CN109837461A

CN109837461A - 一种新能源汽车的水套用非调质钢及其制造方法

Info

Publication number: CN109837461A
Application number: CN201910115688.0A
Authority: CN
Inventors: 谭利; 肖波; 翟万里; 印传磊; 吉光
Original assignee: Jiangsu Lihuai Iron And Steel Co Ltd; Jiangsu Shagang Group Huaigang Special Steel Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Lihuai Iron And Steel Co Ltd; Jiangsu Shagang Group Huaigang Special Steel Co Ltd
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2019-06-04

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车的水套用非调质钢，该钢的化学成分重量百分（%）比为C：0.17‑0.22、Si：0.40‑0.50、Mn：1.4‑1.6、P：≤0.015、S：≤0.015、Cr：0.15‑0.20、Ni：0.10‑0.15、Al：0.015‑0.035、V：0.08‑0.15、Nb：≤0.035、Ti：0.010‑0.020、N：130‑170ppm，其余原来Fe。从上述组分可知，本发明的一种新能源汽车的水套用非调质钢，通过控制细小微合金化元素铌、钒碳氮化物相的析出并强化铁素体软相。

Description

一种新能源汽车的水套用非调质钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于新能源汽车的水套用钢的技术领域，具体涉及一种新能源汽车的水套用非调质钢及其制造方法。

背景技术

近10年以来随着国家对传统汽车能耗减排、轻量化、经济性、动力性等技术指标严格要求，以及加大财政力度扶植补贴新能源汽车产业，发展混合动力、纯电动车等新能源电动汽车成为国家的发展战略。到2020年，混合动力和插电式动力汽车生产能力达200万辆，累计产销量超过500万辆。在国家及地方政府配套政策的支持下（购置税减免、政府及公共机构采购、扶持性电价、充电基础设施建设等）预计2030年，我国新能源乘用车年销量将突破1300万辆，新能源大中型客车将成为出口国际市场的主力。2018-2030年，新能源乘用车和大中型客车带来的市场空间将达13.9万亿，其相关配套产业和服务将到20万亿的市场空间。

水套作为新能源汽车的三大核心零部件之一，是为电机和驱动***提供强冷散热和储能转换的核心装置，其强冷效果和油电转换率直接决定了混合动力电动车和纯电动车的品牌档次。其冷却效果和储能转换直接影响了电动汽车的爬坡、加速、最高速度等主要性能指标，新兴水套的开发、设计和生产制造直接影响混合动力整车的性能和生产成本。随着我国对于新能源汽车的大力支持和技术引进，作为新能源汽车中必不可少的水套零件必将引来蓬勃的发展。天然气作为汽车燃料，具有单位热值高、排气污染小、供应可靠、价格低等优点，已成为世界车用清洁燃料的发展方向，而天然气汽车则已成为发展最快、使用量最多的新能源汽车。由于水套的特殊性，目前的水套用钢一般都为调质钢，其生产成本远远高于非调质钢，是导致新能源汽车的成本较高的一个重要原因。但是目前市面上并没有性能满足水套要求的非调质钢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新能源汽车的水套用非调质钢及其制备方法，通过控制细小微合金化元素铌、钒碳氮化物相的析出并强化铁素体软相；通过增加Si元素含量，使铁素体相固溶强化，同时提高钢材屈强比；通过钢中高氮促进VN粒子大量析出，VN能有效细化奥氏体晶粒，促进晶内铁素体的析出，有效的分割粗大的珠光体团，提高非调质钢的冲击韧性，并且钢中增氮还能进一步促进钢中碳氮化钒的析出，显著发挥V的析出强化作用；通过为了进一步改善切削加工性，适当增加钢中S元素含量；通过V-Nb-Ti微合金化技术的应用，使其可以实现再结晶+未再结晶区进行控轧控冷，显著提高非调质钢的强韧性。

