一种高强度汽车轮毂钢的生产方法技术领域
本发明涉及一种高强度汽车轮毂钢的生产方法。
背景技术
车轮是汽车重要的部件，它的结构、性能及自重直接影响整车的技术性能。在汽车轮毂钢领域，增加材料的强度，减轻车轮的自重，降低汽车的燃料消耗，代表了汽车轮毂钢的发展方向。目前普遍采用的汽车轮毂钢为QStE380TM、SAPH400、SAPH440等牌号。由于强度偏低，因此制造轮毂的钢板厚度相应增加，即增加了汽车的自重。因此，为了减轻汽车自重，采用新材料或者以提高钢板强度来减轻汽车自重，是汽车轮毂钢今后发展的必然趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度汽车轮毂钢的生产方法，其构思合理科学，可操作性强，节能降耗，产品性能极佳，具有重要的使用价值。
本发明的目的是这样实现的：一种高强度汽车轮毂钢的生产方法，该方法采用转炉冶炼—LF精炼—热连轧工艺进行生产钢带厚度为2.0mm～5.0mm的汽车轮毂钢；钢带的成分组成重量百分比： [C]：0.065～0.085%；[Si]：≤0.08%；[Mn]：0.85～0.95%；[P]：≤0.018%；[S]：≤0.003%；[Al]：0.025～0.040%；[Ti]：0.020～0.030%；[Ca]：0.0020～0.0030%；[N]：≤0.0050%，铁和不可避免的杂质；生产过程关键点的控制：
1)转炉熔炼关键控制点：成分及温度控制要求，将经过铁水脱硫预处理含[S]≦0.005 %的铁水加入顶底复吹转炉吹氧冶炼，转炉终点[C]含量为0.04～0.06%，[P]含量不大于0.012%，[N] ≤0.0020%，转炉出钢温度控制在1630～1670℃，出钢后钢包钢水[S]≤0.006%；
2)LF精炼关键控制点：LF精炼初始温度不小于1550，每炉钢精炼送电时间不大于20min， LF精炼处理总用时控制在42～50mm，LF精炼过程钢水增氮量小于0.0015%，采用氩气进行底吹氩搅拌,流量为10～25 NL/min，LF处理结束钢水喂入钙线进行处理，精炼全程防止钢水增氮，LF精炼处理结束钢水氮含量[N]≤0.0040%、[S]≤0.0030，[Ca]含量控制在0.0020%～0.0030%，其它元素都符合熔炼成品钢水的控制要求；
3)LF精炼终渣成分：CaO含量50～55%，SiO2含量8～12%，FeO+MnO含量≤1.0 %，Al2O3含量30～35%，MgO含量6～8%，CaF2含量≤5.0%；
4)连铸过程控制，钢包长水口、中间包下水口采用氩封保护浇铸，连铸过程钢水增[N]≤0.0010%，钢水[Al]的损失小于0.006%；连铸钢水过热度控制在9℃～25℃，板坯拉速控制在1.0m/min～1.2m/min；
5)板坯加热炉恒温段温度为1230～1270℃，加热时间150～180分钟，板坯均热段保温时间40-60min后出炉，板坯加热炉出炉温度在1180℃±20℃,并用压力为18～20MPa的高压水对出炉板坯正、反面喷水除鳞速率1.0～1.5m/s；
6)将除鳞后的板坯入粗轧机，在开轧温度为1160～1190℃，轧制速度为3.0～4.5m/s的条件下，进行5道次的连续粗轧，同时开启道次间冷却水，得粗轧钢板，厚度不小于45mm；
7)粗轧钢板在温度940℃±10℃入精轧轧制，在6～9m/s的轧制速度下进行6道次连续精轧，并开启道次间冷却水，控制终轧温度为860℃±10℃，得精轧钢带；
8)将精轧后热轧态钢带经层流冷却进行组织转变和细晶强化，控制层流冷却速率12～15℃/s；层冷后的精轧钢带入卷取机卷取，并精确控制卷取温度为550℃±10℃，将钢卷自然空冷至室温，即获得高强度汽车轮毂用热轧钢板卷；
9) 钢材杂质元素及非金属夹杂：
[1]杂质元素控制[P]：≤0.018%；[S]：≤0.003%；[N]：≤0.0050%；
[2]钢材中的非金属夹杂，A类硫化物粗系、细系都不大于1级，B类三氧化二铝粗系、细系都不大于1.5级；C类硅酸盐夹杂不存在；D类三氧化二铝球化物夹杂不大于0.5级；
[3]采用钛微合金化，添加微量钛元素，成品钛含量控制在 0.020～0.030%。
本发明的技术原理与作用：采用碳、锰和加入Ti微合金化元素强化的成分设计方案，钢中[C]：0.065～0.085%，[Mn]：0.85～0.95%；碳锰元素的控制范围窄，为钢材各项性能的稳定性提供了保证。
