本發(fā)明屬于鋼鐵產(chǎn)品制造領(lǐng)域，具體涉及高強大梁鋼系列及其柔性csp制造方法。

背景技術(shù)：

1、大梁是汽車上非常重要的安全用件，輕量化的發(fā)展使得高強大梁鋼的應(yīng)用越來越廣，熱軋大梁鋼的強度級別逐漸往高強發(fā)展，從抗拉強度610mpa級別增加到750、甚至800mpa(非熱處理)。成型工藝主要包括沖壓、輥壓等，因此在滿足高強的同時還需保證大梁鋼的沖壓成型性能及其經(jīng)濟性。

2、目前，國內(nèi)大梁板的生產(chǎn)工藝更多采用傳統(tǒng)厚板坯熱軋工藝，但存在部分極限寬薄板生產(chǎn)難度大、交貨周期長等問題。常規(guī)的熱軋和csp流程通?？梢韵嗷パa充，實現(xiàn)規(guī)格和強度全覆蓋。但是csp產(chǎn)線高強大梁鋼尚需根據(jù)產(chǎn)線工藝特點進一步開發(fā)。同時，csp產(chǎn)線煉軋通常具有剛性連接、連續(xù)化大批量單一品種的工藝特點，雖能降低成本、縮短交期，但與用戶多樣化、個性化的需求之間的矛盾越來越明顯和尖銳。在拓展csp品種結(jié)構(gòu)作為常規(guī)熱軋的補充的基礎(chǔ)上，同時需研究和開發(fā)高強大梁鋼柔性軋制技術(shù)，以求在同成分下擴大csp單次批量生產(chǎn)降低產(chǎn)線成本，提高產(chǎn)線盈利能力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一系列高強大梁鋼及其柔性csp制造方法，結(jié)合csp品種開發(fā)和工藝技術(shù)特點，生產(chǎn)的高強大梁鋼性能穩(wěn)定，規(guī)格可作為常規(guī)熱軋工藝的補充，可滿足商用車、改裝車和自卸車等不同生產(chǎn)企業(yè)對鋼鐵產(chǎn)品的個性化需求，解決csp產(chǎn)線生產(chǎn)組織過程中出現(xiàn)的大量帶出品等問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、高強大梁鋼系列，其化學(xué)成分按重量百分比計為：c?0.04～0.065％，si≤0.2％，mn?0.9～1.4％，p≤0.020％，s≤0.008％，ti?0.08～0.14％，nb?0.005～0.020％，als0.02～0.05％，n≤0.006％，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)；且該系列熱軋高強大梁鋼的性能指標和厚度規(guī)格劃分以下三種組合：

4、①rel≥550mpa，580mpa≤rm<660mpa，a≥18％，d＝a，180°，冷彎合格；

5、②rel≥600mpa，660mpa≤rm<760mpa，a≥17％，d＝1.5a，180°，冷彎合格；

6、③rel≥700mpa，760mpa≤rm≤920mpa，a≥16％，d＝1.5a，180°，冷彎合格；

7、其中，rel為屈服強度，rm為抗拉強度，a為伸長率，d為彎心半徑，mm，a為板厚，mm。

8、上述方案中，所述熱軋基板的厚度a為1.2～4.0mm。

9、上述方案中，生產(chǎn)組合①-②對應(yīng)的鋼材時，可采用同一成分鋼水進行生產(chǎn)，進行第一類成分設(shè)計；生產(chǎn)組合③對應(yīng)的鋼材時，進行第二類成分設(shè)計。

10、進一步地，第一類成分設(shè)計中，mn含量優(yōu)選小于1.2％，ti含量為0.10～0.12％，可有效降低成本，生產(chǎn)組合①～②對應(yīng)要求的鋼材；第二類成分設(shè)計中，控制mn含量為1.2～1.4％，ti含量為0.12～0.14％；其余成分及其含量要求一致，結(jié)合動態(tài)調(diào)整工藝，生產(chǎn)組合①～③對應(yīng)鋼材。

