CN111763883A - 一种空心稳定杆用钢及其生产方法 - Google Patents

一种空心稳定杆用钢及其生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111763883A
CN111763883A CN202010603260.3A CN202010603260A CN111763883A CN 111763883 A CN111763883 A CN 111763883A CN 202010603260 A CN202010603260 A CN 202010603260A CN 111763883 A CN111763883 A CN 111763883A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
stabilizer bar
hollow stabilizer
equal
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010603260.3A
Other languages
English (en)
Inventor
谷海容
崔磊
汪永国
刘阳
晋家春
刘永刚
詹华
马聪
吴胜付
王蕾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maanshan Iron and Steel Co Ltd filed Critical Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority to CN202010603260.3A priority Critical patent/CN111763883A/zh
Publication of CN111763883A publication Critical patent/CN111763883A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0006—Adding metallic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10—Handling in a vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

本发明公开了一种空心稳定杆用钢及其生产方法，属于金属材料领域。该空心稳定杆用钢的化学成分及其质量百分比为：C：0.33％～0.37％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，Cr：0.10％～0.18％，Al：0.020％～0.050％，Ti：0.020％～0.040％，B：0.0015％～0.0035％，其余为Fe和不可避免的杂质，其原料价格较低，能够有效降低空心稳定杆的生产成本。该生产方法通过设计特定的生产工艺，采用上述较低成本的常规原材料即可制备出性能达到使用要求的空心稳定杆，生产成本大大降低，具备较高的市场价值。

Description

一种空心稳定杆用钢及其生产方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，更具体地说，涉及一种空心稳定杆用钢及其生产方法。
背景技术
随着国家和民众对于能源、环保和安全的需求日益严苛，汽车轻量化已成为汽车工业发展的必然选择。经研究表明，乘用车车身质量每减重10％，油耗和排放可降低6％～8％。此外，在实验调查中还发现，汽车轻量化不仅可以降低汽车油耗和排气污染，还可以在一定程度上提高车辆的操纵稳定性和碰撞安全性能。
现有技术中，主要围绕汽车动力***、汽车底盘***与车身***三个方面来实现汽车整车的轻量化。其中，汽车稳定杆作为汽车底盘***的重要组成部件，轻量化已经成为必然趋势。目前稳定杆的轻量化技术主要通过结构轻量化设计(即在等强度、等载荷条件下优化结构设计，采用空心稳定杆替代传统实心稳定杆)和采用高强钢、合金复合材料及轻质材料替换原有钢材两种方式实现。
稳定杆在使用过程中主要受到旋转扭矩作用，且扭转力矩的大小与距离稳定杆圆心的距离有关，距离杆圆心越远其承受的转动力矩越大，圆心位置受到的扭转力矩为零。因此，通过空心稳定杆替代传统实心稳定杆对零部件的使用不会产生影响，而且可以有效降低零件自身重量，且空心稳定杆也可以用于挖掘机等工业设备的高压油管。然而，空心稳定杆由于其结构的问题，导致其在同等条件下，强度和疲劳性能等要求很难达到实心稳定杆的程度。现有手段一般是通过在空心稳定杆的原材料中添加能够提升用钢强度和韧性的V、Mo、Nb等稀有金属，但是这些金属的价格较高，导致空心稳定杆的制造成本大大增加，而不添加这些金属的话，空心稳定杆的强度和韧性又难以达到使用要求，尤其是针对一些屈服强度要求大于1500Mpa的部分车辆的空心稳定杆更是如此。