钢板金相组织以铁素体和珠光体为主，并含极少量的贝氏体，并且分布均匀，晶粒度10级～11级。
采用该方法生产出的汽车轮毂钢成品钢板的抗拉强度530 MPa～620MPa，屈服强度390MPa～460MPa；断后延伸率为≥30%，屈服强度与抗拉强度的比值(屈强比)控制在0.75～0.80；
本方法生产的汽车轮毂钢，具有低成本优势，具有极高的性价比，吨钢合金成本与相同强度级别的汽车轮毂钢相比低60元以上。钢板的拉伸性能与SAPH440相比，抗拉强度高出80MPa以上，屈服强度高出100MPa以上。钢材的断后伸长率（延伸率）并没有显著降低，断后延伸率大于30%，由于带钢具有低的屈强比，因此具有良好的冷冲压成型性能。
通过控制轧制过程中的板坯加热温度、粗轧温度、粗轧后中间坯厚度、入精轧温度、轧制速度、精轧终轧温度、钢卷卷取温度以及层流冷却制度，在不适用、铌、钒微合金元素，仅有微量钛的情况下生产出了高强度、低屈强比的汽车轮毂钢。
本发明方法其构思合理科学，可操作性强，节能降耗，产品性能极佳，具有重要的使用价值。
具体实施方式
一种高强度汽车轮毂钢的生产方法，该方法采用转炉冶炼—LF精炼—热连轧工艺进行生产钢带厚度为2.0mm～5.0mm的汽车轮毂钢；钢带的成分组成重量百分比： [C]：0.065～0.085%；[Si]：≤0.08%；[Mn]：0.85～0.95%；[P]：≤0.018%；[S]：≤0.003%；[Al]：0.025～0.040%；[Ti]：0.020～0.030%；[Ca]：0.0020～0.0030%；[N]：≤0.0050%，铁和不可避免的杂质；生产过程关键点的控制：
1)转炉熔炼关键控制点：成分及温度控制要求，将经过铁水脱硫预处理含[S]≦0.005 %的铁水加入顶底复吹转炉吹氧冶炼，转炉终点[C]含量为0.04～0.06%，[P]含量不大于0.012%，[N] ≤0.0020%，转炉出钢温度控制在1630～1670℃，出钢后钢包钢水[S]≤0.006%；
2)LF精炼关键控制点：LF精炼初始温度不小于1550，每炉钢精炼送电时间不大于20min， LF精炼处理总用时控制在42～50mm，LF精炼过程钢水增氮量小于0.0015%，采用氩气进行底吹氩搅拌,流量为10～25 NL/min，LF处理结束钢水喂入钙线进行处理，精炼全程防止钢水增氮，LF精炼处理结束钢水氮含量[N]≤0.0040%、[S]≤0.0030，[Ca]含量控制在0.0020%～0.0030%，其它元素都符合熔炼成品钢水的控制要求；
3)LF精炼终渣成分：CaO含量50～55%，SiO2含量8～12%，FeO+MnO含量≤1.0 %，Al2O3含量30～35%，MgO含量6～8%，CaF2含量≤5.0%；
4)连铸过程控制，钢包长水口、中间包下水口采用氩封保护浇铸，连铸过程钢水增[N]≤0.0010%,钢水[Al]的损失（LF精炼结束钢水T含量与连铸成品钢水铝含量的差值）小于0.006%；连铸钢水过热度控制在9℃～25℃，板坯拉速控制在1.0m/min～1.2m/min；
5)板坯加热炉恒温段温度为1230～1270℃，加热时间150～180分钟，板坯均热段保温时间40-60min后出炉，板坯加热炉出炉温度在1180℃±20℃,并用压力为18～20MPa的高压水对出炉板坯正、反面喷水除鳞速率1.0～1.5m/s；
6)将除鳞后的板坯入粗轧机，在开轧温度为1160～1190℃，轧制速度为3.0～4.5m/s的条件下，进行5道次的连续粗轧，同时开启道次间冷却水，得粗轧钢板，厚度不小于45mm；
7)粗轧钢板在温度940℃±10℃入精轧轧制，在6～9m/s的轧制速度下进行6道次连续精轧，并开启道次间冷却水，控制终轧温度为860℃±10℃，得精轧钢带；
8)将精轧后热轧态钢带经层流冷却进行组织转变和细晶强化，控制层流冷却速率12～15℃/s；层冷后的精轧钢带入卷取机卷取，并精确控制卷取温度为550℃±10℃，将钢卷自然空冷至室温，即获得高强度汽车轮毂用热轧钢板卷；
9) 钢材杂质元素及非金属夹杂：
[1]杂质元素控制[P]：≤0.018%；[S]：≤0.003%；[N]：≤0.0050%；
[2]钢材中的非金属夹杂，A类硫化物粗系、细系都不大于1级，B类三氧化二铝粗系、细系都不大于1.5级；C类硅酸盐夹杂不存在；D类三氧化二铝球化物夹杂不大于0.5级；
[3]采用钛微合金化，添加微量钛元素，成品钛含量控制在 0.020～0.030%。