11、組織生產(chǎn)，若只涉及rel?700mpa以下的大梁鋼，直接采用第一類成分設(shè)計，根據(jù)當前實際軋制規(guī)格和實際成分自動調(diào)整ft7和ct，來進行各鋼種生產(chǎn)，當涉及到700mpa級別高強鋼時，根據(jù)生產(chǎn)合同結(jié)構(gòu)進行計劃優(yōu)排，優(yōu)排有兩種方式：兩種成分異鋼種混澆，混澆銜接坯改軋①-②對應(yīng)鋼材；或采用到第二種成分設(shè)計進行混排，根據(jù)軋制原則和過渡材匹配原則進行，配合自動動態(tài)工藝調(diào)整，達到同成分下實現(xiàn)各鋼種強度級別匹配。同時，動態(tài)工藝調(diào)整會根據(jù)成分自動進行優(yōu)化。

12、本發(fā)明還提供了一種上述高強大梁鋼系列的柔性csp制造方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、lf爐精煉、板坯澆鑄、板坯加熱、柔性軋制、層流冷卻和卷取工藝，其中，各工藝及控制關(guān)鍵點包括如下：

13、1)板坯澆鑄，工藝控制關(guān)鍵點如下：

14、①鑄坯厚度為65～85mm，拉速為4.2～4.6m/min；

15、②結(jié)晶器冷卻水量，窄邊水量200～245l/min，寬邊水量5600～6500l/min；結(jié)晶器錐度：4.5～6.0mm；

16、③二冷水：比水量1.8～1.9l/min，邊部水量降低，保證鑄坯進矯直前邊部溫度≥800℃；

17、2)板坯加熱及軋制，工藝控制關(guān)鍵點如下：

18、①加熱工藝：板坯在爐時間20～50min，出爐溫度為1200～1250℃，加速輥位置≥50，控制加熱速度為30～50℃/min；加熱爐煤氣熱值為8300～9000kj/nm3；各段空燃比為：加熱段1-2區(qū)為1.30～1.35，加熱段3-7區(qū)為1.2～1.27，均熱段1.3～1.38；

19、②精軋工藝：不用升速軋制，終軋溫度ft7控制為860～920℃，停用f4-7機架間側(cè)噴，禁止使用f5-f7機架的側(cè)導(dǎo)板冷卻水；

20、設(shè)置的凸度目標為30μm，對應(yīng)的凸度控制范圍為10～50μm；楔形目標范圍：±30μm；

21、③層流冷卻，控制上、下層流冷卻水的流量比；

22、④卷取工藝：卷取溫度ct的目標值570～630℃；

23、此外，針對精軋、卷取工藝進行動態(tài)調(diào)整，具體包括：針對不同性能指標和厚度規(guī)格組合的帶鋼，設(shè)定對應(yīng)的有效ti含量的目標范圍，其中有效ti含量＝ti含量-3.4*n含量-3*s含量-0.006；當根據(jù)鋼水離站成分或中包成分計算所得有效ti含量范圍超出上述目標范圍時，結(jié)合厚度規(guī)格，對精軋和卷取工藝進行動態(tài)調(diào)整，調(diào)節(jié)對應(yīng)的終軋溫度ft7和卷取溫度ct，以當前實際成分匹配合適工藝，得到所需的強度范圍，避免因成分波動導(dǎo)致性能不滿足標準的降級和現(xiàn)貨。

24、上述方案中，所述轉(zhuǎn)爐冶煉步驟控制終點鋼水中硫目標含量≤0.025％，出鋼目標溫度≥1650℃。

25、上述方案中，所述lf爐精煉步驟包括：脫硫，控制渣子堿度(cao+mgo)/(sio2+al2o3)≥3.0，feo<1.0％。

26、上述方案中，所述層流冷卻步驟中，上、下層流冷卻水流量比為1:1.1～1.3。

27、進一步地，所述精軋和卷取工藝的動態(tài)調(diào)整步驟中，針對組合①對應(yīng)的鋼材，設(shè)定的有效ti目標范圍為：0.064％≤有效ti<0.076％；針對組合②對應(yīng)的鋼材，設(shè)定的有效ti目標范圍為：0.0761％≤有效ti<0.092％；針對組合③對應(yīng)的鋼材，設(shè)定的有效ti目標范圍為：0.092％≤有效ti≤0.11％。