如中国专利申请号为：CN201510788691.0，公开日为：2016年2月24日的专利文献，公开了一种汽车空心稳定杆用高强度35Crmo钢管，由下列重量百分比的成分组成:0.32～0.40％C、0.17～0.37％Si、0.40～0.70％Mn、≤0.035％P、≤0.035％S、0.90～1.10％Cr、0.17～0.25％Mo、≤0.30％Ni、≤0.30％Cu、余量为Fe。该发明通过调控Cr、Mo和其它微量元素的质量百分比，使抗拉强度提高5％，延伸率提高5％，疲劳寿命提高20％。保证了汽车稳定杆的安全性，降低了汽车底盘的重量，有效降低了整车油耗，起到了节能减排的作用，提高了经济效益。但是，其Mo元素的添加导致其生产成本较高，降低了最终制备出的空心稳定杆的经济效益。
中国专利申请号为：CN201380026477.0，公开日为：2015年3月4日的专利文献，公开了一种强度高于以往且疲劳特性优异的空心稳定杆以及作为其原材料使用的空心稳定杆用钢管，其具有如下的成分组成：按质量％计含有C：0.26～0.30％、Si：0.05～0.35％、Mn：0.5～1.0％、Cr：0.05～1.0％、Ti：0.005～0.05％、B：0.0005～0.005％、Ca：0.0005～0.005％，将Al限制在0.08％以下、P限制在0.05％以下、S限制在低于0.0030％、N限制在0.006％以下、O限制在0.004％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成；Mn含量与S含量的乘积的值为0.0025以下；使得由规定的式子表示的临界冷却速度Vc90为40℃/s以下，金相组织由回火马氏体构成，存在于壁厚中央部的伸长了的MnS的长度为150μm以下，HRC为40～50，壁厚/外径比为0.14以上，内表面部的脱碳层深度是自内表面起20μm以下。然而，该方案主要还是通过对钢管的原材料的组成成分的比例进行调整来提高钢管的疲劳性能，且这一部分组成成分的原材料只是钢管加工过程中的初步材料，其方案中对于成品钢也明确说明了仍然需要用到V、Mo、Nb等稀有金属，导致成本较高。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有的空心稳定杆用钢在满足强度和韧性的情况下，制备成本较高的问题，本发明提供一种空心稳定杆用钢，在采用特定的生产工艺的基础上，采用较低成本的原材料即可制备出，其强度、韧性和疲劳强度均满足使用要求，生产成本大大降低。
本发明还提供上述一种空心稳定杆用钢的生产方法，通过设计特定的生产工艺，采用较低成本的常规原材料即可制备出性能达到使用要求的空心稳定杆，生产成本大大降低，具备较高的市场价值。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种空心稳定杆用钢，其化学成分及其质量百分比为：C：0.33％～0.37％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，Cr：0.10％～0.18％，Al：0.020％～0.050％，Ti：0.020％～0.040％，B：0.0015％～0.0035％，其余为Fe和不可避免的杂质。
作为技术方案的进一步改进，所述杂质元素包括P、S、N和H，所述P、S、N和H在化学成分中的质量百分比满足以下要求：P：≤0.020％，S≤0.0050％，N：≤0.0050％，H：≤0.0002％。
一种空心稳定杆用钢的生产方法，包括以下步骤：
一、转炉冶炼，向钢包中加入原材料并冶炼成钢水，出钢温度为1640℃～1670℃；
二、合金微调，向钢包中加入铝粒并搅拌；
三、采用LF+RH双联精炼工艺，其中，LF精炼过程中调整钢水合金元素至：C：0.33％～0.37％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，Cr：0.10％～0.18％；RH精炼过程保证出站钢水成分满足C：0.33％～0.37％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，P：≤0.020％，S：≤0.0050％，Cr：0.10％～0.18％，Al：0.020％～0.050％，Ti：0.020％～0.040％，B：0.0015％～0.0035％，N：≤0.0050％，H：≤0.0002％；
四、连铸，控制结晶器内钢液的液面波动稳定在±5mm以内，并采用动态轻压下和电磁搅拌工艺，其中，动态轻压下的压下量为6～7mm，电磁搅拌工艺控制电流为100A～200A，功率为2HZ～4HZ；
五、后续处理，包括铸坯热装、热连轧、冷却、热轧卷曲、酸洗和成品卷曲。
作为技术方案的进一步改进，所述步骤三中，RH精炼过程采用深脱碳处理模式，参数如下：真空度≤2.6mbar，深脱气时间≥12min，破空前H含量≤1.5ppm。
作为技术方案的进一步改进，所述步骤四中，电磁搅拌工艺控制电流为145A～155A，功率为3HZ。