本发明通过以下技术方案实现：

一种新能源汽车的水套用非调质钢，该钢的化学成分重量百分（%）比为C：0.17-0.22、Si：0.40-0.50、Mn：1.4-1.6、P：≤0.015、S：≤0.015、Cr：0.15-0.20、Ni：0.10-0.15、Al：0.015-0.035、V：0.08-0.15、Nb：≤0.035、Ti：0.010-0.020、N：130-170ppm，其余原来Fe。

一种制备如上所述的新能源汽车的水套用非调质钢的方法，包括以下步骤：

铁水脱硫→LD→ LF→RH→CCM连铸→切割→冷却→检验→判定→加热炉加热→控轧→冷却→超声+漏磁探伤→精整→判定→包装→称重→入库。

本发明进一步改进方案是， LF冶炼时将Mn范围控制在1.05~1.2%。

本发明更进一步改进方案是， LF冶炼结束后根据光谱成分中Al含量来确定加入硅钙线的含量，在RH真空过程中对Al2O3充分进行变性处理。

本发明更进一步改进方案是， RH破空后定氢：[H]≤2.0ppm，然后取样测温，根据氧氮仪分析结果进行N-Mn线的补喂。

本发明更进一步改进方案是，破空后立即喂入钛线、氮化锰包心线、硫线调整Ti、N、S的含量。软吹氩25分钟以上待成分均匀后吊包。

本发明更进一步改进方案是，加热分为多段式加热炉和最后的均热炉加热，前一段的炉温低于后相邻一段的炉温，温差在80℃~350℃的范围内。

本发明更进一步改进方案是，各段的加热炉和均热炉对坯料均为上下加热，并且加热炉的上加热温度低于下加热温度，均热炉的下加热温度低于上加热温度。

本发明更进一步改进方案是，同一炉的上加热温度与下加热温度的温差小于等于100℃。

本发明更进一步改进方案是，开轧温度：≤1000℃，坯料表面与芯部的温差≤30℃；终轧温度：≤940℃。

本发明更进一步改进方案是，成品圆钢快速下冷床后进坑冷却，轧钢厂加强入坑平直摆放控制，防止压弯。

本发明更进一步改进方案是，正公差轧制保证粗磨余量。

本发明更进一步改进方案是，精整：粗磨+涡流/漏磁+超声波探伤+检查短尺、单倍尺及定尺。

本发明的有益效果在于：

国内本发明与现有技术相比，具有以下优点：

第一、本发明通过控制细小微合金化元素铌、钒碳氮化物相的析出并强化铁素体软相。

第二、本发明通过增加Si元素含量，使铁素体相固溶强化，同时提高钢材屈强比。

第三、本发明通过钢中高氮促进VN粒子大量析出，VN能有效细化奥氏体晶粒，促进晶内铁素体的析出，有效的分割粗大的珠光体团，提高非调质钢的冲击韧性，并且钢中增氮还能进一步促进钢中碳氮化钒的析出，显著发挥V的析出强化作用。

第四、本发明通过为了进一步改善切削加工性，适当增加钢中S元素含量；

第五、本发明通过V-Nb-Ti微合金化技术的应用，使其可以实现再结晶+未再结晶区进行控轧控冷，显著提高非调质钢的强韧性。

附图说明

图1为本申请各实施例的力学性能表。

图2实施例1的金相图。

图3为本申请各实施例的塔形发纹情况图。

图4为加热炉的炉温图。

具体实施方式

按照上述的组分配比、根据上述工艺制备得到实施例1~实施例4的φ85mm的新能源汽车的水套用非调质钢棒材。

实施例1的化学成分重量百分（%）比为：C：0.19、Si：0.43、Mn：1.53、P： 0.013、S：0.012、Cr：0.18、Ni：0.14、Al：0.027、V：0.13、Nb：0.031、Ti：0.016、N：134ppm，其余原来Fe。

实施例2的化学成分重量百分（%）比为：C：0.21、Si：0.47、Mn：1.49、P：0.008、S：0.011、Cr：0.19、Ni：0.13、Al：0.019、V：0.09、Nb：0.028、Ti：0.018、N：142ppm，其余原来Fe。