28、進一步地，所述精軋和卷取工藝的動態(tài)調(diào)整步驟具體包括：

29、當根據(jù)鋼水離站成分或中包成分計算所得有效ti含量＜有效ti目標范圍的下限值時，針對2.0mm＜厚度≤4.0mm的鋼材，卷取溫度ct提高10～30℃；針對厚度≤2.0mm的鋼材，終軋溫度ft7提高10～30℃，卷取溫度ct降低10～30℃；

30、當根據(jù)鋼水離站成分或中包成分計算所得有效ti含量＞有效ti目標范圍的上限值時，針對2.0mm＜厚度≤4.0mm的鋼材，卷取溫度ct降低10～30℃，針對厚度≤2.0mm的鋼材，終軋溫度ft7提高10～30℃，卷取溫度ct提高20～40℃。

31、進一步地，所述卷取步驟中，為保證全長性能均勻性，厚度≤2.0mm規(guī)格的鋼板采取u型冷卻工藝，頭部和尾部的卷取溫度在中部卷取溫度基礎(chǔ)上分別增加20～30℃和10～20℃，長度為10～20米；卷取以后均收進緩冷坑緩冷24～48h

32、本發(fā)明所述柔性csp制造方法可根據(jù)合同合理編排計劃，同一種或兩種化學(xué)成分軋制出不同強度級別的產(chǎn)品，滿足客戶多樣化產(chǎn)品需求的同時，簡化冶煉連鑄的操作和管理，利于工藝持續(xù)穩(wěn)定，簡化管理，降低成本，提高質(zhì)量。

33、本發(fā)明的原理包括：

34、1)鋼材成分設(shè)計；

35、c成分的控制：c為最基本的強化元素，通過固溶強化和析出強化提高鋼的強度，本發(fā)明中與鋼種ti或nb形成微合金碳化物；但過高的碳含量會影響焊接性能和裂紋敏感系數(shù)，結(jié)合csp產(chǎn)線連鑄不能澆鑄包晶鋼的特點，本發(fā)明c含量控制為0.04-0.065％；

36、si：脫氧和固溶強化作用，但過高的si含量容易導(dǎo)致紅鐵皮的產(chǎn)生，綜合考慮成本和質(zhì)量控制，si含量控制為≤0.2％；

37、mn成分的控制：主要的強化元素，發(fā)揮固溶強化作用；同時，mn可與s形成mns，消除s的有害作用；本發(fā)明采用0.9-1.4％的含量以達到所需的性能指標；

38、p成分的控制：p為有害元素，增加冷彎成型開裂風(fēng)險，對于高強度冷彎型鋼來說，應(yīng)嚴格控制其含量；本發(fā)明將p含量控制在≤0.020％；

39、s、n成分的控制：s在鋼中是有害元素，降低了鋼的零塑性溫度，n會促進鋼的時效作用；同時，在含ti鋼中，s和n會嚴重降低ti的有效含量，從而降低tic的析出強化作用；本發(fā)明控制二者含量為s≤0.008％，n≤0.006％；

40、als成分控制：鋁是強脫氧元素，采用鋁脫氧不但可以有效降低鋼中的氧，還可以細化晶粒，改善韌性，防止時效；本發(fā)明控制als含量范圍為0.02-0.05％；

41、ti和有效ti：本發(fā)明采用ti是整個成分設(shè)計的關(guān)鍵之一，利用其良好的析出強化效果以及成本低廉的優(yōu)勢，促進實現(xiàn)低成本高強鋼的生產(chǎn)；本發(fā)明控制ti含量為0.08-0.15％。同時，根據(jù)ti析出強化機理，ti在鋼水中會優(yōu)先與s、n等形成化合物，減少彌散析出強化的tic含量；此外，進一步引入有效ti的概念并結(jié)合厚度規(guī)格(ti＝ti-3.4*n-3*s-0.006)，進一步確保析出強化達到效果，以促進實現(xiàn)對csp產(chǎn)線的動態(tài)調(diào)整。

