CN112662943A

CN112662943A - 一种低合金高强度热轧圆钢q460d及其制备方法

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Publication number: CN112662943A
Application number: CN202011372688.8A
Authority: CN
Inventors: 刘茂文; 林敏�; 陈良; 修冬; 刘文凭; 叶飞来
Original assignee: Shandong Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shandong Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2021-04-16

Abstract

本发明公开了一种低合金高强度热轧圆钢Q460D及其制备方法，其化学成分质量百分比为：C：0.15～0.16％、Si：0.48～0.52％、Mn：1.41～1.45％、Cr：≤0.14％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、V：0.11～0.12％、Nb：0.01～0.03％、Ti：0.01～0.02％，Ni：≤0.05％、Cu：≤0.05％、Mo：≤0.05％、N：0.010～0.015％、Al：0.020～0.040％、[O]≤12ppm，其余为Fe和不可避免的杂质，碳当量CEV＝0.450～0.470％。本发明通过控制材料的化学成分和合理的生产工艺来控制钢材的洁净度、优化材料的组织和性能的均质性，使材料获得优良的力学性能、焊接性能以及高的内外部质量，使材料具有良好的综合性能。

Description

一种低合金高强度热轧圆钢Q460D及其制备方法

技术领域

本发明涉及本发明属于汽车用钢技术领域，具体涉及一种车轴端部使用低合金高强度热轧圆钢Q460D及其制备方法。

背景技术

目前，在各类汽车轻量化材料中，先进的高强度钢既可保证汽车安全性，又是具有高性价比的轻量化基础材料。常用低合金高强度钢有Q345、Q390、Q420和Q460等钢种牌号，Q460D是高强度钢中较为常用的钢种之一，尤其是在汽车、航空和航天等重大领域中，因此，其力学性能好坏对我国汽车工业发展有较大的影响。

汽车车轴端部的连接件通常为装配件，对钢材的屈服强度、低温冲击性能、夹杂物均有严格的要求，而且要求钢材的表观质量与内部质量零缺陷。本发明针对汽车车轴连接件用钢高洁净度、高品质、高综合性能的要求，提供一种低合金高强度热轧圆钢Q460D及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种低合金高强度热轧圆钢Q460D及其制备方法，通过控制材料的化学成分和合理的生产工艺来控制钢材的洁净度、优化材料的组织和性能的均质性，使材料获得优良的力学性能、焊接性能以及高的内外部质量，使材料具有良好的综合性能。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种低合金高强度热轧圆钢Q460D，其化学成分质量百分比为：

C：0.15～0.16％、Si：0.48～0.52％、Mn：1.41～1.45％、Cr：≤0.14％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、V：0.11～0.12％、Nb：0.01～0.03％、Ti：0.01～0.02％，Ni：≤0.05％、Cu：≤0.05％、Mo：≤0.05％、N：0.010～0.015％、Al：0.020～0.040％、[O]≤12ppm，其余为Fe和不可避免的杂质，钢材的碳当量CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，钢材的碳当量CEV＝0.450～0.470％。

优选地，C：0.17～0.18％、Si：0.48～0.52％、Mn：1.40～1.50％、Cr≤0.10％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、V：0.11～0.12％、Nb：0.01～0.03％、Ti：0.01～0.02％，Ni：≤0.05％、Cu：≤0.05％、Mo：≤0.05％、N：0.010～0.015％、Al：0.020～0.040％、[O]≤12ppm，其余为Fe和不可避免的杂质，CEV：0.450～0.470％。

本发明还提供一种低合金高强度热轧圆钢Q460D的制备方法，其步骤包括：

1)冶炼：

电炉，采用超高功率电炉冶炼，铁水加入比例≥70％，电炉出钢终点[C]≥0.07％、[P]≤0.015％，出钢过程加入专用预熔渣与石灰；

LF精炼，使用高纯碳化硅≥0.8kg/t钢扩散脱氧，加入时要少量多批次加入，精炼到位视情况补加石灰，精炼中后期严禁补加石灰等造渣材料，视脱氧状况可补喂适量铝线；加强过程渣渣、脱硫，出站前顶渣必须达到黄白渣，成品硫含量按照0.010％以下控制，碳当量要求达到0.450％～0.470％，精炼周期≥35min；