作为技术方案的进一步改进，所述铸坯热装的过程为：在加热炉中将板坯加热2～3小时，并控制板坯的出炉温度为1210℃～1250℃。
作为技术方案的进一步改进，所述冷却步骤采用层流冷却工艺中的前端冷却方式。
作为技术方案的进一步改进，所述热轧卷曲步骤中的卷曲温度为630℃～700℃
作为技术方案的进一步改进，所述热连轧的终轧温度为860℃～900℃。
作为技术方案的进一步改进，所述转炉冶炼步骤前还包括铁水预处理步骤，具体过程如下：采用KR搅拌法进行铁水预处理，并进行前扒渣和后扒渣操作，搅拌过程中添加石灰粉和萤石。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明一种空心稳定杆用钢，在采用特定的生产工艺的基础上，采用较低成本的原材料即可制备出，其强度、韧性和疲劳强度均满足使用要求，生产成本大大降低；
(2)本发明一种空心稳定杆用钢，其内部的杂质元素含量较少，使得其力学性能、强度和韧性得到了有效提高；
(3)本发明一种空心稳定杆用钢的生产方法，其通过铁水预处理、转炉冶炼、合金微调和LF+RH双联精炼工艺，在实现C、Si、Mn、Cr、Ti、Al、B的化学成分控制的基础上保证P、S、N和H元素的低含量，从而控制钢夹杂物含量和形态，以保证成品的高强度、高塑性及高疲劳性能，尤其是，其在连铸阶段以稳定的速度进行浇注，严格控制结晶器钢液的液面波动幅度，并采用动态轻压下和独特参数的电磁搅拌工艺，使得杂质上浮，促使钢水凝固时均匀分布，降低成分偏析，形成好的铸坯内部质量，且其配备合适的后续处理工艺，在实用成本较低的材料的基础上，生产出屈服强度为300～500MPa、抗拉强度为500～700MPa，延伸率A50≥25％的空心稳定杆用钢，该用钢在后续分条、焊接、冷拔、热处理(正火)、冷弯、淬火+回火、端头加工、喷丸、涂装等工序加工成空心稳定杆后，能够达到屈服强度≥1200MPa，抗拉强度≥1550MPa，延伸率≥6％，疲劳性能满足大角度(±25°)大于10万次，小角度(±20°)大于26万次的标准，从而达到使用标准；
(4)本发明一种空心稳定杆用钢的生产方法，采用铸坯热装方式进行组产。铸坯在加热炉中加热2～3小时，出炉温度控制在1210℃～1250℃，从而有效降低了轧制变形抗力，同时降低铸坯及钢板表面脱碳层及氧化层厚度，提高铸坯质量；
(5)本发明一种空心稳定杆用钢的生产方法，在针对本发明的低成本材料的基础上经过大量实验发现，当卷取温度高于700℃时，由于碳化物的析出和粗化，降低了铁素体的强度，使产品强度降低，同时由于钢板高温停留时间较长，影响产品的表面质量，而当卷取温度低于630℃时，其生成B组织，使得钢板的强度增加，因此，为了确保钢板原材料的组织性能和表面质量，卷取温度控制在630～700℃。
附图说明
图1为电流为300A、频率为5HZ的空心稳定杆用钢板的低倍照片；
图2为电流为150A、频率为3HZ的空心稳定杆用钢板的低倍照片；
图3为电流为300A、频率为5HZ的正火态空心钢管的低倍照片；
图4为电流为150A、频率为3HZ的正火态空心钢管的低倍照片；
图5为成品空心稳定杆用钢的组织照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
实施例
在现有的空心稳定杆用钢中，考虑到空心稳定杆的空心结构以及其需要满足的强度、韧性和疲劳性能的问题，通常都会在组分中添加一定量的V、Mo、Nb等稀有金属，这些金属能够有效地增加钢的强度和韧性，但是这些金属的价格较高，导致空心稳定杆的制造成本大大增加，而不添加这些金属的话，空心稳定杆的强度和韧性又难以达到使用要求，尤其是针对一些抗拉强度要求大于1500Mpa的部分车辆的空心稳定杆更是如此。
本实施例即是为解决上述问题，提供一种空心稳定杆用钢，在不采用V、Mo、Nb等稀有金属的基础上，既保证空心稳定杆用钢的强度、韧性和疲劳强度，又尽量降低其生产成本，使得最终制得的成品空心稳定杆的性能得到保证，尤其是针对屈服强度要求大于1500Mpa甚至是1550Mpa的空心稳定杆。该空心稳定杆的化学成分及其质量百分比为：C：0.33％～0.37％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，Cr：0.10％～0.18％，Al：0.020％～0.050％，Ti：0.020％～0.040％，B：0.0015％～0.0035％，其余为Fe和不可避免的杂质。其中，杂质元素主要包括P、S、N和H，P、S、N和H在成品钢的化学成分中的质量百分比满足以下要求：P：≤0.020％，S≤0.0050％，N：≤0.0050％，H：≤0.0002％。下面对该各个化学成分的作用和组成的设计原理进行介绍。
