低裂纹敏感性S550MC热轧汽车结构钢带的生产方法与流程

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带的生产方法。

背景技术：

高强钢(ahss)定义为屈服强度≥500mpa，采用常规工艺生产，热轧控制相对容易，产品强度和延伸率均较高，但对剪切、冲压加工过程中产生的微裂纹比较敏感，如切口质量较差，容易形成疲劳裂纹源，严重降低疲劳寿命，造成安全隐患。为降低裂纹敏感性，我们通过优化热轧控轧tmcp工艺和冷却路径的方法，增加超高强钢的冲击韧性和扩孔率。

汽车横梁及车内支撑件一般采用屈服强度≤420mpa等级的钢带冲压。但是，随着汽车整车强度提高和环保要求提升，其措施就是采用屈服强度550mpa等级薄规格超高强钢替代屈服强度≤420mpa厚规格的结构钢。具体措施是用规格厚度为3.0-6.3mm的550mpa级汽车结构钢代替≤420mpa级4.0-8.0mm厚度结构钢，但屈服强度550mpa以上的超高强钢对钢带剪切、冲压加工过程中产生的微裂纹更为敏感，为了提高其安全性能，需要进一步提高其冲击韧性和扩孔率。

因此开发一种低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带的生产方法，将具有重要的经济效益和社会效益。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带的生产方法。本发明通过控轧控冷生产工艺，生产出的低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢适合冲压suv、皮卡、轻卡等车型的结构件、加强件，具有制造工艺简单、成本低廉、扩孔率高的特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带的生产方法，所述生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序；所述冷却工序，采用层流冷却水三段冷却模式：带钢首先经层流冷却以50～80℃/s强冷至680～720℃，然后空冷2～5s，再经层流冷却以30～60℃/s的速度冷却到480～520℃。

本发明所述加热工序，钢坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为≥150min，钢坯炉后除鳞温度1080～1120℃。

本发明所述粗轧工序，粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度32～36mm。

本发明所述精轧工序，进精轧温度1020～1070℃，采用7道次精轧轧成厚度为3.0～6.3mm的钢带，终轧温度855～885℃。

本发明所述卷取工序，卷曲温度480～520℃。

本发明所述钢带化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.06～0.09％，mn：1.20～1.50％，s≤0.025％，p≤0.015％，si≤0.30％，nb：0.030～0.045％，ti：0.050～0.070％，als：0.020～0.040％，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明所述钢带规格为：厚度3.0～6.3mm、宽度800～1420mm。

本发明所述钢带组织主要为铁素体和粒状贝氏体，晶粒度≥11级。

本发明所述钢带抗拉强度rm：670～710mpa，屈服强度rp0.2：590～640mpa，延伸率a：19.5～23％，0℃低温冲击功160～190j，扩孔率60～70％。

本发明所述连铸工序，采用1580mm轧机，板坯厚度为200mm。

本发明低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带产品标准和产品力学性能检测方法标准参考en10149-2-2013。

表1本发明实际生产性能与en10149-2-2013标准要求对比

注：厚度≥6mm钢带进行夏比(v型)冲击试验采用钢带中部纵向试样。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过低温控制轧制可以细化钢带晶粒，提高其综合性能；同时通过三段冷却，调整钢在相变过程中c的配分，避免珠光体转变组织转化，可以得到性能比铁素体珠光体更好的铁素体贝氏体组织，产品具有较高的抗拉强度和良好的扩孔率。2、本发明生产的钢带产品抗拉强度rm：670～710mpa，屈服强度rp0.2：590～640mpa，延伸率a：19.5～23％，0℃低温冲击功160～190j，扩孔率60～70％。3、本发明低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢适合冲压suv、皮卡、轻卡等车型的结构件、加强件，具有制造工艺简单、成本低廉、扩孔率高的特点。

附图说明

图1为实施例1和对比例1s550mc板卷拉伸曲线图；

图2为实施例1低温卷取的冲击断口图；

图3为实施例1金相组织图；

图4为对比例1高温卷取的冲击断口图；

图5为对比例1金相组织图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明

实施例1

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带厚度为6.3mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.08％、mn：1.38％、s：0.003％、p：0.014％、si：0.22％、als：0.038％，nb：0.033％，ti：0.066％，其余为铁和不可避免的杂质。

