CN104831046A - 一种铁素体和马氏体组织的双相钢钢管生产方法 - Google Patents

Abstract

一种铁素体和马氏体组织的双相钢钢管生产方法，属于双相钢钢管生产方法技术领域。本发明包括原料上料、多道次辊压成管、激光焊接、高速定尺分切、临界区温度区间加热保温、淬火、在线辊矫直、时效加热保温、高压空气冷却阶段工序。本发明的方法可以满足不同强度级别双相钢钢管的生产，焊后的热处理工艺一方面可以完成组织转变，在室温下获得铁素体和马氏体混合组织，同时可以消除成形过程中产生的加工硬化和残余应力，使得成品管具有均匀的优异的机械性能和成形性能。本发明解决了目前双相钢的强度越高，即马氏体含量越高，软化越严重，因此限制了更高强的双相钢焊管的应用的难题，是双相钢钢管生产方法的创新，具有显著的经济效益。

Description

一种铁素体和马氏体组织的双相钢钢管生产方法

技术领域

本发明涉及一种性能均匀的铁素体和马氏体组织的双相钢钢钢管生产方法，属于双相钢钢钢管生产方法技术领域。

背景技术

为了降低温室气体的排放，汽车轻量化技术是一个必然趋势，在降低车身自重的同时，车身安全性能不受到削弱，因此，高强钢在汽车车身制造中的应用比例越来越高。高强双相钢由于在具备高强度的同时，仍然具有良好的成形性能，所以按照国际钢铁协会的预测，在未来的汽车车身中双相钢的比例将占到74%左右。除了通过采用高强钢降低车身重量，汽车制造商也不断地对汽车的结构设计进行优化，并结合先进的加工方式，如激光拼焊板技术、内高压成形技术和热冲压成形技术等，就结构设计而言，越来越多的汽车零部件开始采用管件为原料进行加工生产，如仪表盘支架，有些则直接采用管件作为汽车零部件，如车门防撞杆。

作为原料的焊管，通常需要后续加工，这就要求焊管具有优良的成形性能，以汽车副车架为例，传统的做法是采用热轧微合金钢通过冲压后焊装制作而成，但是随着内高压成形技术的出现与成熟，目前已经有厂家采用抗拉强度≥440MPa的厚度为4.0mm的热轧板焊管通过内高压成形后获得，但是为了进一步降低零件的重量，提出了诸如采用抗拉强度≥600MPa的双相钢焊管代替低合金钢焊管的想法，可以将原料厚度降低到2.5mm，减重达到40%左右，但与普通的热轧低合金高强钢不同，即便采用激光焊接方法制备的双相钢焊管，如DP600，由于基体中含有15%左右的马氏体相，在焊接热循环的作用下，热影响区的马氏体会回火，导致硬度和强度降低，出现局部软化，从而造成整个焊管截面的性能不均匀，而软化区的出现在内高压成形过程中会成为优先开裂部位，导致成形失败，而且双相钢的强度越高，即马氏体含量越高，软化越严重，因此限制了更高强的双相钢焊管的应用。

发明内容

本发明提供了一种铁素体和马氏体组织的双相钢钢管生产方法，这种方法可以完成组织转变，在室温下获得铁素体和马氏体混合组织，同时可以消除成形过程中产生的加工硬化和残余应力，使得成品管具有均匀的优异的机械性能和成形性能。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种铁素体和马氏体组织的双相钢钢管生产方法，它采用原料上料、多道次辊压成管、激光焊接、高速定尺分切、临界区温度区间加热保温、淬火、在线辊矫直、时效加热保温、高压空气冷却阶段工序，其改进之处是，它的临界区温度区间加热保温工序采用电加热、氮气保护，保温温度为800-825℃，保温时间为4-12分钟；它的淬火工序对从加热炉出来的焊管采用高压水或高压气体沿着焊管的周向进行冷却，高压气体为90%氮气+10%氢气；它的时效加热保温工序采用电加热、氮气保护，加热温度为210-270℃，保温时间为5-12分钟。