42、nb：本發(fā)明中nb是成分設(shè)計的另一個關(guān)鍵要素，除析出強化外，還利用nb的細晶強化作用(因csp產(chǎn)線壓縮比受限)，提高厚規(guī)格高強大梁鋼的沖擊功，更好地滿足大梁鋼的塑韌性匹配，保證成型性能。

43、2)工藝設(shè)計；

44、lf爐精煉渣子堿度等控制，為了造白渣，更好地發(fā)揮脫硫效果。

45、連鑄結(jié)晶器冷卻水和錐度控制、二冷水比水量控制：一方面是為了減少含鈮低碳合金鋼在澆鑄過程中的縱裂缺陷，提高塑韌性；二冷水水比控制，基于板坯熱塑性溫度測量，保證板坯邊部塑韌性，減少邊裂缺陷的發(fā)生。

46、加速輥和出爐溫度的控制：采用的加熱溫度使已經(jīng)存在的大部分碳氮化物再次固溶，后續(xù)在卷取過程中析出，實現(xiàn)晶粒細化和析出強化；此外通過控制加速輥，可有效保證緩慢均勻加熱(避免操作人員強行快速燒鋼)，一方面加強微合金化元素溶解，另一方面減小熱應(yīng)力，改善板坯邊部塑韌性。

47、加熱爐爐內(nèi)氣氛控制：前段強氧化氣氛(空燃比為1.3～1.35)，讓板坯充分加熱；中段弱氧化氣氛(空燃比為1.2～1.27)，減少鐵皮厚度；末段強氧化氣氛(空燃比為1.3～1.38)，使鐵皮疏松。

48、終軋溫度：綜合考慮細晶強化(較低的軋制溫度有利于細晶強化)和析出強化(高的軋制溫度可以減少ti等元素在精軋階段的析出，保證后續(xù)冷卻過程中鐵素體區(qū)的析出強化效果)的效果，結(jié)合強度級別要求和使用需求，確定終軋溫度范圍；并結(jié)合有效ti含量和厚度規(guī)格，對終軋溫度進行動態(tài)調(diào)整。

49、精軋凸度控制：可更好地滿足板形控制要求。

50、精軋停用f4-7機架間側(cè)噴，禁止使用f5-f7機架的側(cè)導(dǎo)板冷卻水：是為了避免邊部過冷提前進入兩相區(qū)，因變形不均勻?qū)е碌倪叢咳毕荨?/p>

51、卷取溫度：主要考慮充分發(fā)揮tic等的析出強化作用。因csp卷取線相對較短，冷卻強度大，卷取溫度設(shè)定為tic的析出峰區(qū)域；當有效ti變化時，結(jié)合性能要求，針對性地調(diào)整ct溫度，以匹配ti的析出和強度控制。同時，結(jié)合成分、強度和用戶需求考慮，通過靈活調(diào)整卷取溫度值，以得到強度和塑韌性合理匹配。

52、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

53、1)本發(fā)明生產(chǎn)的熱軋高強大梁鋼規(guī)格較薄(1.5-4.0mm)，可作為常規(guī)熱軋高強大梁鋼的補充，實現(xiàn)全規(guī)格覆蓋，適用性廣；

54、(2)本發(fā)明采用同一澆次甚至同一爐鋼水，根據(jù)成分和規(guī)格(厚度)進行工藝調(diào)整和匹配，通過柔性軋制技術(shù)，生產(chǎn)出不同強度級別產(chǎn)品，在保證成本和生產(chǎn)效率的同時，有效滿足用戶的個性化需求；

55、(3)采用的柔性csp制造方法可顯著降低csp產(chǎn)線的帶出品，可為高質(zhì)量大梁鋼的制備提供一條新思路。