高品质 高性能 生态钢材品种的开发

李玉良 ,李建新 ,刘 ,迪,张金友

赤峰中唐特钢有限公司  内蒙古赤峰市  024000    山西建邦集团有限公司  山西省临汾市  041000   内蒙古包钢钢联股份有限公司  内蒙古包头市 014000   赤峰中唐特钢有限公司  内蒙古赤峰市  024000

摘要   

      中国工程院院士干勇在“2014钢铁行业技术创新大会暨科技负责人会议”上做了题为《低碳经济下现代钢铁流程和生态钢铁产品》的专题报告，其中就钢铁生态产品的技术发展进行了预测。随着我国汽车产量的逐年增加，汽车制造业对热轧钢板和钢带的市场需求量也日益上升。汽车大梁钢700L是热轧汽车用钢带中的高级别产品，开发较晚对车辆使用性能影响很大。

关键词   生态钢      大梁钢    要点控制

1       大梁钢的发展及用途

1.1  大梁钢主要用于制造汽车纵梁、横梁、加强梁、桥壳、保险杠等重要构件。汽车大梁钢在成型过程中要承受大的冲压、弯曲变形和高的冲击载荷，能否经受较大的冲压变形是汽车大梁钢内在质量的重要指标之一；由于变形比较复杂对汽车大梁钢的内在质量提出了更高的要求。另外汽车大梁钢钢带产品的厚度跨度比较大，一般为3～12mm，在生产厚度较小的汽车大梁钢产品时为获得良好的板形一般轧制过程温度较高，不利于获得强韧性较好的成品。汽车大梁钢的制造工艺决定了其应具有较高的强韧性能和良好的工艺成型性能，即较高的强度、延伸率、冲击功和良好的冷弯性能、表面质量和板形等；服役条件决定了汽车大梁钢应具有较高的抗疲劳性能和相对较低的屈强比，即钢质较纯净，夹杂物少，抗拉强度相对较高等，所以综合来讲汽车大梁钢的生产难度较大。

1.2   汽车大梁钢不仅要求钢板具有较高的强度、塑性和冷弯性能，同时还要求具有良好的冷冲压成型性能，这对钢铁企业的设备、冶炼、轧制能力都有严格要求。尤其是高强级别的汽车大梁钢，由于近年来按照国家节能减排要求，汽车生产厂家纷纷在设计上减轻汽车自重，对大梁钢级要求越来越高。汽车大梁钢已形成从低到高的系列产品，覆盖420L、440L、510L、610L、700L等牌号，形成完整的高强系列。

1.3   汽车大梁钢对内部化学成分要求严格，碳含量低、要求磷、硫含量控制范围狭窄、表呈性能要求高，从钢水冶炼到轧制后的冷却控温等均是极大的挑战。

2    生产工艺及要点控制

2.1 化学成分设计

C  0.05—0.07%  Si ≤0.15% Mn1.25-1.30% P≤0.015% S≤0.005% Alt0.025-0.05% Nb0.018%  Ti 0.085%  N≤40PPm

2.2   工艺流程环节控制

2.2.1冶炼部分

（1）转炉①转炉执行700L生产注意事项，为保证磷含量转炉执行双渣+补吹工艺。②转炉出钢合金化，先加铝块强脱氧，炉后定氧根据氧含量补铝线。③转炉做好出钢温度控制，减少精炼升温增氮。（2）精炼①喂铝线做好全氧控制。精炼采用硅铁粉+铝粉复合脱氧。②精炼过程全程埋弧，控制增氮，硅碳球分多次加入，用量≥80kg/炉。③钙处理后软吹时间≥10分钟，钢水不裸露。精炼严格控制N含量。（3）连铸①必须做好保护浇铸，保证密封圈密封效果。②严禁絮流，禁止烧眼、裸浇、富氧，原则上不换水口（换水口坯料做好标记，单独存放）。拉速波动、换水口坯料割角处理。

2.2.2轧钢环节

①轧制规格5.0*1430㎜。

②在炉时间  ≤150分钟。    

③各段目标温度，一加段≤1050℃ 二加段≤1150℃  三加段≤1280℃  均热段1250±20℃。

④轧制过程工艺温度精轧开轧温度FTo1080——1120℃，精轧终轧温度FT7865——890℃，卷取温度CTC595——620℃。

2.2.3注意事项

① 700L产品在轧制生产过程中容易出现板形问题，精轧轧制过程温度较高且下游机架压下量小，精轧终轧温度接近900℃，由于精轧温度较高和未再结晶区压下量小成品钢带组织中铁素体、珠光体带状明显及交替分布，且晶粒尺寸较大，如果通过降低精轧终轧温度和增加未再结晶区压下量来改善组织将会给板形质量带来影响。②为此提出以下工艺调整方案：基本保持精轧过程温度、负荷分配不变，增加钢中铌元素含量同时降低锰含量，适当增加层流冷却速率，以减轻钢中铁素体、珠光体带状程度，同时细化晶粒，使带钢抗拉强度和延伸率都得到提高。③提高钢质纯净度，减少钢中影响带钢延展性的夹杂物数量和减轻铸坯中心偏析LF处理过程中避免钢水裸露，延长LF精炼软吹时间保证夹杂物上浮充分，LF处理后对钢水进行钙处理；提高保护浇铸效果和强化钢种混浇管理，减少了钢中存在影响延展性和韧性的夹杂物；建立汽车大梁钢铸坯生产评估制度，生产前对铸机结晶器、足辊辊缝精度进行校核确保精度，连铸过程中严格控制钢水过热度、拉速等，减轻铸坯中心偏析。④改善带钢表面质量降低钢中硅含量，硅含量高是表面氧化铁皮缺陷产生的内因，降低硅含量可以有效消除氧化铁皮缺陷；适当提高板坯加热/均热温度，保证板坯炉后除磷温度高于1173℃，保持除磷喷嘴最佳喷射角度和效果。

3   热连轧线通过轧制实验总结 

①反馈查漏补缺最终固化化学成分设计和轧钢工艺流程控制要点。

②“微合金化”是指Ni V Ti这些元素在钢中含量较低通常低于1%质量分数， 目前大量使用的是铌、钒、钛等，其特点是能与碳、氮结合成碳化物、氮化物和碳氮化物这些化合物在高温下溶解在低温下析出。其作用表现在在加热时阻碍原始奥氏体晶粒长大在轧制过程中抑制再结晶及再结晶后的晶粒长大在低温时起到强析出强化的作用。通过合金元素的固溶及其固态反应影响微结构乃至结构、组织和组分从而使金属获得要求的性能。

③700L大梁钢在重型汽车上发挥了良好的作用，开拓了市场实现了双赢。