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)板坯连铸工序：经过转炉冶炼、lf炉精炼、连铸得到厚度为200mm连铸坯；

(2)加热工序：铸坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为180min，钢坯炉后除鳞温度1090℃；

(3)粗轧工序：粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度36mm；

(4)精轧工序：进精轧温度1030℃，采用7道次精轧轧成厚度为6.3mm的钢带，终轧温度865℃；

(5)冷却工序：采用层流冷却水三段冷却模式，带钢首先经层流冷却以60℃/s强冷至690℃，然后空冷2s，再经层流冷却以40℃/s的速度冷却到490℃；

(6)卷取工序：卷取温度490℃，得到热轧s550mc板卷。

本实施例所生产的热轧s550mc板卷的组织主要为铁素体和粒状贝氏体，晶粒度为12.5级，力学性能见表2。

表2

本实施例所生产的热轧s550mc板卷拉伸曲线见图1中曲线b；低温卷取的冲击断口见图2，冲击断口良好；金相组织见图3。(实施例2-8所生产的热轧s550mc板卷拉伸曲线、低温卷取的冲击断口图、金相组织图与实施例1类似，故省略。)

实施例2

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带厚度为3.0mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.07％、mn：1.36％、s：0.001％、p：0.011％、si：0.23％、als：0.027％，nb：0.032％，ti：0.064％，其余为铁和不可避免的杂质。

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)板坯连铸工序：经过转炉冶炼、lf炉精炼、连铸得到厚度为200mm连铸坯；

(2)加热工序：铸坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为190min，钢坯炉后除鳞温度1090℃；

(3)粗轧工序：粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度32mm；

(4)精轧工序：进精轧温度1040℃，采用7道次精轧轧成厚度为3.0mm的钢带，终轧温度875℃；

(5)冷却工序：采用层流冷却水三段冷却模式，带钢首先经层流冷却以70℃/s强冷至700℃，然后空冷5s，再经层流冷却以50℃/s的速度冷却到500℃；

(6)卷取工序：卷取温度500℃，得到热轧s550mc板卷。

本实施例所生产的热轧s550mc板卷的组织主要为铁素体和粒状贝氏体，晶粒度为13级，力学性能见表3。

表3

实施例3

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带厚度为4.5mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.08％、mn：1.37％、s：0.002％、p：0.013％、si：0.20％、als：0.031％，nb：0.032％，ti：0.062％，其余为铁和不可避免的杂质。

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)板坯连铸工序：经过转炉冶炼、lf炉精炼、连铸得到厚度为200mm连铸坯；

(2)加热工序：铸坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为195min，钢坯炉后除鳞温度1110℃；

(3)粗轧工序：粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度36mm；

(4)精轧工序：进精轧温度1050℃，采用7道次精轧轧成厚度为4.5mm的钢带，终轧温度880℃；

(5)冷却工序：采用层流冷却水三段冷却模式，带钢首先经层流冷却以65℃/s强冷至710℃，然后空冷4s，再经层流冷却以45℃/s的速度冷却到510℃；

(6)卷取工序：卷取温度510℃，得到热轧s550mc板卷。

本实施例所生产的热轧s550mc板卷的组织主要为铁素体和粒状贝氏体，晶粒度为12.5级，力学性能见表4。

表4

实施例4

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带厚度为4.0mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.06％，mn：1.20％，s：0.025％，p：0.015％，si：0.30％，nb：0.030％，ti：0.050％，als：0.020％，其余为铁和不可避免的杂质。

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)板坯连铸工序：经过转炉冶炼、lf炉精炼、连铸得到厚度为200mm连铸坯；

(2)加热工序：铸坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为150min，钢坯炉后除鳞温度1080℃；

(3)粗轧工序：粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度36mm；

(4)精轧工序：进精轧温度1020℃，采用7道次精轧轧成厚度为4.0mm的钢带，终轧温度855℃；

(5)冷却工序：采用层流冷却水三段冷却模式，带钢首先经层流冷却以80℃/s强冷至680℃，然后空冷3s，再经层流冷却以30℃/s的速度冷却到480℃；

(6)卷取工序：卷取温度480℃，得到热轧s550mc板卷。

本实施例所生产的热轧s550mc板卷的组织主要为铁素体和粒状贝氏体，晶粒度为12.5级，力学性能见表5。

表5

实施例5

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带厚度为5.0mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.09％，mn：1.50％，s：0.015％，p：0.010％，si：0.10％，nb：0.045％，ti：0.070％，als：0.040％，其余为铁和不可避免的杂质。