上述铁素体和马氏体组织的双相钢钢管生产方法，所述原料上料工序根据目标焊管的截面尺寸，将纵切后的钢卷进行连续供料，原料为冷轧板，冷轧压下量≥50%，室温下原料的组织为铁素体和珠光体，生产钢管为长度≤4m、壁厚≤3.0mm的圆管、方形管和异型截面管。

上述铁素体和马氏体组织的双相钢钢管生产方法，所述激光焊接工序的原料厚度为≤3.0mm，采用4kW的激光焊接，焊接速度为2.0-6.0m/min，焊接熔池采用氩气保护。

本发明的有益效果是：

本发明是一种连续生产方式，可以通过辊压段辊型的设计生产不同截面形状的焊管，如圆形、方形管和异型截面管。本发明采用了激光焊接，焊接速度快，生产效率高，焊缝表面质量高，焊后焊缝无需进行清理；本发明的临界区温度区间加热保温、淬火、在线辊矫直、时效加热保温等工序的整个加热过程采用氮气保护，避免氧化，成品管的表面质量优异；同时由于在线矫直工艺段的采用，成品管具有优异的平直度。本发明的方法可以满足不同强度级别双相钢钢管的生产，焊后热处理一方面可以完成组织转变，在室温下获得铁素体和马氏体混合组织，同时可以消除成形过程中产生的加工硬化和残余应力，使得成品管具有均匀的优异的机械性能和成形性能，本发明可以连续生产双相钢钢管，产品的组织和性能均匀，直线度好(≤0.5mm/m)，解决了目前双相钢的强度越高，即马氏体含量越高，软化越严重，因此限制了更高强的双相钢焊管的应用的难题，是双相钢钢管生产方法的创新，具有显著的经济效益。

具体实施方式

本发明采取如下工序：原料上料、多道次辊压成管、激光焊接、高速定尺分切、临界区温度区间加热保温、淬火、在线辊矫直、时效加热保温、高压空气冷却阶段。

钢卷上料：根据目标焊管的截面尺寸，将纵切后的钢卷进行连续供料，本方法可以生产管的长度≤4m、壁厚≤3.0mm的圆管、方形管和异型截面管，原料为冷轧板，冷轧压下量≥50%，室温下原料的组织为铁素体和珠光体。

多道次辊压成管工序：多道次辊压成圆管、方管和各种异型截面管。

激光焊接工序：采用激光焊焊接，激光器的额度功率为4kW，原料厚度为≤3.0mm，焊接速度为2.0-6.0m/min，焊接熔池采用氩气保护，对于厚度一定的原料，可以通过调整激光器的输出功率来调整焊接速度。

高速定尺分切：根据管的使用长度，对完成焊接后的焊管进行快速分切。

临界区温度区间加热保温工序：采用电加热、氮气保护，保温温度为800-825℃，保温时间为4-12分钟；

淬火工序：对从加热炉出来的焊管采用高压水或高压气体沿着焊管的周向进行冷却，高压气体为90%氮气+10%氢气，冷却管为环状，管上分布尺寸相同的孔，可以通过冷却介质压力的调整来调整管的冷却速率。

在线辊矫直：冷却后的管进入辊道对管的直线度进行改善。

时效加热保温工序：经过排辊矫直后的管进入时效加热炉，电加热、氮气保护，加热温度为210-270℃，保温时间为5-12分钟。

高压空气冷却：完成时效的管出炉后采用高压空气冷却。

实施例1

强度级别为450MPa的双相钢钢管。原料厚度为1.0mm，化学成分（质量百分数）如表1-1所示，采用4kW的激光焊接，焊接速度为6m/min，采用氩气保护焊接区域，定尺剪切后进入加热炉保温，保温温度为820℃，保温时间为4分钟，出炉后进行采用高压介质(水或气体)淬火到室温，辊道进行矫直，进入时效炉加热保温，加热温度为210℃，保温时间为5分钟，出炉后高压空气冷却入库，对成品管件进行轴向拉伸并进行直线度测量，如表1-2所示

表1-1 抗拉强度为450MPa双相钢钢管的成分 (质量百分数：%)

