高強汽車邊梁用鋼AG700BL的開發(fā)

張大江　萬國喜　王翠娜　張苓志

(安陽鋼鐵股份有限公司)

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高強汽車邊梁用鋼AG700BL的開發(fā)

張大江萬國喜王翠娜張苓志

(安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了安鋼高強汽車邊梁用鋼AG700BL的開發(fā)情況，闡述了化學(xué)成分的設(shè)計原理及冶煉、軋制工藝參數(shù)，并對用戶的使用過程進行了簡單總結(jié)。結(jié)果表明：采用低碳和鈦微合金化生產(chǎn)的AG700BL產(chǎn)品工藝性能和力學(xué)性能良好，滿足汽車邊梁的技術(shù)要求和用戶的使用要求。

高強度汽車邊梁AG700BL鈦微合金化

0　引言

近年來，隨著汽車輕量化的研究和發(fā)展，汽車大梁作為汽車的主要受力部位，其輕量化的研究越來越得到鋼鐵行業(yè)的重視。面對激烈的市場競爭,我公司依托先進的生產(chǎn)設(shè)備和工藝，根據(jù)商用車輕量化車架結(jié)構(gòu)特性、受力方式、再結(jié)合用戶加工使用特點，細(xì)分產(chǎn)品，針對商用車的邊梁、立柱及插裝等部件對強度、折彎和焊接性能要求較高的特點，開發(fā)出邊梁專用鋼AG700BL。該產(chǎn)品主要用于汽車邊梁、立柱、插裝等結(jié)構(gòu)性部件,產(chǎn)品具有良好的冷加工成型性，可滿足剪切、熱切割、沖壓、沖孔、折彎、輥壓焊接等多種加工要求。本文對高強汽車邊梁用鋼AG700BL成分體系的設(shè)計、生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品綜合性能進行了介紹，該鋼板成本低，綜合性能優(yōu)良，完全滿足用戶使用要求。

1　成分設(shè)計與技術(shù)要求

1.1成分設(shè)計

化學(xué)成分是保證鋼的力學(xué)性能和工藝性能的基礎(chǔ)，較高的強度主要是通過添加合金元素來保證。在AG700BL成分設(shè)計時，根據(jù)各化學(xué)元素對鋼的強韌性的影響，經(jīng)過多次工業(yè)試驗，為了降低軋制變形抗力，保證軋制的順行和熱軋板形，同時保證較低的成本，采用低C、中Mn、高Ti成分體系生產(chǎn)。

低碳：碳是鋼中最經(jīng)濟的強化元素，碳增加含量，可增加硬相珠光體的含量，因而可提高強度，但是隨著珠光體含量的增加，韌性也下降，影響冷成型性能和焊接性能，在汽車大梁用鋼中應(yīng)采用低碳成分。

中錳：錳是很好的脫氧劑，能夠擴大奧氏體區(qū)，降低奧氏體向多邊形鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度，生產(chǎn)利用錳的固溶強化作用來提高鋼的強度，錳具有細(xì)化晶粒作用，但是隨著錳含量的提高，提高強度的作用也將減弱，并且容易產(chǎn)生中心偏析，惡化韌性，且低碳錳成本較高，綜合考慮產(chǎn)品性能和成本因素，把錳含量控制在1.60%以下。

高鈦：Nb、V、Ti等是比較常用的微合金強化元素，Ti相對于Nb、V元素，具有價格便宜的優(yōu)點。設(shè)計時，主要利用TiC在鋼中的沉淀析出來提高鋼材的強度，但鈦的化學(xué)活性很大，易與氧、硫、氮、碳等元素形成化合物，這就要求煉鋼工藝要嚴(yán)格控制氣體含量，降低鋼中硫含量，盡量避免產(chǎn)生TiN、Ti4C2S2、Ti(C，N)等有害化合物。此外，軋制工藝應(yīng)考慮TiC粒子的固溶和析出方式，不當(dāng)?shù)能堉乒に嚥坏鸩坏綇娀饔?，反而會惡化鋼的性能?/p>

1.2技術(shù)要求

AG700BL化學(xué)成分控制范圍見表1，其力學(xué)性能和工藝性能的技術(shù)要求見表2。

表1　AG700BL化學(xué)成分控制 　/%

表2　AG700BL力學(xué)性能和工藝性能

注：1.a-試樣厚度，d-彎心直徑； 2.拉伸、冷彎試樣為橫向試樣。

2　生產(chǎn)工藝

2.1工藝路線

采用的工藝路線為：4800 m3高爐鐵水—1300 t混鐵爐—鐵水預(yù)處理—150 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐—150 t LF精煉爐—雙流板坯連鑄機—1780 mm熱連軋機組。

2.2冶煉工藝

鐵水脫硫終點[S]≤0.003%，鐵水脫硫扒渣干凈；轉(zhuǎn)爐采用優(yōu)質(zhì)入爐原輔料，嚴(yán)格控制下渣量；精煉前期快速造渣脫硫，盡量避免長時間大氬氣攪拌，減少鋼液增氮；連鑄保護澆注良好，冷卻水采用弱冷模式保證鑄坯表面質(zhì)量。