C是钢中的间隙原子，对材料的强度(屈服和抗拉强度)、冷弯性能和焊接性能起着非常重要的作用，本发明为了使最终成品的抗拉强度达到使用要求，必须保证C含量在0.33％以上；同时C含量也不能太高，一方面碳含量过高会影响材料的焊接性能、另一方面C高使得最终材料的塑性变差，且成品淬火时焊缝位置容易产生淬火裂纹，所以C含量合理控制在0.33～0.37％之间。
Si在钢中起到固溶强化作用，是钢中的还原剂与脱氧剂，此外还可扩大铁素体形成范围，有利于扩大轧制工艺窗口，但Si容易使钢板表面产生红铁皮缺陷难以彻底去除，造成酸洗板表面粗糙度不均匀，影响钢板表观质量，对钢板的磷化涂装性能不利，因此钢中采用低Si设计，合理控制在0.15～0.30％之间，优选范围0.20～0.25％。
Mn元素可通过固溶强化提高钢的强度，同时可促进碳氮化物析出相在加热时候的溶解，抑制析出相在轧制时候的析出，有利于保持较多的析出元素于轧后的冷却过程中在铁素体中析出，加强了析出强化，此外Mn还可扩大奥氏体相区，降低过冷奥氏体相的转变温度，有利于相变组织的细化，但Mn含量也不宜过高，当高于1.40％时炼钢容易发生Mn偏析，板坯连铸时易发生边裂，同时钢的塑性及韧性降低；本发明为了保证钢板的强度和板坯质量，Mn含量应合理控制在1.20～1.40％之间。
P、S是钢中的杂质元素，含量越低越好，但过低的P含量会增加炼钢成本，因此P含量控制在0.020％以下，可满足生产成本和产品的要求；而S在钢中通常与Mn结合形成MnS夹杂，钢中硫化物的梳理和形态直接影响了复相钢的扩孔性能和拉伸性能，因此S含量在实际生产时控制在0.0050％以下。
Cr是钢中强碳化物的形成元素，可以置换钢中部分铁形成合金渗碳体，提高钢的稳定性，同时Cr可以溶于铁素体中起到固溶强化作用，提高铁素体的强度和硬度，此外Cr还可以提高钢的淬透性。但是Cr也不易过高，过高会导致成品钢管塑性及韧性降低。因此Cr含量应合理控制在0.10～0.18％之间。
Al是钢中的脱氧元素，可减少钢中的氧化物夹杂，且可以细化晶粒，但过高时这种细化作用反而减弱、生产时浇铸困难，且会使钢中硫化物夹杂增多，对成品稳定杆疲劳性能不利。因此Al含量应合理控制在0.020～0.050％之间。
Ti也是本发明中重要因素之一，加入较高含量的Ti主要是为了在奥氏体向铁素体转变过程中，能有更多的纳米级的碳、氮化物析出，通过细化晶粒和析出强化能够大大提高材料的强度，同时抑制钢中脆性的BN析出，起到改善钢的韧性与塑性。但当Ti含量超过0.040％时，作用不明显，同时为了降低钢种合金成本，因此本发明中Ti含量应合理控制在0.020～0.040％之间。
B是本发明中关键因素，主要起到提高钢的淬透性的作用，确保成品稳定杆具有较高的强度，B含量的不应低于0.0015％，但当B含量高于0.0035％时，会使成品稳定杆的韧性降低，且会增加产品的合金成本，因此本发明中B含量应合理控制在0.0015～0.0035％。
N、H是钢中的有害元素，因此也可归纳为杂质元素中，因为增加钢的淬透性设计时添加B元素，N易与B形成脆性的BN，降低钢的韧性和塑性，而H元素会使焊接过程中产生气孔等不利影响，因此其含量越低越好，但过低的N、H含量会增加炼钢成本，因此N含量控制在0.0050％以下，H含量控制在0.0002％以下。
然而，在使用上述化学成分及其质量百分比的低成本材料的基础上，采用常规的生产工艺制备出的空心稳定杆用钢的性能很难达到要求，导致经分条、辊压成形与冷拔加工后最终制得的成品空心稳定杆的性能达不到使用要求，尤其是抗拉强度，很难达到1500MPa以上的高强度。因此，需要采用特定的生产工艺，使得制得的空心稳定杆用钢的屈服强度为300～500MPa、抗拉强度为500～700MPa，延伸率A50≥25％，从而满足最终制得的空心稳定杆的性能要求，下面对该生产工艺进行详细描述。
一、铁水预处理，采用KR搅拌法进行铁水预处理，并进行前扒渣和后扒渣操作，搅拌过程中添加石灰粉和萤石。其中，KR工序中需添加脱硫剂，本实施例采用石灰粉，并加入萤石，用于助熔和排渣的作用。前扒渣是为了防止浮于铁水表面上的渣子过多，后扒渣工序难以扒净，而经过脱硫处理后的铁水，则需后扒渣将浮于铁水表面上的脱硫渣除去,以免炼钢时造成回硫，从而控制铁水脱硫后的S≤0.0050％。
二、转炉冶炼，向钢包中加入原材料并冶炼成钢水，出钢过程中加入小石灰、铝矾土等进行脱氧合金化，使钢中合金元素含量达到设定的范围，同时加强挡渣操作，避免浮于铁水表面的钢渣进入钢水，出钢温度控制在1640℃～1670℃。
三、合金微调，向钢包中加入铝粒并搅拌，通常情况下，每吨钢水加入0.7kg的铝粒，用于实现对钢包顶渣的初步还原。
四、采用LF+RH双联精炼工艺，其中，LF精炼过程主要包括脱硫、造白渣和钢液合金元素的调整，钢水合金元素调整至：C：0.33％～0.37％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，Cr：0.10％～0.18％。RH精炼过程采用深脱碳处理模式，满足真空度≤2.6mbar，深脱气时间≥12min，破空前H含量≤1.5ppm，保证出站钢水成分满足C：0.33％～0.37％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，P：≤0.020％，S：≤0.0050％，Cr：0.10％～0.18％，Al：0.020％～0.050％，Ti：0.020％～0.040％，B：0.0015％～0.0035％，N：≤0.0050％，H：≤0.0002％。
