本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種500MPa級低合金高強(qiáng)鋼，其特征在于：其化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為：C?0.06～0.10%，Si?0.10～0.50%，Mn?0.8～2.0%，P≤0.025%，S≤0.010%，N≤50ppm，Als?0.025～0.05%，Cr?0.10～0.5%,Nb?0.020?0.040%，Ti?0.020?0.040%,其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。其生產(chǎn)方法包括下述工序：鐵水預(yù)處理、煉鋼、熱軋、冷軋、退火和平整工序。本發(fā)明專利技術(shù)采用低碳設(shè)計(jì)，通過Si和Mn的固溶強(qiáng)化、Nb和Ti的析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化以及Mn和Cr的組織強(qiáng)化來增強(qiáng)材料的強(qiáng)度，并嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，在改善材料強(qiáng)度同時(shí)，仍然保持良好的塑形、擴(kuò)口性能和翻邊性能。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種高強(qiáng)鋼，尤其是一種500MPa級低合金高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)方法，屬于 冶金
技術(shù)介紹
隨著“節(jié)能環(huán)保”越來越成為了廣泛關(guān)注的話題，輕量化也廣泛應(yīng)用到普通汽車領(lǐng)域，要求汽車在提高操控性的同時(shí)還要有出色的節(jié)油表現(xiàn)。汽車的油耗主要取決于發(fā)動機(jī)的排量和汽車的總質(zhì)量，在保持汽車整體品質(zhì)、性能和造價(jià)不變甚至優(yōu)化的前提下，降低汽車自身重量可以提高輸出功率、降低噪聲、提升操控性、可靠性，提高車速、降低油耗、減少廢氣排放量、提升安全性。有研究數(shù)字顯示，若汽車整車重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％；若車橋、變速器等裝置的傳動效率提高10％，燃油效率可提高7％。汽車車身約占汽車總質(zhì)量的30％，空載情況下，約70％的油耗用在車身質(zhì)量上。因此，車身的輕量化已成為世界發(fā)展的潮流。為了實(shí)現(xiàn)汽車車身的輕量化，車身制造中越來越多地采用具有良好強(qiáng)塑積的高強(qiáng)鋼，尤其是在一些安全件和結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)上，一方面不損失汽車安全性能；另一方面降低車身重量，從而降低油耗和減少環(huán)境污染。傳統(tǒng)的微合金化高強(qiáng)鋼具有良好的屈強(qiáng)比和焊接性能，在汽車零部件制造中仍然廣泛使用。該鋼種主要通過添加Mn和Si等固溶強(qiáng)化元素以及Nb、V和Ti等微合金化元素來提高材料強(qiáng)度，但是微合金化鋼隨著材料強(qiáng)度的提高，塑形性會逐步降低，成形性能會變差，這是采用固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化帶來的弊端。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種500MPa級低合金高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)方法，采用低碳設(shè)計(jì)，通過Si和Mn的固溶強(qiáng)化、Nb和Ti的析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化以及Mn和Cr的組織強(qiáng)化來增強(qiáng)材料的強(qiáng)度，并嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，在改善材料強(qiáng)度同時(shí)，仍然保持良好的塑形、擴(kuò)口性能和翻邊性能。本專利技術(shù)所采取的技術(shù)方案是：一種500MPa級低合金高強(qiáng)鋼，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為：C 0.06～0.10%，Si 0.10～0.50%，Mn 0.8～2.0%，P≤0.025%，S≤0.010%，N≤50ppm，Als 0.025～0.05%，Cr 0.10～0.5%,Nb 0.020-0.040%，Ti 0.020-0.040%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。