CN107385319A

CN107385319A - 屈服强度400MPa级精密焊管用钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN107385319A
Application number: CN201610323841.5A
Authority: CN
Inventors: 段争涛; 裴新华; 夏小明; 郭园园; 凌爱兵
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2017-11-24

Abstract

本发明涉及屈服强度400MPa级精密焊管用钢板及其制造方法，主要解决屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板工业化生产的技术问题。本发明提供的屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.20～0.30％，Si≤0.10％，Mn：1.0～1.40％，P≤0.02％，S≤0.01％，N≤0.0060％，Al：0.015～0.060％，Ti：0.01～0.03％，余量为铁和不可避免夹杂。热轧钢板的屈服强度为440～550MPa，抗拉强度为550～650MPa，断后伸长率A为25～35％。本发明热轧钢板适用于制作汽车结构用精密焊管。

Description

屈服强度400MPa级精密焊管用钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种精密焊管用钢板，特别涉及一种屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板及其制造方法，属于铁基合金技术领域。

背景技术

精密焊管是焊管产品中的精细产品。与普通焊管相比，具有壁厚均匀、钢管几何形状好、椭圆度小、焊缝质量可靠且内毛刺小、外表面光洁，钢管经焊缝热处理或保护性气氛热处理后，可以达到表面无氧化、力学性能稳定和金相组织均匀的效果，其尺寸精度高于无缝管而生产成本较同类型无缝精密钢管要低得多。

随着汽车行业的发展，部分汽车配件企业提出利用热轧钢板，经过酸洗、分条、辊压、焊接等工艺生产焊管，来代替无缝钢管，然后经过热处理、冷拔等工艺制作精密焊管，用于制作汽车精密结构件，如减震器连杆等。由于精密焊管加工工序较多，成形工艺复杂，对热轧钢板表面、质量和性能都提出了更高的要求。

中国专利申请号200810048305.4公开了一种屈服强度355MPa级超细组织热轧碳素钢带的制造方法，采用200MPa左右碳素钢的化学成分通过合适热轧工艺将晶粒细化到5微米以下，钢板的韧性大幅度提高，具备良好的成形、焊接等性能，实物屈服强度达到400MPa，其化学成分为C:0.08～0.316％，Si:0.10～0.40％，Mn:0.40～0.90％，Alt≥0.01％，采用了低C、含Si设计。

中国专利申请号201410203654.4公布了低成本屈服强度400MPa级钢带及其制造方法，采用低硅锰(Si:≤0.03％，Mn:0.20～0.40％)、硼微合金化(0.0009～0.0030％)设计，适用厚度1.0～3.5mm。

中国专利申请号201210270618.0公开了一种镀铜精密焊管用钢带的生产方法，其化学成分为C:≤0.002％，Si:≤0.01％，Mn:0.11～0.15％，P≤0.01％，S≤0.01％，N≤0.0030％，Alt:0.02～0.04％，Ti:0.05～0.08％。采用低碳低Mn设计，热轧卷经冷轧、退火、平整后厚度为0.45～0.80mm，屈服强度为170～230MPa，抗拉强度为280～320MPa。

文献《φ89mm×2.5mm汽车传动轴用电焊钢管的试制》(吕果，焊管，2003，26(5)：30-32)公开了一种电焊钢管的制造方法，原料为SS400。提供的实物成分中C:0.2％，Si:0.21％，Mn:0.57％，2.5mm实物屈服强度350MPa，抗拉强度485MPa，断后伸长率40％。

文献《高强度汽车传动轴用冷拔精密焊管的研制》(刘彩玲，世界钢铁，2010，1：65-70.)公开了B440QZR、B480QZR两种成分体系。其中B440QZR中添加了Nb(≤0.04％)，热轧钢板屈服强度均在400MPa以下。

文献《汽车减震器缸体用精密焊管的研制》(吴有才等，钢铁研究学报，1998，10(1)：74-76)公开了采用焊管加冷拔冷轧的方法生产窄带钢的方法，其采用的是Q235宽带钢。

因此，现有技术公开的精密焊管用热轧钢板屈服强度均在400MPa以下，不能满足精密焊管制造企业对钢板强度提升的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板及其制造方法，主要解决屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板工业化生产的技术问题。

本发明通过在C-Mn成分基础上，采用合理成分设计，结合合适的热轧工艺设计，在保证产品具有良好的力学性能和冷弯、焊接等工艺性能，满足高频焊接、冷拔等加工要求。

本发明采用的技术方案是：一种屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.20～0.30％，Si≤0.10％，Mn：1.0～1.40％，P≤0.02％，S≤0.01％，N≤0.0060％，Al：0.015～0.060％，Ti：0.01～0.03％，余量为铁和不可避免夹杂。