五、连铸，控制结晶器内钢液的液面波动稳定在±5mm(优选的为±3mm)以内，以2.5t/min～2.7t/min的稳定速度进行浇注，并采用动态轻压下和电磁搅拌工艺，其中，电磁搅拌工艺控制电流为100A～200A，功率为2HZ～4HZ，优选的，电磁搅拌工艺控制电流为145A～155A，功率为3HZ。当电磁搅拌工艺超过150A-3HZ时，会使得铸坯厚度方向1/4位置产生明显的成分偏析现象，经过后续热轧及人处理等工序无法消除，最终影响产品的焊缝质量及成品疲劳性能。因此，电磁搅拌工艺控制在150A-3HZ左右。如图1至图4所示，依次为300A-5HZ的钢板、150A-3HZ的钢板、300A-5HZ的正火态空心钢管和150A-3HZ的正火态空心钢管的低倍图片，其中，150A-3HZ的钢板和正火态空心钢管的组织形态的质量明显好于300A-5HZ的钢板和正火态空心钢管的组织形态。
六、铸坯热装，采用铸坯热装方式进行组产。在加热炉中将板坯加热2～3小时，一般为2.5小时，铸坯在加热炉中的出炉温度范围为1210℃～1250℃，经试验表明，该温度范围能有效降低轧制变形抗力，同时降低铸坯及钢板表面脱碳层及氧化层厚度。
七、热连轧，包括粗轧和精轧，粗轧采用3+3道次轧制，除鳞水全开。精轧在2250mm热连轧机上进行，控制精轧入口温度为1030℃～1050℃，为了保证热轧产品的表面质量，该产品在精轧前需进行更换轧辊，并且该产品须安排在一个轧制周期的前1/2周期内进行轧制，同时为了获得细小均匀的组织，并减少氧化铁皮的产生，终轧温度控制在860℃～900℃。
八、冷却，采用层流冷却工艺中的前端冷却方式进行快速冷却。
九、热轧卷曲，控制热轧卷取温度范围为630℃～700℃。卷取温度是获得目标钢板性能的关键工艺参数之一，经大量实验发现，采用本实施例的材料组分范围的情况下，当卷取温度高于700℃时，由于碳化物的析出和粗化，降低了铁素体的强度，使产品强度降低，同时由于钢板高温停留时间较长，影响产品的表面质量，而当卷取温度低于630℃时，其生成B组织，使得钢板的强度增加，因此，为了确保钢板原材料的组织性能和表面质量，卷取温度控制在630～700℃。
十、酸洗和成品卷曲。
其中，通过铁水预处理、转炉冶炼、合金微调和LF+RH双联精炼工艺，在实现C、Si、Mn、Cr、Ti、Al、B的化学成分控制的基础上保证了P、S、N和H元素的低含量，从而控制钢夹杂物含量和形态，以保证成品的高强度、高塑性及高疲劳性能。尤其是，在后续连铸阶段中以稳定的速度进行浇注，严格控制结晶器钢液的液面波动幅度，并采用动态轻压下和独特参数的电磁搅拌工艺，使得杂质上浮，促使钢水凝固时均匀分布，降低成分偏析，形成好的铸坯内部质量，且其配备合适的后续处理工艺，在实用成本较低的材料的基础上，生产出屈服强度为300～500MPa、抗拉强度为500～700MPa，延伸率A50≥25％的空心稳定杆用钢。制得的钢板在后续分条、焊接、冷拔、热处理(正火)、冷弯、淬火+回火、端头加工、喷丸、涂装等工序加工成空心稳定杆后，能够达到屈服强度≥1200MPa，抗拉强度≥1550MPa，延伸率≥6％，疲劳性能满足大角度(±25°)大于10万次，小角度(±20°)大于26万次的标准，从而达到使用标准，钢板的后续处理工艺属于现有的将钢板加工成空心稳定杆的生产工艺，故在此不做详细阐述。
为了体现出本发明的空心稳定杆用钢的性能，下面给出具体的实验过程数据。
选择表1所示的化学成分钢为原料，连铸板坯尺寸为230mm。将铸坯经过加热炉加热至1210～1250℃、然后在2250mm热连轧机组进行轧制、冷却，最后经过1680酸洗线进行表面除鳞处理。生产时需控制出炉温度、终轧温度和卷取温度，转炉冶炼的出钢温度为1640～1670℃，连铸的浇注速度为2.5～2.7t/min，保证液面波动小于±3mm，动态轻压下的压下量为6～7mm，电磁搅拌工艺控制电流为150A，功率为3HZ，精轧入口温度为1040±10℃，温度控制和浇注速度根据情况进行调整，有所波动。轧制工艺见表2，力学性能见表3。其对应的空心稳定杆零件疲劳性能见表4。
表1实施例实测化学成分(质量百分数％，余量为Fe)
C Si Mn P S Al Cr Ti B N
实施例1 0.33 0.15 1.22 0.010 0.005 0.021 0.10 0.025 0.025 0.0025
实施例2 0.36 0.24 1.40 0.011 0.003 0.049 0.17 0.038 0.028 0.0030
实施例3 0.35 0.25 1.25 0.010 0.003 0.045 0.18 0.030 0.024 0.0025