本專利技術(shù)還提供了500MPa級低合金高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)方法，包括下述工序：鐵水預(yù)處理、煉鋼、熱軋、冷軋、退火和平整工序。上述鐵水預(yù)處理工序采用白灰和顆粒鎂復(fù)合脫硫，脫硫周期為25-30分鐘，白灰加入量為3.5-5.5kg/噸鐵，顆粒鎂加入量0.65-0.86kg/噸鐵，預(yù)處理后鐵水中的硫含量在0.0050%以下。上述煉鋼工序采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，通過轉(zhuǎn)爐吹煉降低碳和磷，出鋼過程中采用擋渣器進(jìn)行擋渣，采用硅鋁復(fù)合脫氧，將錳和鈮配置到成分中限；在LF爐精煉工序，加入石灰、鋁鎂鈣鐵進(jìn)行造渣脫氧脫硫操作，渣中的FeO+MnO質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量小于1%，加入鈮鐵、鈦鐵、鉻鐵和金屬錳鐵對成分進(jìn)行微調(diào)，并進(jìn)行鈣處理，對夾雜物進(jìn)行變性，鋼水中的鈣含量為15-30ppm，鈣處理后靜吹7-15分鐘，幫助夾雜物上浮，連鑄工序澆鑄速度為1.0-1.5m/min，鑄坯厚度為180-230mm，中包鋼水過熱度控制在15-30℃。上述熱軋工序：加熱溫度1250～1320℃，加熱時(shí)間為160～210分鐘，熱軋終軋溫度為870±10℃，卷取溫度為600±20℃。上述冷軋工序：冷軋壓下率控制在50～70%。上述退火工序：退火均熱溫度為800±30℃，均熱時(shí)間為60～250s，快冷開始溫度為680±20℃，過時(shí)效溫度為340±40℃，最后入水冷卻至室溫。上述平整工序：采用平整延伸率控制模式；平整延伸率≤0.5%，平整輥直徑為650mm。本專利技術(shù)中：C：碳是鋼中最基本的元素，作為鋼中的間隙原子，對提高鋼的強(qiáng)度起著非常重要的作用，對鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度影響最大。通常情況下，鋼的強(qiáng)度越高，延伸率越低，因此碳含量控制在0.06～0.10%之間。Si：固溶強(qiáng)化元素，但是隨著Si含量的提高會降低材料的延伸率，每添加1%(質(zhì)量百分比)含量的Si會提高鐵素體的屈服強(qiáng)度約為80MPa，因此Si含量控制在0.5%以下。Mn：固溶強(qiáng)化元素，一般每加入1%(質(zhì)量百分比)含量的Mn會將鐵素體的強(qiáng)度提高40MPa，通常情況下，對于Al鎮(zhèn)靜鋼為了避免S產(chǎn)生的熱裂紋，一般需要將Mn/S控制在20以上；同時(shí)在過冷奧氏體轉(zhuǎn)變過程中，可以推遲向貝氏體和珠光體的轉(zhuǎn)變。P：固溶強(qiáng)化元素，在本專利技術(shù)中，P為雜質(zhì)元素，控制的越低越好。Al：脫氧元素，為了有效地脫氧通常將Als控制在200～500ppm。N：為有害雜質(zhì)元素，在室溫的鐵素體中擴(kuò)散速度快，很容易導(dǎo)致室溫時(shí)效，為了使得最終產(chǎn)品具有良好的成形性能，本專利技術(shù)中N含量控制在50ppm及以下。S：有害雜質(zhì)元素，控制越低越好，本專利技術(shù)控制在0.025%及以下。Cr：為弱碳化物形成元素，可以推遲過冷奧氏體向貝氏體和珠光體轉(zhuǎn)變；Nb：為碳化物、氮化物或碳氮化物形成元素，在熱軋時(shí)，可以抑制再結(jié)晶，細(xì)化熱軋以及退火后成品的晶粒，同時(shí)可以通過形成析出相相改善材料的韌性，提高強(qiáng)度。Ti：為碳化物、氮化物或碳氮化物形成元素，可以通過形成析出相來強(qiáng)化材料基體。通過Si和Mn的固溶強(qiáng)化、Nb和Ti的析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化以及Mn和Cr的組織強(qiáng)化來增強(qiáng)材料的強(qiáng)度，在改善材料強(qiáng)度同時(shí)，仍然保持良好的塑形、擴(kuò)口性能和翻邊性能。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本專利技術(shù)采用低碳設(shè)計(jì)，通過Si和Mn的固溶強(qiáng)化、Nb和Ti的析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化以及Mn和Cr的組織強(qiáng)化來增強(qiáng)材料的強(qiáng)度，并嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，在改善材料強(qiáng)度同時(shí)，仍然保持良好的塑形、擴(kuò)口性能和翻邊性能。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本專利技術(shù)做進(jìn)一步地說明；實(shí)施例1-8中500MPa級低合金高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)方法按下述工序進(jìn)行：（1）鐵水預(yù)處理工序采用白灰和顆粒鎂復(fù)合脫硫，脫硫周期為25-30分鐘，白灰加入量為3.5-5.5kg/噸鐵，顆粒鎂加入量0.65-0.86kg/噸鐵，預(yù)處理后鐵水中的硫含量在0.0050%以下。