熱軋低碳深沖用鋼的開發(fā)與應(yīng)用

徐筱薌

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

熱軋低碳深沖用鋼的開發(fā)與應(yīng)用

徐筱薌

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

摘要采用低碳成分設(shè)計(jì)，通過合理控制冶煉、熱軋等關(guān)鍵工序參數(shù)，成功研發(fā)了厚度大于3.0 mm熱軋低碳深沖用鋼AGHE，該產(chǎn)品生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量穩(wěn)定，成型性能好，可制作一些變形較為復(fù)雜的難沖零件，替代冷軋板或焊接件在深沖商用汽車零件上的應(yīng)用，且用其制造加工汽車用配件成本低，其成功開發(fā)應(yīng)用具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞熱軋低碳深沖用鋼開發(fā)應(yīng)用

DEVELOPMENT AND APPLICATION OF HOT ROLLED LOW CARBON AND DEEP DRAWING STEEL

Xu Xiaoxiang

( Anyang Iron and Steel Group Co.,Ltd )

ABSTRACTHot rolled low carbon and deep drawing steel with greater than 3.0 mm thickness is developed successfully by adopting low carbon component design, reasonable control smelting and hot rolled technology. The product has many advantages such as simple process, stable quality and good formability. The product can be produced to some complex part, and is applied on deep drawing automobile parts replace of manufacture and welding parts, and the cost was low, the economic and social benefits was great.

KEY WORDShot rolledlow carbondeep drawing steeldevelopmentapplication

0前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和物流運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展，商用汽車的制造應(yīng)用量逐年增加。但在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下，制造企業(yè)已將商用汽車的輕量化和低制造成本作為追求目標(biāo)，所以目前商用汽車上的一些變形較為復(fù)雜的難沖零件用 “以熱代冷” ( 熱軋鋼板代替冷軋鋼板)來制造，或用具有較高加工成型能力的深沖用鋼代替普通鋼材的焊接件，以實(shí)現(xiàn)在保證質(zhì)量和滿足汽車要求的前提下來降低制造成本。為滿足市場(chǎng)需求，安鋼在熱連軋機(jī)組研制開發(fā)了厚度大于3.0 mm熱軋低碳深沖用鋼AGHE，用于商用汽車關(guān)鍵部件的支架。該產(chǎn)品通過合理的成分設(shè)計(jì)和關(guān)鍵工序參數(shù)控制，獲得合適的微觀組織和晶粒度，來提高鋼板的成型性能和使用性能。

1技術(shù)要求

熱軋低碳深沖用鋼主要用于變形復(fù)雜的汽車用沖壓零件，要求具有較低的屈服強(qiáng)度、較高的伸長(zhǎng)率。其化學(xué)成分要求見表1，力學(xué)性能要求表2。

表1　熱軋低碳深沖用鋼AGHE的化學(xué)成分要求

表2　熱軋低碳深沖用鋼AGHE的力學(xué)性能要求

鋼中碳含量是影響鋼板沖壓性能和力學(xué)性能的重要因素。較高的碳含量容易產(chǎn)生滲碳體，破壞鋼板內(nèi)部組織的連續(xù)性，在成型時(shí)容易產(chǎn)生微裂紋，對(duì)沖壓性能和力學(xué)性能都不利；但若碳含量太低的也不行，一方面會(huì)使Ar3相變點(diǎn)升高，給熱軋要求的高溫終軋帶來難度；另一方面會(huì)影響到產(chǎn)品的機(jī)械性能，會(huì)造成強(qiáng)度偏低，難起到支架作用，所以熱軋低碳深沖用鋼AGHE碳含量控制非常重要。

2生產(chǎn)實(shí)踐

熱軋低碳深沖用鋼AGHE的生產(chǎn)工藝流程: 鐵水預(yù)處理—轉(zhuǎn)爐冶煉—?dú)逭尽狶F—RH—雙流板坯連鑄機(jī)—熱連軋—冷卻—卷取。冶煉和軋制工藝控制要點(diǎn)如下。

2.1冶煉

因?yàn)樘己繉?duì)熱軋低碳深沖用鋼非常重要，所以熱軋低碳深沖用鋼AGHE冶煉的關(guān)鍵問題是碳的控制。為提高目標(biāo)碳含量控制準(zhǔn)確率，需要對(duì)RH入站前碳、氧值進(jìn)行控制，在渣面加入鋁屑降低和抑制鋼渣氧化性外，還要加入了鋁鐵進(jìn)行鋼水脫氧。在冶煉生產(chǎn)過程中主要采取了控制轉(zhuǎn)爐成品終點(diǎn)C含量、真空處理前鋼液中氧活度以及采用真空輕處理工藝等措施，將鋼中C含量控制在W(C)≤0.03%。冶煉后的低碳深沖用鋼AGHE板坯化學(xué)成分見表3。