实施例4 0.35 0.16 1.30 0.012 0.004 0.030 0.15 0.034 0.025 0.0045
实施例5 0.37 0.21 1.22 0.013 0.005 0.036 0.14 0.035 0.020 0.0020
实施例6 0.34 0.22 1.22 0.008 0.002 0.035 0.14 0.032 0.021 0.0040
实施例7 0.35 0.21 1.25 0.011 0.003 0.039 0.13 0.046 0.015 0.0045
实施例8 0.33 0.23 1.26 0.009 0.004 0.040 0.14 0.042 0.031 0.0047
实施例9 0.37 0.22 1.23 0.010 0.005 0.045 0.15 0.033 0.023 0.0041
实施例10 0.36 0.25 1.24 0.012 0.004 0.034 0.16 0.037 0.022 0.0037
对比例1 0.30 0.18 1.18 0.018 0.008 0.015 0.08 0.028 0.010 0.0049
对比例2 0.39 0.26 1.35 0.025 0.006 0.060 0.20 0.055 0.040 0.0060
表2实施例轧制工艺参数
编号 厚度mm 加热出炉温度(℃) 终轧温度(℃) 卷取温度(℃)
实施例1 5.0 1210 860 630
实施例2 5.0 1210 860 650
实施例3 5.0 1220 870 670
实施例4 5.0 1230 880 680
实施例5 5.0 1250 900 700
实施例6 5.2 1210 860 630
实施例7 5.2 1210 860 650
实施例8 5.2 1220 870 670
实施例9 5.2 1230 880 680
实施例10 5.2 1250 900 700
对比例1 5.0 1210 860 630
对比例2 5.0 1250 900 700
表3实施例力学性能
编号 Rp<sub>0.2</sub>(MPa) Rm(MPa) A<sub>50</sub>(％)
实施例1 420 627 26
实施例2 432 618 27
实施例3 428 608 28
实施例4 452 623 27
实施例5 458 632 26
实施例6 455 650 27
实施例7 438 648 28
实施例8 428 652 28
实施例9 448 686 25
实施例10 479 685 26
对比例1 384 680 28
对比例2 480 721 23
其中：Rp0.2－屈服强度；Rm－抗拉强度；A50－标距为50mm的断后延伸率。
表4实施例成品疲劳性能(单位：万次)
编号 大行程(±25°) 小行程(±20°)
实施例1 14.6 28.0
实施例2 14.5 29.5
实施例3 15.2 29.2
实施例4 16.4 27.4
实施例5 15.8 28.6
实施例6 17.8 28.4
实施例7 14.9 29.2
实施例8 15.8 28.5
实施例9 16.7 26.7
实施例10 18.4 32.5
对比例1 14.0 23.5
对比例2 14.5 25.0
从上述表格里可以明显看出，在本发明的独特的生产工艺的基础上，必须配合本发明的独特的化学成分和质量百分比的低成本原料，才可以最终制得强度、韧性和疲劳性能满足要求的空心稳定杆用钢，二者是相互配合的，采用常规生产工艺或者超出本发明规定的组分参数范围均无法制得性能满足要求得到空心稳定杆用钢。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种空心稳定杆用钢，其特征在于：其化学成分及其质量百分比为：C：0.33％～0.37％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，Cr：0.10％～0.18％，Al：0.020％～0.050％，Ti：0.020％～0.040％，B：0.0015％～0.0035％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种空心稳定杆用钢，其特征在于：所述杂质元素包括P、S、N和H，所述P、S、N和H在化学成分中的质量百分比满足以下要求：P：≤0.020％，S≤0.0050％，N：≤0.0050％，H：≤0.0002％。
3.一种权利要求1或2所述的空心稳定杆用钢的生产方法，包括以下步骤：
一、转炉冶炼，向钢包中加入原材料并冶炼成钢水，出钢温度为1640℃～1670℃；
二、合金微调，向钢包中加入铝粒并搅拌；