VD脱气，为保证钢材的洁净度，钢材的真空处理时间≥15分钟，真空处理后使用喂线机喂入氮化锰线(3.0～4.0)m/t，增锰按0.08～0.12％考虑，氮回收率70～75％，目标氮含量：0.013％，软吹氩时间≥20分钟，以保证非金属夹杂物充分上浮、去除，保证钢水的洁净度；

2)浇注

连铸，采用全保护浇注，连铸机采用结晶器和末端电磁搅拌，结晶器液面采用自定控制***，波动范围≤±2mm，采用低碳包晶钢专用连铸保护渣，控制中间包温度1529～1539℃，拉速260mm×300mm坯型按照0.53±0.01m/min，180mm×220mm坯型按照1.08±0.01m/min控制，以保证铸坯质量，优选生产坯型260mm×300mm×7500mm，钢水过热度按15～30℃控制，冷却段采用电磁搅拌与二冷水动态配水冷却；

3)轧制

在轧制过程控制加热炉均热段温度1120～1160℃，加热时间≥3小时，开轧温度1030～1050℃，终轧温度905～925℃，终轧尺寸按正差控制，轧后采用控冷轧制，分别通过3组高压水箱，下冷床温度控制在300℃以下，下冷床后入坑缓冷；

4)扒皮

钢材经扒皮处理，扒皮后钢材尺寸按交货尺寸-0.3～0.2mm控制；

5)探伤

钢材采用全自动360°超声波探伤，探伤要求按GB/T4162-2008中规定的高于A级质量等级执行，探伤要求按平底孔直径Φ≤1mm控制，最终获得低合金高强度热轧圆钢Q460D。

本发明首次在热轧圆钢上采用Nb、V、Ti复合成分体系，通过加入Nb、V、Ti等微合金元素，使其在热加工过程中抑制奥氏体的形变再结晶并阻止奥氏体长大，抑制钢板的再结晶，细化晶粒；同时通过控制轧制和控制冷却，使他们的碳氮化合物应变诱导析出，对钢进行沉淀强化，最终通过细化晶粒和沉淀强化来提高强度。

本发明的技术特点之一在于准确的成分控制，采用稳定控制钢中[N]含量，低P、S及低[O]控制，生产过程中根据残余元素情况调整锰含量使碳当量符合控制目标0.450～0.465。

本发明采用Nb、V、Ti复合成分体系细化晶粒和沉淀强化来提高强度，为了使Nb、V、Ti与C、N达到较理想的配比，设计Nb：0.01～0.03％、V：0.11～0.12％、Ti：0.01～0.02％，C:0.17～0.18％，N:0.010～0.015％；为保证钢材高的洁净度和低的脆性，采用低P、S和低[O]成分设计，P：≤0.020％、S：≤0.010％、[O]≤12ppm；为了保证钢材的焊接性能，钢材的碳当量CEV0.450～0.470％，整体材料的窄成分设计保证材料的质量稳定性。

本发明的技术特点之二在于生产过程中，VD脱气后采用氮化锰包芯线对钢材进行增N处理，钢材氮的收得率可达75％以上，与传统的钒氮合金增氮的方法相比，钢材成分的均匀性和氮的收得率明显提高。

本发明的技术特点之三在于合理的生产工艺，提高钢的洁净度，保证钢的力学性能、焊接性能，使钢具有良好的综合性能。

附图说明

图1为本发明所制圆钢的心部组织图；

图2为本发明所制圆钢的表面组织图。

具体实施方式

本说明书中公开地任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

选取现场生产实际对应炉号：4837/4838/4839，采用超高功率电炉、LF精炼、VD真空脱气处理工艺冶炼合格钢水，连铸浇注铸坯、轧制成材、扒皮、探伤工艺生产钢材。以Φ90mm规格钢材的生产工艺来具体说明本发明的具体实施方式。