本发明所述的屈服强度400MPa级热轧钢板的化学成分限定在上述范围内的理由如下：

碳：碳是本成分体系主要元素，碳是最廉价的合金元素，对提高钢板强度有利，本成分体系充分利用C的强化作用。但过高的含量会在钢中形成较多粗大脆性的碳化物颗粒，对塑性和韧性不利，也不利于焊接，因此，本发明综合考虑C与Mn的强化作用，设定的C含量为0.20～0.30％。

锰：锰也是本成分体系主要元素，可以起到固溶强化的作用，也是提高强度重要元素之一。Mn同时能扩大奥氏体区，降低铁素体转变温度，扩大轧制工艺窗口。但Mn含量高会降低材料韧性，恶化性能，不利于焊接。考虑到本发明成分体系中C范围，进一步限定Mn含量为1.0％～1.4％。

碳和锰均是保证热处理后产品最终性能的关键元素，为了保证热轧钢板性能稳定，应严格控制范围。

硅：硅固溶在钢板基体中虽然有有明显的强化效果，但是硅含量过高对钢板塑性和韧性不利，同时会在热轧板表面形成严重的难以去除的锈红铁皮，影响后工序酸洗、冷拔等工序的表面质量要求。本发明限定Si≤0.10％。

硫和磷：硫和磷元素过高会对材料韧性和塑性有不利影响，而硫和璘过低，又会增加炼钢的脱硫和脱磷成本。本发明限定S≤0.01％，P≤0.02％。

氮：氮含量过高会严重恶化材料的塑性和韧性，本发明限定N≤0.006％。

铝：铝在本发明中的作用是起到脱氧的作用，铝是强氧化性形成元素，和钢中氧形成Al₂O₃在炼钢时去除。铝过高会形成过多的Al₂O₃夹杂，并且连铸浇注时容易堵塞浇注水口。本发明限定Al含量为0.015％～0.060％。

钛：钛在高温时形成TiN析出相有效细化奥氏体晶粒，在低温时形成TiC析出相，比较容易得到细小、弥散的析出相，提高强度，极少量的Ti就能得到明显的强化效果。此外Ti的添加有利于提高材料的焊接性能。本发明限定Ti含量为0.01～0.03％。

本发明的成分体系，要求冶炼时，严格控制钢水的化学成分。本发明的成分体系进一步结合本发明设定的热轧工艺，生产出性能稳定、质量满足要求的热轧钢板。

一种屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板的制造方法，该方法包括：

钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分的重量百分比为：C：0.20～0.30％，Si≤0.10％，Mn：1.0～1.40％，P≤0.02％，S≤0.01％，N≤0.0060％，Al：0.015～0.060％，Ti：0.01～0.03％，余量为铁和不可避免夹杂；

连铸板坯于1200～1230℃，加热150～240min后进行热轧，所述的热轧采用两阶段控制轧制工艺，粗轧为6道次轧制，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1000～1100℃；精轧为7道次连轧，精轧入口温度1000～1050℃，精轧结束温度在810～850℃；精轧后，钢板成品厚度为2.0～8.0mm，层流冷却采用前段冷却，冷却速度20～40℃/s，卷取温度为540～600℃时卷取得热轧钢卷。

热轧工艺是实现本发明的技术关键，通过计算，本发明成分体系A₃为798℃，A₁为702℃。本发明所采取的热轧工艺均是基于本发明成分体系和计算的相变点，具体理由如下：

1、连铸板坯加热温度和加热时间的设定

连铸板坯加热温度和时间的设定在于保证消除连铸坯凝固过程中形成的的成分偏析、疏松，以及部分板坯表面的缺陷，保证成分、组织均匀化。但加热温度过高，或者时间过长，板坯原始组织粗大、加上表面氧化脱碳严重，不利于钢板最终性能，尤其是表面质量。根据本发明化学成分体系，设定连铸板坯加热温度为1200～1230℃，加热时间为150～240min。

2、粗轧结束温度设定

粗轧轧制过程控制在奥氏体再结晶温度以上轧制，确保得到均匀细小的奥氏体晶粒。因此本发明设定粗轧结束温度为1000～1100℃。

3、精轧结束温度设定

本发明的精轧温度设定有两方面的作用，一方面通过奥氏体未再结晶区轧制，得到内部有变形带的扁平状奥氏体晶粒，在随后的层流冷却过程中转变成相对细小的铁素体和珠光体晶粒，发挥细晶强化的作用，提高钢板强度。另一方面，针对本发明的的碳含量相对较高，精轧温度设定还要防止钢板形成明显异常的带状组织缺陷。进一步的结合理论计算结果，本发明设定精轧结束温度为810～850℃。