三、采用LF+RH双联精炼工艺，其中，LF精炼过程中调整钢水合金元素至：C：0.33％～0.37％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，Cr：0.10％～0.18％；RH精炼过程保证出站钢水成分满足C：0.33％～0.37％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，P：≤0.020％，S：≤0.0050％，Cr：0.10％～0.18％，Al：0.020％～0.050％，Ti：0.020％～0.040％，B：0.0015％～0.0035％，N：≤0.0050％，H：≤0.0002％；
四、连铸，控制结晶器内钢液的液面波动稳定在±5mm以内，并采用动态轻压下和电磁搅拌工艺，其中，动态轻压下的压下量为6～7mm，电磁搅拌工艺控制电流为100A～200A，功率为2HZ～4HZ；
五、后续处理，包括铸坯热装、热连轧、冷却、热轧卷曲、酸洗和成品卷曲。
4.根据权利要求3所述的一种空心稳定杆用钢的生产方法，其特征在于：所述步骤三中，RH精炼过程采用深脱碳处理模式，参数如下：真空度≤2.6mbar，深脱气时间≥12min，破空前H含量≤1.5ppm。
5.根据权利要求4所述的一种空心稳定杆用钢的生产方法，其特征在于：所述步骤四中，电磁搅拌工艺控制电流为145A～155A，功率为3HZ。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的一种空心稳定杆用钢的生产方法，其特征在于：所述铸坯热装的过程为：在加热炉中将板坯加热2～3小时，并控制板坯的出炉温度为1210℃～1250℃。
7.根据权利要求3-5中任意一项所述的一种空心稳定杆用钢的生产方法，其特征在于：所述冷却步骤采用层流冷却工艺中的前端冷却方式。
8.根据权利要求3-5中任意一项所述的一种空心稳定杆用钢的生产方法，其特征在于：所述热轧卷曲步骤中的卷曲温度为630℃～700℃。
9.根据权利要求3-5中任意一项所述的一种空心稳定杆用钢的生产方法，其特征在于：所述热连轧的终轧温度为860℃～900℃。
10.根据权利要求3-5中任意一项所述的一种空心稳定杆用钢的生产方法，其特征在于：所述转炉冶炼步骤前还包括铁水预处理步骤，具体过程如下：采用KR搅拌法进行铁水预处理，并进行前扒渣和后扒渣操作，搅拌过程中添加石灰粉和萤石。
CN202010603260.3A 2020-06-29 2020-06-29 一种空心稳定杆用钢及其生产方法 Pending CN111763883A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010603260.3A CN111763883A (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种空心稳定杆用钢及其生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010603260.3A CN111763883A (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种空心稳定杆用钢及其生产方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111763883A true CN111763883A (zh) 2020-10-13

Family

ID=72722856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010603260.3A Pending CN111763883A (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种空心稳定杆用钢及其生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111763883A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112322974A (zh) * 2020-10-26 2021-02-05 首钢集团有限公司 一种高疲劳寿命带钢及其制备方法、应用
CN112981255A (zh) * 2021-02-09 2021-06-18 鞍钢股份有限公司 汽车空心稳定杆钢管用酸洗、eps钢板及其制造方法
CN113276617A (zh) * 2021-06-28 2021-08-20 安徽拓盛汽车零部件有限公司 一种二次硫化稳定杆衬套及其加工工艺
CN115058663A (zh) * 2022-06-10 2022-09-16 唐山不锈钢有限责任公司 一种高度轻量化汽车空心稳定杆用钢管及其生产方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57126917A (en) * 1981-01-30 1982-08-06 Nisshin Steel Co Ltd Production of hollow stabilizer