1)电炉冶炼数据：

2)LF冶炼数据：

3)VD冶炼数据：

4)实际成分控制情况：

炉号	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Ni	Al	Cu	Nb	Ti	V	CEV
															4837	0.17	0.492	1.47	0.016	0.001	0.034	0.01	0.014	0.0304	0.0278	0.0202	0.0133	0.1102	0.453
4838	0.18	0.522	1.49	0.019	0.002	0.031	0.010	0.014	0.0338	0.0287	0.0198	0.0147	0.1111	0.461
															4839	0.17	0.497	1.5	0.018	0.002	0.029	0.009	0.014	0.0309	0.0296	0.0197	0.0145	0.1149	0.455

5)精炼渣样情况：

样品名称	R	SiO<sub>2</sub>	P	S	CaO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	TiO<sub>2</sub>	MnO	Fe
											4837LF出站	6.538	8.392	0.016	0.289	54.87	27.118	7.884	0.335	0.177	0.117
4838LF出站	9.333	6.009	0.016	0.303	56.08	27.991	7.795	0.394	0.183	0.080
											4839LF出站	8.719	6.171	0.015	0.289	53.803	30.164	7.845	0.441	0.192	0.054

6)连铸生产数据：

7)轧钢加热炉温度：

8)轧制过程温度：

开轧温度℃	终轧温度℃	上倍尺冷床温度℃	锯切温度℃	入坑温度℃
					1050-1085	920-950	680-720	270-350	150-200

9)轧后控冷情况：

10)扒皮：

钢材经扒皮处理，扒皮后钢材尺寸按Φ90mm-0.3～0.2mm控制。

11)探伤检测情况：

探伤要求按平底孔直径Φ≤1mm控制(超国标AA级探伤要求)。

12)热轧态性能检验结果：

13)成品钢材表面及心部组织情况：

心部组织如图1所示，表面组织如图2所示。从图1和图2可以看出，钢材的表面积心部组织均匀。

14)非金属夹杂物检验报告(M法)：

从实施例可以看出，该钢种成分控制稳定，钢材的洁净度较高，可达到DIN50602标准中M法不大于3级。钢材组织均匀，屈服强度可达到500MPa以上。

本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。

本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种低合金高强度热轧圆钢Q460D，其特征在于，其化学成分按质量百分比计为：C：0.15～0.16％、Si：0.48～0.52％、Mn：1.41～1.45％、Cr：≤0.14％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、V：0.11～0.12％、Nb：0.01～0.03％、Ti：0.01～0.02％，Ni：≤0.05％、Cu：≤0.05％、Mo：≤0.05％、N：0.010～0.015％、Al：0.020～0.040％、[O]≤12ppm，其余为Fe和不可避免的杂质，CEV：0.450～0.470％。

2.一种权利要求1所述的低合金高强度热轧圆钢Q460D的制备方法，包括以下步骤：

1)电炉冶炼：

电炉铁水加入比例≥70％，电炉出钢终点[C]≥0.07％、[P]≤0.015％；

2)LF炉精炼：

出站前顶渣必须达到黄白渣，成品硫含量按照0.010％以下控制，碳当量要求达到0.450％～0.470％，精炼周期≥35min；

3)VD炉脱气：

钢水的真空处理时间≥14分钟，破空后用喂线机按2.0～4.0m/t钢加入氮化锰包芯线，对钢水进行增氮处理，然后进行软吹，吹氩时间≥20分钟，使钢中非金属夹杂物充分上浮、去除，保证钢水的洁净度；

4)连铸浇注：

采用连铸方法生产钢坯，连铸中间包钢水采用双层覆盖剂进行覆盖，进行全程吹氩保护浇注，钢水过热度按15～30℃控制，拉速按0.53m/min控制，冷却段采用电磁搅拌与二冷水动态配水冷却；

5)轧制：

在轧制过程控制加热炉均热段温度1120～1160℃，加热时间≥3小时，开轧温度1030～1050℃，终轧温度905～925℃，终轧尺寸按正差控制，轧后采用控冷轧制，然后通过高压水箱，下冷床温度控制在300℃以下，下冷床后入坑缓冷，制得热轧圆钢；

6)热轧圆钢钢材经精整探伤后制得低合金高强度热轧圆钢Q460D。

3.根据权利要求2所述的低合金高强度热轧圆钢Q460D的制备方法，其特征在于，钢材屈服强度≥460Mpa。