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)板坯连铸工序：经过转炉冶炼、lf炉精炼、连铸得到厚度为200mm连铸坯；

(2)加热工序：铸坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为165min，钢坯炉后除鳞温度1120℃；

(3)粗轧工序：粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度36mm；

(4)精轧工序：进精轧温度1070℃，采用7道次精轧轧成厚度为5.0mm的钢带，终轧温度885℃；

(5)冷却工序：采用层流冷却水三段冷却模式，带钢首先经层流冷却以50℃/s强冷至720℃，然后空冷5s，再经层流冷却以60℃/s的速度冷却到520℃；

(6)卷取工序：卷取温度520℃，得到热轧s550mc板卷。

本实施例所生产的热轧s550mc板卷的组织主要为铁素体和粒状贝氏体，晶粒度为12级，力学性能见表6。

表6

实施例6

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带厚度为5.5mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.07％，mn：1.24％，s：0.010％，p：0.012％，si：0.17％，nb：0.037％，ti：0.053％，als：0.023％，其余为铁和不可避免的杂质。

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)板坯连铸工序：经过转炉冶炼、lf炉精炼、连铸得到厚度为200mm连铸坯；

(2)加热工序：铸坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为154min，钢坯炉后除鳞温度1100℃；

(3)粗轧工序：粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度34mm；

(4)精轧工序：进精轧温度1060℃，采用7道次精轧轧成厚度为5.5mm的钢带，终轧温度859℃；

(5)冷却工序：采用层流冷却水三段冷却模式，带钢首先经层流冷却以56℃/s强冷至684℃，然后空冷3s，再经层流冷却以54℃/s的速度冷却到486℃；

(6)卷取工序：卷取温度486℃，得到热轧s550mc板卷。

本实施例所生产的热轧s550mc板卷的组织主要为铁素体和粒状贝氏体，晶粒度为11级，力学性能见表7。

表7

实施例7

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带厚度为6.0mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.08％，mn：1.43％，s：0.020％，p：0.009％，si：0.27％，nb：0.042％，ti：0.058％，als：0.025％，其余为铁和不可避免的杂质。

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)板坯连铸工序：经过转炉冶炼、lf炉精炼、连铸得到厚度为200mm连铸坯；

(2)加热工序：铸坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为173min，钢坯炉后除鳞温度1087℃；

(3)粗轧工序：粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度33mm；

(4)精轧工序：进精轧温度1026℃，采用7道次精轧轧成厚度为6.0mm的钢带，终轧温度878℃；

(5)冷却工序：采用层流冷却水三段冷却模式，带钢首先经层流冷却以73℃/s强冷至705℃，然后空冷5s，再经层流冷却以34℃/s的速度冷却到506℃；

(6)卷取工序：卷取温度506℃，得到热轧s550mc板卷。

本实施例所生产的热轧s550mc板卷的组织主要为铁素体和粒状贝氏体，晶粒度为11级，力学性能见表8。

表8

实施例8

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带厚度为4.8mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.06％，mn：1.47％，s：0.018％，p：0.008％，si：0.15％，nb：0.040％，ti：0.060％，als：0.034％，其余为铁和不可避免的杂质。

本实施例低裂纹敏感性s550mc热轧汽车结构钢带生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)板坯连铸工序：经过转炉冶炼、lf炉精炼、连铸得到厚度为200mm连铸坯；

(2)加热工序：铸坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为178min，钢坯炉后除鳞温度1115℃；

(3)粗轧工序：粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度35mm；

(4)精轧工序：进精轧温度1053℃，采用7道次精轧轧成厚度为4.8mm的钢带，终轧温度882℃；

(5)冷却工序：采用层流冷却水三段冷却模式，带钢首先经层流冷却以78℃/s强冷至692℃，然后空冷2s，再经层流冷却以37℃/s的速度冷却到513℃；

(6)卷取工序：卷取温度513℃，得到热轧s550mc板卷。

本实施例所生产的热轧s550mc板卷的组织主要为铁素体和粒状贝氏体，晶粒度为11.5级，力学性能见表9。

表9

上述实施例低裂纹敏感性s550mc热轧超高强汽车结构钢钢带产品在某重工制造有限公司使用，剪切冲压裂纹敏感性低，提高了疲劳寿命。

对比例

s550mc热轧钢带的常规生产工艺如下：

s550mc热轧钢带的常规生产工艺包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)板坯连铸工序：经过转炉冶炼、lf炉精炼、连铸得到厚度为200mm连铸坯；