CN101622368A (zh) * 2007-02-26 2010-01-06 杰富意钢铁株式会社 热处理用电阻焊钢管及其制造方法
CN105088081A (zh) * 2015-08-28 2015-11-25 浙江美力汽车弹簧有限公司 稳定杆用贝氏体和马氏体弹簧钢及稳定杆的制造工艺
CN109642264A (zh) * 2016-10-24 2019-04-16 杰富意钢铁株式会社 高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57126917A (en) * 1981-01-30 1982-08-06 Nisshin Steel Co Ltd Production of hollow stabilizer
CN101622368A (zh) * 2007-02-26 2010-01-06 杰富意钢铁株式会社 热处理用电阻焊钢管及其制造方法
CN105088081A (zh) * 2015-08-28 2015-11-25 浙江美力汽车弹簧有限公司 稳定杆用贝氏体和马氏体弹簧钢及稳定杆的制造工艺
CN109642264A (zh) * 2016-10-24 2019-04-16 杰富意钢铁株式会社 高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张立峰等: "《轴承钢中非金属夹杂物和元素偏析》", 31 January 2017, 冶金工业出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112322974A (zh) * 2020-10-26 2021-02-05 首钢集团有限公司 一种高疲劳寿命带钢及其制备方法、应用
CN112981255A (zh) * 2021-02-09 2021-06-18 鞍钢股份有限公司 汽车空心稳定杆钢管用酸洗、eps钢板及其制造方法
CN113276617A (zh) * 2021-06-28 2021-08-20 安徽拓盛汽车零部件有限公司 一种二次硫化稳定杆衬套及其加工工艺
CN115058663A (zh) * 2022-06-10 2022-09-16 唐山不锈钢有限责任公司 一种高度轻量化汽车空心稳定杆用钢管及其生产方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112048681B (zh) 一种980MPa级高成形性冷轧DH钢及其制备方法
CN109252097B (zh) 一种高强度胀断连杆的非调质钢及其连铸生产工艺
CN109136738B (zh) 一种高强度耐低温船体结构钢板及其制备方法
CN109536846B (zh) 屈服强度700MPa级高韧性热轧钢板及其制造方法
CN111763883A (zh) 一种空心稳定杆用钢及其生产方法
CN110306102B (zh) 一种表面质量优良的热轧酸洗复相钢及其制备方法
CN112048680A (zh) 一种合金化热镀锌dh980钢及其制备方法
CN110129673B (zh) 一种800MPa级高强塑积Q＆P钢板及其制备方法
CN113430458B (zh) 一种屈服强度1040MPa以上级超高强钢板及其制造方法
CN109023055B (zh) 一种高强度高成形性汽车钢板及其生产工艺
CN111394652A (zh) 一种稀土装甲钢及其制造方法
CN106636911A (zh) 用薄板坯直接轧制的900MPa级热轧薄钢板及其制造方法
CN112226673A (zh) 一种抗拉强度650MPa级热轧钢板及其制造方法
CN114107789A (zh) 一种780MPa级高表面高性能稳定性超高扩孔钢及其制造方法
CN111471920A (zh) 一种u型螺栓用非调质钢及其生产方法
CN109097681B (zh) 一种高强度低夹杂汽车钢板及其连铸过程电磁搅拌工艺
CN115125448A (zh) 一种冷加工液压活塞杆用非调质钢及制备方法
CN113957359A (zh) 高强度汽车车轮用钢及其制备方法
CN112708830B (zh) 一种经济型620MPa轻量化汽车罐体封头钢及其生产方法
CN111926252B (zh) 一种深冲用途的热轧酸洗钢板及其生产方法
CN113403541A (zh) 550MPa级低合金高强冷轧钢板及其生产方法
CN111004978B (zh) 一种低合金耐高温压力容器钢板及其生产方法
CN107513669A (zh) 一种高强冷轧方矩形管用钢及其制造方法
CN114657459B (zh) 一种氮钒钛铌稀土微合金化高强深冲冷轧钢板及其生产方法
CN110938771A (zh) 抗拉强度630MPa级车轮用热轧钢板及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201013