表1-2 成品管的机械性能及直线度

实施例2：

强度级别为600MPa的双相钢钢管。原料厚度为1.5mm，化学成分（质量百分数）如表2-1所示，采用4kW的激光焊接，焊接速度为4.5m/min，采用氩气保护焊接区域，定尺剪切后进入加热炉保温，保温温度为815℃，保温时间为5分钟，出炉后采用高压介质淬火到室温，辊道进行矫直，进入时效炉加热保温，加热温度为230℃，保温时间为5.5分钟，然后出炉风冷，入库，对成品管件进行轴向拉伸并进行直线度测量，如表2-2所示

表2-1 抗拉强度为600MPa双相钢钢管的成分 (质量百分数：%)

表2-2  成品管的机械性能及直线度

实施例3：

强度级别为780MPa的双相钢钢管。原料厚度为2.0 mm，化学成分（质量百分数）如表3-1所示，采用4kW的激光焊接，焊接速度为3.8m/min，采用氩气保护焊接区域，定尺剪切后进入加热炉保温，保温温度为820℃，保温时间为6分钟，出炉后采用高压介质淬火到室温，辊道进行矫直，进入时效炉加热保温，加热温度为240℃，保温时间为7分钟，然后出炉风冷，入库，对成品管件进行轴向拉伸并进行直线度测量，如表3-2所示

表3-1 抗拉强度为780MPa双相钢钢管的成分 (质量百分数：%)

表3-2 成品管的机械性能及直线度

实施例4：

强度级别为980MPa的双相钢钢管。原料厚度为2.5 mm，化学成分（质量百分数）如表4-1所示，采用4kW的激光焊接，焊接速度为3.0m/min，采用氩气保护焊接区域，定尺剪切后进入加热炉保温，保温温度为825℃，保温时间为8分钟，出炉后采用高压介质淬火到室温，辊道进行矫直，进入时效炉加热保温，加热温度为250℃，保温时间为8分钟，然后出炉风冷，入库，对成品管件进行轴向拉伸并进行直线度测量，如表4-2所示

表4-1 抗拉强度为980MPa双相钢钢管的成分 (质量百分数：%)

表4-2 成品管的机械性能及直线度

屈服强度(MPa)	抗拉强度(MPa)	延伸率(A80: %)	n9o	直线度(mm/m)
					645	1076	11	0.12	0.50

实施例5：

强度级别为1200MPa的双相钢钢管。原料厚度为3.0 mm，化学成分（质量百分数）如表5-1所示，采用4kW的激光焊接，焊接速度为2.0m/min，采用氩气保护焊接区域，定尺剪切后进入加热炉保温，保温温度为800℃，保温时间为12分钟，出炉后采用高压介质淬火到室温，辊道进行矫直，进入时效炉加热保温，加热温度为270℃，保温时间为12分钟，然后出炉风冷，入库，对成品管件进行轴向拉伸并进行直线度测量，如表5-2所示。

表5-1 抗拉强度为1200MPa双相钢钢管的成分 (质量百分数：%)

表5-2 成品管的机械性能及直线度

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Claims (3)

1.一种铁素体和马氏体组织的双相钢钢管生产方法，它采用原料上料、多道次辊压成管、激光焊接、高速定尺分切、临界区温度区间加热保温、淬火、在线辊矫直、时效加热保温、高压空气冷却阶段工序，其特征在于：它的临界区温度区间加热保温工序采用电加热、氮气保护，保温温度为800-825℃，保温时间为4-12分钟；它的淬火工序对从加热炉出来的焊管采用高压水或高压气体沿着焊管的周向进行冷却，高压气体为90%氮气+10%氢气；它的时效加热保温工序采用电加热、氮气保护，加热温度为210-270℃，保温时间为5-12分钟。

2.根据权利要求1所述的铁素体和马氏体组织的双相钢钢管生产方法，其特征在于：所述原料上料工序根据目标焊管的截面尺寸，将纵切后的钢卷进行连续供料，原料为冷轧板，冷轧压下量≥50%，室温下原料的组织为铁素体和珠光体，生产钢管为长度≤4m、壁厚≤3.0mm的圆管、方形管和异型截面管。

3.根据权利要求1或2所述的铁素体和马氏体组织的双相钢钢管生产方法，其特征在于：所述激光焊接工序的原料厚度为≤3.0mm，采用4kW的激光焊接，焊接速度为2.0-6.0m/min，焊接熔池采用氩气保护。