精軋每道次壓下量控制在15～40％，精軋至厚度為6mm。
精軋后以15℃/s的速度水冷至450℃，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋大梁鋼，力學性能測試結果為屈服強度640MPa，抗拉強度740MPa，斷后伸長率27％，沖擊功114J/mm2，冷彎測試(B＝35，d＝a)合格。
權利要求
1、一種抗拉強度高于710MPa的熱軋大梁鋼，其特征在于該熱軋大梁鋼的成分按重量百分比為C0.06～0.12％，Si 0.01～0.20％，Mn 1.40～1.70％，Nb 0～0.03％，Ti0.05～0.10％，P＜0.01％，S＜0.01％，余量為鐵Fe；屈服強度至少為600MPa，抗拉強度至少為710MPa，斷后伸長率至少為23％。
2、權利要求1所述的抗拉強度高于710MPa的熱軋大梁鋼的制備方法，其特征在于按以下步驟進行(1)按設定成分冶煉鋼水并鑄軋成鑄坯，其成分按重量百分比為C0.06～0.12％，Si 0.01～0.20％，Mn 1.40～1.70％，Nb 0～0.03％，Ti0.05～0.10％，P＜0.01％，S＜0.01％，余量為鐵Fe，鑄坯厚度為220～250mm；(2)將鑄坯加熱至1220～1280℃，進行粗軋，粗軋3～5道次，粗軋開軋溫度為1120～1170℃，粗軋終軋溫度為980～1070℃，獲得厚度為38～50mm的中間坯；(3)將中間坯進行精軋，精軋5～7道次，精軋開軋溫度為950～1000℃，精軋終軋溫度為760～860℃，精軋每道次壓下量控制在15～40％，精軋至厚度為1.6～14mm；(4)精軋后以10～40℃/s的速度冷卻至450～620℃。
全文摘要
一種抗拉強度高于710MPa的熱軋大梁鋼及其制備方法，屬于材料技術領域，大梁鋼成分按重量百分比為C0.06～0.12％，Si 0.01～0.20％，Mn 1.40～1.70％，Nb 0～0.03％，Ti 0.05～0.10％，P＜0.01％，S＜0.01％，余量為鐵Fe；屈服強度至少600MPa，抗拉強度至少710MPa，斷后伸長率至少23％。制備方法為按設定成分冶煉鋼水并鑄軋成鑄坯，加熱至1220～1280℃進行粗軋，獲得中間坯；將中間坯精軋，然后以10～40℃/s的速度冷卻至450～620℃。本發(fā)明熱軋大梁鋼具有良好的低溫韌性及成型性能，且生產成本低。
文檔編號C22C38/14GK101624676SQ20091001254
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權日2009年7月15日
發(fā)明者衣海龍, 杜林秀, 迪 吳, 王國棟 申請人:東北大學