本鋼QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼產(chǎn)品的開發(fā)

【摘要】本鋼采用了Nb微合金化并復(fù)合微Ti處理技術(shù)，結(jié)合控軋控冷工藝，生產(chǎn)出QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼。QStE340～460TM系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼的組織以鐵素體與少量珠光體為主，晶粒尺寸較均勻；而QStE500TM系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼組織為準(zhǔn)多邊形鐵素體和貝氏體組織。過去一年本鋼QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼產(chǎn)品性能穩(wěn)定，為本鋼創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益和顯著地社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】汽車結(jié)構(gòu)用鋼；軋制工藝；金相組織

汽車行業(yè)的鋼材消費(fèi)量?jī)H次于建筑和機(jī)械行業(yè)，拒不完全統(tǒng)計(jì)，2012年約4400萬噸，2013年前11個(gè)月，汽車?yán)塾?jì)銷售同比增長(zhǎng)13.53%。中鋼協(xié)預(yù)測(cè)在汽車消費(fèi)增長(zhǎng)與汽車減量化等因素綜合作用下，到2015年，汽車用鋼消費(fèi)總量可達(dá)6200萬噸[1]。

本鋼作為國(guó)內(nèi)主要汽車用鋼生產(chǎn)廠商，在汽車用鋼產(chǎn)品的研制和開發(fā)方面開展了大量工作，其中QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼作為本鋼的主打產(chǎn)品，經(jīng)過多年的優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為市場(chǎng)認(rèn)可度較高的代表性產(chǎn)品，其主要用于制造汽車縱梁、橫梁、前后車橋、保險(xiǎn)杠、底盤零件等結(jié)構(gòu)件，需要承受一定的載荷，不但要求鋼板具有強(qiáng)度高的特點(diǎn)，同時(shí)還要滿足良好的冷沖壓成型性、焊接性和耐疲勞性等。本鋼以C-Mn鋼為基礎(chǔ)，添加Nb-Ti等微合金元素，結(jié)合控軋控冷工藝，研制開發(fā)QStE系列熱軋汽車結(jié)構(gòu)用鋼，已取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1、產(chǎn)品成分設(shè)計(jì)

化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)和力學(xué)性能要求相對(duì)寬松。結(jié)合本鋼實(shí)際生產(chǎn)工藝以及技術(shù)裝備水平，確定本鋼QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼的化學(xué)成分如下：C含量0.07～0.08%、Si含量0.03～0.07%、Mn含量差別較大0.5～1.5%，另外添加適量的Nb和Ti。

為防止包晶反應(yīng)QStE系列低碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，一般≤0.10%，為滿足強(qiáng)度要求采用Nb-Ti復(fù)合微合金處理技術(shù)。

2、生產(chǎn)工藝技術(shù)

提高鋼水的潔凈度是提高鋼帶的韌性、成形性能和抗疲勞性能的基礎(chǔ)。為滿足QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼的加工和使用要求，通過鐵水預(yù)處理降低硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，采用180t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐及LF精煉處理技術(shù)來提高鋼的潔凈度。

QStE系列鋼一般出爐溫度1200～1250℃，進(jìn)F1溫度≥900℃，F(xiàn)7終軋溫度860℃，采用前段連續(xù)冷卻模式，依據(jù)產(chǎn)品規(guī)格、化學(xué)成分和力學(xué)性能的要求，結(jié)合產(chǎn)品的使用特點(diǎn)，制定卷取溫度550～650℃。

3、檢驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1力學(xué)性能

本文對(duì)過去一年生產(chǎn)的QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼的力學(xué)性能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表1和圖1所示。產(chǎn)品各方面性能均滿足QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼的標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度、高韌性的目標(biāo)，同時(shí)產(chǎn)品性能穩(wěn)定。這主要?dú)w因于Nb-Ti復(fù)合技術(shù)。

Nb是提高奧氏體再結(jié)晶溫度最有效的合金元素，與軋制工藝結(jié)合可得到細(xì)化的組織，從而得到高強(qiáng)度、高韌性以及良好的冷彎性能[2]。而鋼中添加Ti主要為了細(xì)化凝固組織，同時(shí)在加熱過程中，細(xì)小TiN析出相可以有效阻礙奧氏體的長(zhǎng)大[3]。此外，微量Ti具有顯著地固氮作用，從而間接提高Nb微合金化作用[4]。通過合理的加熱、控制軋制及冷卻工藝等對(duì)最終組織和性能進(jìn)行優(yōu)化控制，制備出具有較高的強(qiáng)度、良好韌性和成形性能的QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼。

3.2金相組織

研究對(duì)過去一年內(nèi)每次生產(chǎn)的QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼取樣分析。金相分析結(jié)果表明，經(jīng)Nb-Ti微合金化處理，QStE340～460TM系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼的組織以鐵素體與少量珠光體為主，晶粒尺寸較均勻，無混晶組織。而QStE500TM系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼組織為準(zhǔn)多邊形鐵素體和貝氏體組織。其晶粒尺寸如表2所示。

過去一年本鋼共生產(chǎn)和銷售QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼3.8萬噸左右，用戶使用后反饋信息顯示，本鋼QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼力學(xué)性能穩(wěn)定，加工性能良好。如今本鋼QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼已成為一個(gè)品牌，受到市場(chǎng)的高度認(rèn)可。

4、結(jié)語

本鋼集團(tuán)依托其獨(dú)有的礦產(chǎn)資源，以及國(guó)際先進(jìn)的2300mm熱軋機(jī)組，采用Nb微合金化并復(fù)合微Ti處理技術(shù)成功開發(fā)出QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼，不但具有較高的強(qiáng)度和韌性，而且具有良好的成形性能，各項(xiàng)機(jī)能均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

QStE340～460TM系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼的組織以鐵素體和少量珠光體為主，晶粒尺寸較均勻，無混晶組織；而QStE500TM系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼組織為準(zhǔn)多邊形鐵素體和貝氏體組織。

市場(chǎng)反饋信息顯示，本鋼QStE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼產(chǎn)品性能穩(wěn)定，同時(shí)因其具備良好的冷沖壓成型性、焊接性和耐疲勞性等獲得客戶的一致好評(píng)。