4、精轧后层流冷却速度设定

本发明设定的精轧后层流冷却速度也非常关键，采用快的层流冷却速度来抑制铁素体和珠光体组织的长大，并避免带状组织的形成，冷却速度过慢，铁素体和珠光体明显粗化，进一步影响后工序加工和热处理；冷却速度过快，会对板形带来很大影响。因此本发明层流冷却采用常规前段冷却，冷却速度20～40℃/s。

5、热轧卷取温度设定

热轧卷取温度主要影响带钢的组织和性能。热轧卷取温度过高铁素体、珠光体组织会急剧长大，降低钢板强度；卷取温度过低，则组织中会出现贝氏体等硬相，不利于分条、辊压、焊接等后工序加工。结合本发明成分体系，进一步考虑组织和性能稳定性，本发明设定热轧卷取温度为540～600℃。

本发明得到的屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板，显微组织为细铁素体+珠光体组织，组织的晶粒度级别为8～10级，钢板的屈服强度为440～550MPa，抗拉强度为550～650MPa，断后伸长率A为25～35％。本发明热轧钢板适用于制作汽车结构用精密焊管。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明通过采用C-Mn成分设计，充分利用了C、Mn的强化作用和易加工特性，为后工序制管加工提供了便利。2、本发明的成分体系，结合合适的热轧工艺设计，得到的屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板，与同强度级别其它钢板相比，组织、性能稳定，能更好的满足焊接、成形、冷拔、热处理等工艺要求，降低了精密焊管制造成本。3、本发明热轧钢板，晶粒度级别为8～10级，屈服强度为440～550MPa，抗拉强度为550～650MPa，断后伸长率为25～35％，满足精密焊管制造企业对钢板屈服强度提升的需求，填补了行业空白。

附图说明

图1为本发明实施例1热轧钢板的金相组织照片。

具体实施方式

下面结合实施例1～4对本发明做进一步说明，如表1～3所示。

表1为本发明实施例钢的化学成分(按重量百分比计)，余量为Fe及不可避免杂质。

表1本发明实施例钢的化学成分，单位：重量百分比。

按照本发明材料成分设计要求，采用铁水预脱硫，转炉顶底复合吹炼，LF吹Ar处理，同时喂适量的钙线，进行钙处理，连铸采用低碳钢保护渣，全程吹Ar保护浇铸，浇铸成连铸板坯。

连铸板坯经加热炉加热后，在热连轧轧机上轧制，热轧工艺控制参数见表2，通过粗轧轧机和精轧连轧机组控制轧制后，进行控制冷却，然后进行卷取，生产出热轧板卷，热轧钢板成品厚度为2.0～8.0mm。

表2本发明实施例热轧工艺控制参数

利用上述方法得到的屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板。参照图1，热轧钢板的显微组织为细铁素体+珠光体，组织的晶粒度为8～10级。

将本发明得到的热轧钢板按照《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验，按照《GB/T 232-2010《金属材料弯曲试验方法》进行弯曲试验，其力学性能见表3。

本发明得到的热轧钢板具有良好的强韧性、焊接性和弯曲成型性，热轧钢板的屈服强度为440～550MPa，抗拉强度为550～650MPa，断后伸长率A为25～35％，180°弯曲试验，d＝0a，合格。

表3本发明实施例热轧钢板的力学性能

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.20～0.30％，Si≤0.10％，Mn：1.0～1.40％，P≤0.02％，S≤0.01％，N≤0.0060％，Al：0.015～0.060％，Ti：0.01～0.03％，余量为铁和不可避免夹杂。

2.如权利要求1所述的屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板，其组织为细铁素体+珠光体组织，所述组织的晶粒度为8-10级。

3.如权利要求1或2所述的屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板，其2.0～8.0mm厚热轧钢板的屈服强度为440～550MPa，抗拉强度为550～650MPa，断后伸长率A为25～35％。

4.一种屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板的制造方法，包括：

连铸板坯于1200～1230℃，加热150～240min后进行热轧，所述的热轧采用两阶段控制轧制工艺，粗轧为6道次轧制，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1000～1100℃；精轧为7道次连轧，精轧入口温度1000～1050℃，精轧结束温度在810～850℃；精轧后层流冷却采用前段冷却，冷却速度20～40℃/s，卷取温度为540～600℃时卷取得热轧钢卷。

5.如权利要求4所述的屈服强度400MPa级精密焊管用热轧钢板的制造方法，其特征在于，精轧后，控制钢板成品厚度为2.0～8.0mm。