表3　低碳深沖用鋼AGHE板坯化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

2.2熱軋

對(duì)于熱軋低碳深沖用鋼AGHE，希望得到盡量粗大均勻的熱軋態(tài)組織、無織構(gòu)取向晶粒，便于直接進(jìn)行工序復(fù)雜的加工成型，為此需要采用較高的溫度控制制度。高的板坯加熱溫度不僅是為了獲得足夠的塑性以利于軋制，也使AlN充分固溶于奧氏體中；在軋制過程中，因熱軋低碳深沖用鋼的碳含量較低，其Ar3點(diǎn)較其他鋼種稍高，同時(shí)為避免出現(xiàn)混晶組織，終軋要求在單相區(qū)即γ區(qū)進(jìn)行，故也需要較高的終軋溫度；為保證稍大的晶粒組織，又兼顧再生氧化鐵皮的形成，需要采用合適的冷卻模式，鋼板冷卻后要求較高的卷取溫度，以保證晶粒充分長(zhǎng)大和再結(jié)晶。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)工藝裝備情況，采用合理的加熱溫度、軋制道次及優(yōu)化除鱗工藝等措施來保證熱軋低碳深沖用鋼AGHE質(zhì)量和性能，具體軋制過程參數(shù)控制情況見表4。

表4　熱軋低碳深沖用鋼AGHE軋制過程參數(shù)控制情況

3產(chǎn)品質(zhì)量及應(yīng)用

3.1產(chǎn)品力學(xué)性能

熱軋低碳深沖用鋼AGHE的力學(xué)性能見表5。

表5　熱軋低碳深沖用鋼AGHE的力學(xué)性能

由表5可知，屈服強(qiáng)度在248 MPa～255 MPa 范圍內(nèi)，伸長(zhǎng)率在51% ～55% 區(qū)間，說明熱軋低碳深沖用鋼AGHE的屈服強(qiáng)度適中、穩(wěn)定，伸長(zhǎng)率較高，能滿足加工變形較為復(fù)雜的難沖零件的高質(zhì)量要求，因?yàn)樯顩_用鋼要求具有較低屈服強(qiáng)度和較高伸長(zhǎng)率。

3.2金相組織觀察

4.75 mm熱軋低碳深沖用鋼AGHE熱軋后的性能穩(wěn)定、組織均勻，其沿厚度方向上的金相組織如圖1所示。

(a) 表層組織

(b) 厚向1/4組織

(c) 厚向1/2組織

圖1沿厚度方向上熱軋低碳深沖用鋼AGHE熱軋后的金相組織 從圖1可以看出，熱軋低碳深沖用鋼AGHE的金相組織特征是滲碳體含量極少的等軸鐵素體組織，晶粒度為6.0～7.5級(jí)，晶粒均勻無取向，這種較純鐵素體組織及其晶粒度決定了產(chǎn)品的伸長(zhǎng)率和屈服強(qiáng)度，能滿足變形較為復(fù)雜零部件的加工要求。產(chǎn)品晶粒度測(cè)量值見表6。

表6　產(chǎn)品AGHE晶粒度測(cè)量值

由表6可知，晶粒度比較均勻。對(duì)于熱軋產(chǎn)品來說，較大的晶粒尺寸對(duì)應(yīng)于較小的屈服強(qiáng)度，相應(yīng)的成型性能較好，也為獲得較好的深沖性能奠定了基礎(chǔ)。

3.3產(chǎn)品應(yīng)用

安鋼開發(fā)的熱軋低碳深沖用鋼AGHE具有較好的產(chǎn)品性能，特別是其伸長(zhǎng)率高，各向異性差小，在山東德州某機(jī)械設(shè)備制造廠進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)沖壓零件時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)良的成型性能，應(yīng)用試驗(yàn)取得成功，用4.75 mm的產(chǎn)品沖壓較復(fù)雜汽車零件的成品合格率達(dá)100%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，熱軋低碳深沖用鋼固溶[C]含量低是沖壓成型性能好的根本原因，鋼質(zhì)越純凈，伸長(zhǎng)率越高，沖壓性能就越好。熱軋低碳深沖用鋼AGHE鋼板加工流程如圖2所示，熱軋低碳深沖用鋼AGHE鋼板沖壓商用汽車配件實(shí)物照片如圖3所示。

(a) 雛形(b) 首次折彎90 °(c) 再次折彎、矯正

圖2熱軋低碳深沖用鋼AGHE鋼板加工流程示意圖

圖3熱軋低碳深沖用鋼AGHE商用汽車配件沖壓實(shí)物

4結(jié)語(yǔ)

安鋼通過制定合理的成分設(shè)計(jì)、冶煉、熱軋等生產(chǎn)過程關(guān)鍵工藝制度，成功開發(fā)了較低屈服強(qiáng)度、較高伸長(zhǎng)率的熱軋低碳深沖用鋼AGHE，經(jīng)近兩年的生產(chǎn)實(shí)踐表明，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，各向異性差小，沖壓性能優(yōu)良，完全滿足商用汽車配件的加工要求，已成功應(yīng)用在商用汽車的支架部位，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5參考文獻(xiàn)

[1]王先進(jìn),崔德理,唐荻.超深沖“無間隙原子鋼”的進(jìn)展[J].鋼鐵,1990,25(6):61～65.

收稿日期：聯(lián)系人：徐筱薌，高級(jí)工程師，河南.安陽(yáng)(455004)，安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心；2015—7—22