实施例3的化学成分重量百分（%）比为：C：0.19、Si：0.47、Mn：1.52、P：0.011、S：≤0.007、Cr：0.16、Ni：0.132、Al：0.031、V：0.12、Nb：0.029、Ti：0.017、N：138ppm，其余原来Fe。

实施例4的化学成分重量百分（%）比为：C：0.18、Si：0.45、Mn：1.43、P：0.009、S：0.008、Cr：0.16、Ni：0.15、Al：0.033、V：0.12、Nb：0.032、Ti：0.014、N：151ppm，其余原来Fe。

各实施例的力学性能如图1所示。

各实施例中力学性能最差的实施例1的金相图如图2所示。由图2可知，实施例1的金相组织为铁素体+珠光体，且均匀分布无须成品淬火+回火处理，无组织内应力。

各实施例的塔形发纹情况如图3所示。由图3可知，采用脱硫工艺（≤0.015%）、控制连铸过热度和液位波动较好地控制了原材料的塔形发纹降低探伤磁痕，为水套表面电镀层提供了良好的母材基础。

各实施例的生产工艺中，加热炉的炉温如图4所示。

实施例1~实施例4制造的新能源水套切削效果良好，并且无变形和跳刀现象，成本较SCM420和铸铝制造新能源水套降低了30%，成品合格率提高至97%。

Claims

1.一种新能源汽车的水套用非调质钢，其特征在于：该钢的化学成分重量百分（%）比为C：0.17-0.22、Si：0.40-0.50、Mn：1.4-1.6、P：≤0.015、S：≤0.015、Cr：0.15-0.20、Ni：0.10-0.15、Al：0.015-0.035、V：0.08-0.15、Nb：≤0.035、Ti：0.010-0.020、N：130-170ppm，其余原来Fe。

2.一种制备如权利要求1所述的新能源汽车的水套用非调质钢的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）铁水脱硫；

2）LD→ LF→RH；

3）CCM连铸；

4）切割；

5）冷却→检验→判定；

6）加热炉加热→控轧；

7）冷却→超声+漏磁探伤→精整→判定；

8）包装→称重→入库。

3.如权利要求2所述的一种新能源汽车的水套用非调质钢的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，LF冶炼时将Mn范围控制在1.05~1.2%。

4.如权利要求3所述的一种新能源汽车的水套用非调质钢的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，LF冶炼结束后根据光谱成分中Al含量来确定加入硅钙线的含量，在RH真空过程中对Al2O3充分进行变性处理。

5.如权利要求2所述的一种新能源汽车的水套用非调质钢的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，RH破空后定氢：[H]≤2.0ppm，然后取样测温，根据氧氮仪分析结果进行N-Mn线的补喂。

6.如权利要求5所述的一种新能源汽车的水套用非调质钢的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，破空后立即喂入钛线、氮化锰包心线、硫线调整Ti、N、S的含量；

软吹氩25分钟以上待成分均匀后吊包。

7.如权利要求2所述的一种新能源汽车的水套用非调质钢的制备方法，其特征在于：所述步骤6）中，加热分为多段式加热炉和最后的均热炉加热，前一段的炉温低于后相邻一段的炉温，温差在80℃~350℃的范围内。

8.如权利要求2所述的一种新能源汽车的水套用非调质钢的制备方法，其特征在于：所述步骤6）中，各段的加热炉和均热炉对坯料均为上下加热，并且加热炉的上加热温度低于下加热温度，均热炉的下加热温度低于上加热温度。

9.如权利要求8所述的一种新能源汽车的水套用非调质钢的制备方法，其特征在于：所述步骤6）中，同一炉的上加热温度与下加热温度的温差小于等于100℃。

10.如权利要求2所述的一种新能源汽车的水套用非调质钢的制备方法，其特征在于：所述步骤6）中，开轧温度：≤1000℃，坯料表面与芯部的温差≤30℃；终轧温度：≤940℃。