（2）煉鋼工序采用100噸的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，通過轉(zhuǎn)爐吹煉降低碳和磷，出鋼過程中采用擋渣器進(jìn)行擋渣，采用硅鋁復(fù)合脫氧，將錳和鈮配置到成分中限；在LF爐精煉工序，加入石灰、鋁鎂鈣鐵進(jìn)行造渣脫氧脫硫操作，渣中的FeO+MnO質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量小于1%，加入鈮鐵、鈦鐵、鉻鐵和金屬錳鐵對成分進(jìn)行微調(diào)，并進(jìn)行鈣處理，對夾雜物進(jìn)行變性，鋼水中的鈣含量為15-30ppm，鈣處理后靜吹7-15分鐘，幫助夾雜物上浮，連鑄工序澆鑄速度為1.0-1.5m/min，鑄坯厚度為230mm，中包鋼水過熱度控制在15-30℃。（3）熱軋工序：加熱溫度1250～1320℃，加熱時(shí)間為160～210分鐘，熱軋終軋溫度為870±10℃，卷取溫度為600±20℃。（4）冷軋工序：冷軋壓下率控制在50～70%。（5）退火工序：退火均熱溫度為800±30℃，均熱時(shí)間為60～250s，快冷開始溫度為680±20℃，過時(shí)效溫度為340±40℃，最后入水冷卻至室溫。（6）平整工序：采用平整延伸率控制模式；平整延伸率≤0.5%，平整輥直徑為650mm。實(shí)施例1-8中鋼的化學(xué)成分見表1：表1 實(shí)施例1-8中鋼的化學(xué)成分注：表1中，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。鐵水經(jīng)過鐵水預(yù)處理和煉鋼工序，得到鋼坯；鋼坯經(jīng)熱軋、冷軋、退火和平整工序本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種500MPa級低合金高強(qiáng)鋼，其特征在于：其化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為：C?0.06～0.10%，Si?0.10～0.50%，Mn?0.8～2.0%，P≤0.025%，S≤0.010%，N≤50ppm，Als?0.025～0.05%，Cr?0.10～0.5%,Nb?0.020?0.040%，Ti?0.020?0.040%,其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種500MPa級低合金高強(qiáng)鋼，其特征在于：其化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為：C 0.06～0.10%，Si 0.10～0.50%，Mn 0.8～2.0%，P≤0.025%，S≤0.010%，N≤50ppm，Als 0.025～0.05%，Cr 0.10～0.5%,Nb 0.020-0.040%，Ti 0.020-0.040%,其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求１所述的一種500MPa級低合金高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于包括下述工序：鐵水預(yù)處理、煉鋼、熱軋、冷軋、退火和平整工序。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種500MPa級低合金高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述鐵水預(yù)處理工序采用白灰和顆粒鎂復(fù)合脫硫，脫硫周期為25-30分鐘，白灰加入量為3.5-5.5kg/噸鐵，顆粒鎂加入量0.65-0.86kg/噸鐵，預(yù)處理后鐵水中的硫含量在0.0050%以下。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種500MPa級低合金高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述煉鋼工序采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，通過轉(zhuǎn)爐吹煉降低碳和磷，出鋼過程中采用擋渣器進(jìn)行擋渣，采用硅鋁復(fù)合脫氧，將錳和鈮配置到成分中限；在LF爐精煉工序，加入石灰、鋁鎂鈣鐵進(jìn)行造渣...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：夏明生，劉立學(xué)，孫良博，劉麗萍，王建興，史文，郭志凱，李桂蘭，邢振環(huán)，劉大亮，關(guān)淑巧，解鴿，
申請(專利權(quán))人：唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：河北;13
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