2.3軋制工藝

為保證鑄坯加熱均勻，鑄坯加熱爐時間≥130 min，一加熱段溫度1120 ℃～1200 ℃，二加熱段溫度1220 ℃～1300 ℃，均熱段溫度1220 ℃～1280 ℃。精軋終軋溫度840 ℃～900 ℃，卷取溫度600 ℃～650 ℃。卷取溫度過高或過低都將會造成析出強化效果減弱，這是熱力學(xué)和動力學(xué)綜合起作用的結(jié)果，在600 ℃左右沉淀析出的粒子尺寸最細(xì)，可起到最大的析出強化效果[1]。

2.4質(zhì)量改進

高強度薄規(guī)格汽車用鋼產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)過程中，針對生產(chǎn)初期出現(xiàn)的軋機負(fù)荷大、軋制規(guī)格薄，生產(chǎn)不易過渡、軋制時易堆鋼、甩尾、板形難以控制等問題不斷進行總結(jié)分析，有針對性地采取以下措施：1)合理編排軋制單位；2)強化坯料質(zhì)量管理；3)均勻加熱溫度控制；4)提高粗、精軋軋制穩(wěn)定性；5)優(yōu)化軋機一、二級控制功能；6)完善間隙管理制度；7)提升操作人員技能素質(zhì)。通過以上改進提升了過程控制能力和產(chǎn)品實物質(zhì)量水平，形成了穩(wěn)定的批量生產(chǎn)能力。

3　實物性能

3.1力學(xué)性能

AG700BL成品鋼板的力學(xué)性能和工藝性能檢驗結(jié)果見表3，力學(xué)性能分布圖如圖1所示。

表3　AG700BL的力學(xué)性能和工藝性能

(a) 屈服強度分布圖(b) 抗拉強度分布圖(c) 延伸率分布圖

圖1AG700L力學(xué)性能分布圖

通過表2、表3和圖1可以得出結(jié)論：AG700BL屈服強度控制范圍為663 MPa～736 MPa，平均值為703 MPa，抗拉強度控制范圍為712 MPa～792 MPa，平均值為750 MPa，伸長率控制范圍為17.0%～28.5%，平均值為22.5%，各項性能指標(biāo)完全符合設(shè)計要求，且富余量充足。

冷彎試驗不僅是衡量汽車板在一定條件下塑性變形性能或者實際沖壓性能優(yōu)劣的一種重要指標(biāo)，而且是檢驗表面質(zhì)量的一種方法[2]，AG700BL鋼板冷彎試驗合格。

3.2金相組織

用Axiovert 200 MAT金相顯微鏡對軋制后的鋼板進行了金相組織分析，檢驗結(jié)果如圖2所示。

(a) 邊部 F+PF+P

(b) 板厚1/4 F+PF+P

(c) 中心 F+PF+P

從圖2可以看出，AG700BL的基體組織為鐵素體、多邊形鐵素體和珠光體，邊部組織較細(xì)，心部略粗。邊部組織12級，板厚1/4位置處12級，心部組織11.6級，晶粒細(xì)化效果比較好。

4　用戶使用情況

高強度汽車邊梁用鋼AG700BL開發(fā)至今，累計生產(chǎn)4萬多噸。經(jīng)過中集華駿、中集東岳、湖北神河等多家用戶使用，各項性能穩(wěn)定，尺寸、表面質(zhì)量及板形優(yōu)異，成形合格率高、焊接性能優(yōu)良，綜合性能優(yōu)于國內(nèi)同類產(chǎn)品。

5　結(jié)語

1)高強度汽車邊梁用鋼AG700BL是根據(jù)車身部位對鋼種性能的要求及用戶的加工使用特點開發(fā)出來的新鋼種，兼顧成本與使用特性要求，通過對各化學(xué)元素的研究和分析，為降低軋制變形抗力，保證軋制的順行和熱軋板形，采用低C+中Mn+高Ti成分體系生產(chǎn)，產(chǎn)品力學(xué)性能和工藝性能均滿足設(shè)計要求。

2)通過質(zhì)量改進，克服了高強度薄規(guī)格汽車用鋼板形缺陷等問題，提升了過程控制能力和實物質(zhì)量水平，產(chǎn)品已形成批量生產(chǎn)，各項性能穩(wěn)定，用戶反映良好。

[1]毛盡華.1780 mm熱連軋700 MPa級汽車用鋼研制開發(fā)[J].河南冶金,2012,20(1):10-14.

[2]孟憲堂,趙林,李飛，等.首鋼遷鋼高強汽車大梁鋼S610L的研制開發(fā)[C].2010年全國十一大鋼研院所學(xué)術(shù)交流會,2010:104-108.

THE DEVELOPMENT OF HIGH STRENGTH AUTOMOBILE BEAM STEEL AG700BL

Zhang DajiangWan GuoxiWang CuinaZhang Lingzhi

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

This paper introduces the development of high strength automobile side beam steel AG700BL in Anyang steel, expounds the design principle of chemical composition and smelting and rolling process parameters, and summaries the process during the using. The results show that the technology and mechanical properties of AG700BL products produced by low carbon and titanium micro alloying are good, it can completely meet the technical requirements of the automotive side beam and the user's requirements.

high strengthautomobile side beamAG700BLTi micro-alloying

聯(lián)系人：張大江，工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心；2016—3—1