(2)加热工序：铸坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为≥150min，钢坯炉后除鳞温度1080～1120℃；

(3)粗轧工序：粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度32～36mm；

(4)精轧工序：进精轧温度1020～1070℃，采用7道次精轧轧成厚度为3.0～6.3mm的钢带，终轧温度855～885℃；

(5)冷却工序：采用单段冷模式：带钢首先经层流冷却以30～80℃/s强冷至580～620℃；

(6)卷取工序：卷取温度580～620℃，得到热轧s550mc板卷。

对比例1

本对比例s550mc热轧钢带采用常规生产工艺，包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)板坯连铸工序：经过转炉冶炼、lf炉精炼、连铸得到厚度为200mm连铸坯；

(2)加热工序：铸坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为160min，钢坯炉后除鳞温度1000℃；

(3)粗轧工序：粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度34mm；

(4)精轧工序：进精轧温度1050℃，采用7道次精轧轧成厚度为4.0mm的钢带，终轧温度875℃；

(5)冷却工序：采用单段冷模式：带钢首先经层流冷却以50℃/s强冷至600℃；

(6)卷取工序：卷取温度600℃，得到热轧s550mc板卷。

本对比例所生产的s550mc板卷拉伸曲线见图1中曲线a；高温卷取的冲击断口见图4，冲击韧性低，断口分层；金相组织见图5。(对比例2和3所生产的热轧s550mc板卷拉伸曲线、低温卷取的冲击断口图、金相组织图与对比例1类似，故省略。)

对比例2

本对比例s550mc热轧钢带采用常规生产工艺，包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)板坯连铸工序：经过转炉冶炼、lf炉精炼、连铸得到厚度为200mm连铸坯；

(2)加热工序：铸坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为150min，钢坯炉后除鳞温度1080℃；

(3)粗轧工序：粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度36mm；

(4)精轧工序：进精轧温度1020℃，采用7道次精轧轧成厚度为6.3mm的钢带，终轧温度855℃；

(5)冷却工序：采用单段冷模式：带钢首先经层流冷却以80℃/s强冷至620℃；

(6)卷取工序：卷取温度620℃，得到热轧s550mc板卷。

对比例3

本对比例s550mc热轧钢带采用常规生产工艺，包括转炉冶炼、lf精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)板坯连铸工序：经过转炉冶炼、lf炉精炼、连铸得到厚度为200mm连铸坯；

(2)加热工序：铸坯在蓄热式加热炉加热，加热时间为170min，钢坯炉后除鳞温度1120℃；

(3)粗轧工序：粗轧采用单机架往复式5道次轧制且采用单道次高压水除鳞，粗轧后的中间坯料厚度32mm；

(4)精轧工序：进精轧温度1070℃，采用7道次精轧轧成厚度为3.0mm的钢带，终轧温度885℃；

(5)冷却工序：采用单段冷模式：带钢首先经层流冷却以30℃/s强冷至580℃；

(6)卷取工序：卷取温度580℃，得到热轧s550mc板卷。

由实施例1-8和对比例1-3可知，从拉伸曲线来说，虽然曲线a强度和延伸率均高于曲线b，但拉伸曲线并不能完全反应钢的韧性指标，因此做了钢的冲击和扩孔试验，以检验钢的韧性，图2和图4是实施例与对比例的冲击和扩孔试验的对比；说明本发明方法生产的低裂纹敏感性s550mc热轧超高强汽车结构钢带产品强度和延伸率均符合标准要求，同时产品无屈服延伸，不容易变形，冲击韧性好，冲击断口良好不分层，卷取晶粒更细，适合载荷频繁变化的要求疲劳强度较高的场合，性能完全满足s550mc性能要求；产品在汽车制动机构等冲压结构件上应用，反馈抗疲劳断裂能力优于常规工艺。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。