釩強(qiáng)化CZ440傳動(dòng)軸套管用熱軋卷板的開(kāi)發(fā)

薛啟河， 張科登， 喬艷斌， 溫世林， 張志華

（1.河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心， 河北 承德 067002； 2.河鋼承鋼公司釩鈦工程技術(shù)研究中心， 河北承德 067002； 3.河鋼承鋼公司板帶事業(yè)部， 河北 承德 067002）

釩強(qiáng)化CZ440傳動(dòng)軸套管用熱軋卷板的開(kāi)發(fā)

薛啟河1,2， 張科登3， 喬艷斌3， 溫世林3， 張志華1,2

（1.河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心， 河北 承德 067002； 2.河鋼承鋼公司釩鈦工程技術(shù)研究中心， 河北承德 067002； 3.河鋼承鋼公司板帶事業(yè)部， 河北 承德 067002）

詳細(xì)介紹了傳動(dòng)軸套管用鋼CZ440的技術(shù)要求，探討了其控制工藝、加熱工藝、軋制工藝和冷卻工藝。通過(guò)制定合理的冶煉、連鑄、軋制工藝參數(shù)，在1780生產(chǎn)線成功研制汽車傳動(dòng)軸套管用鋼CZ440鋼。該產(chǎn)品的綜合性能完全滿足客戶的使用要求，冷成型性能良好，具有較高的屈服和抗拉強(qiáng)度，具備優(yōu)良的焊接性能和均勻的顯微組織，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。

汽車轉(zhuǎn)動(dòng)軸套管 熱軋卷板 開(kāi)發(fā)

汽車用管屬于高級(jí)的機(jī)械結(jié)構(gòu)用管，主要是無(wú)縫管和焊接鋼管。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的生產(chǎn)量不斷增加，汽車的結(jié)構(gòu)件的需求量也在不斷上升，尤其是傳動(dòng)軸套管為功能性結(jié)構(gòu)件，因此對(duì)鋼管的性能、質(zhì)量、加工經(jīng)濟(jì)性等多方面的要求較高。承鋼公司在產(chǎn)品升級(jí)中充分利用資源優(yōu)勢(shì)并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，采用釩強(qiáng)化機(jī)制和控軋控冷工藝，開(kāi)發(fā)綜合性能優(yōu)良的屈服強(qiáng)度在450 MPa以上的汽車傳動(dòng)軸套管用鋼——CZ440產(chǎn)品。

1 技術(shù)要求

1.1 組織性能

參照客戶技術(shù)要求，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，制定了傳動(dòng)軸套管用鋼CZ440力學(xué)組織性能、板型要求和工藝要求（見(jiàn)表1）。

表1 CZ440鋼力學(xué)組

1.2 厚度允許偏差范圍（見(jiàn)表2）

表2 CZ440卷板厚度允許偏差 mm

1.3 化學(xué)成分

充分利用承德釩鈦磁鐵礦的資源優(yōu)勢(shì)，利用釩微合金化工藝開(kāi)發(fā)具有自主創(chuàng)新的釩強(qiáng)化汽車傳動(dòng)軸用鋼，發(fā)揮釩在鋼中的沉淀強(qiáng)化作用，以便獲得較高的強(qiáng)度和良好的韌性，同時(shí)控制鋼中磷、硫、氧的含量，改善鋼材的冷彎性能和純凈度，化學(xué)成分設(shè)計(jì)見(jiàn)表3。

表3 CZ440鋼的熔煉化學(xué)成分 %

鋼中合金元素強(qiáng)化機(jī)理：碳含量低提高了鋼材的韌性，改善鋼的焊接性能和焊接熱影響區(qū)的性能；錳是固溶強(qiáng)化元素，在鋼中起固溶強(qiáng)化作用，能消除或減弱由于硫引起的鋼的熱脆性，從而改善鋼的熱加工性能；釩在奧氏體中有較高的溶解度，在鋼中與碳和氮形成極為穩(wěn)定的化合物，在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過(guò)程中相間析出沉淀，并在軋制過(guò)程中抑制奧氏體的再結(jié)晶并阻止晶粒長(zhǎng)大，從而細(xì)化鐵素體晶粒，提高鋼的強(qiáng)度和韌性，改善鋼的焊接性能。

2 工業(yè)試制

根據(jù)CZ440鋼的強(qiáng)化原理，分別對(duì)純凈鋼控制技術(shù)、加熱控制技術(shù)、軋制控制技術(shù)、冷卻控制技術(shù)進(jìn)行了科學(xué)的設(shè)定和嚴(yán)格的控制，材料的各項(xiàng)機(jī)械性能和材料的冷加工性能等綜合性能均達(dá)到用戶要求的水平。

2.1 潔凈鋼的控制技術(shù)

鋼中非金屬夾雜的數(shù)量和大小是材料純凈度的主要表現(xiàn)，而鋼材的純凈度一般用鋼中全氧（T[O]）的含量來(lái)衡量鋼的純凈度。因此控制鋼中的全氧含量和改變夾雜物形態(tài)是生產(chǎn)潔凈鋼的最佳控制手段。

轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量直接影響材料的純凈度，碳高氧低，控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)是控制質(zhì)量的關(guān)鍵所在。因此需要控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)的碳、氧濃度積，同時(shí)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量的多少與鋼中的碳和溫度有直接的關(guān)系。轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程底吹強(qiáng)度控制在200～300 m3/h。轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.04%～0.06%，鋼水氧溫度及氧含量控制達(dá)到最理想控制目標(biāo)。

在控制鋼中夾雜物含量時(shí)主要通過(guò)以下三條措施加以控制。

1）轉(zhuǎn)爐出鋼采用臺(tái)鋁脫氧，脫氧后鋼水中w[O]＜20×10-6，采用滑板擋渣使下渣量小于50 mm。出鋼過(guò)程加入2.5 kg/t的小?；?，利用出鋼良好的動(dòng)力學(xué)條件進(jìn)行精煉處理初渣。

2）根據(jù)精煉進(jìn)站爐渣情況對(duì)爐渣的脫氧程度、堿度以及黏度進(jìn)行調(diào)整，促使前期脫氧產(chǎn)物上浮被吸附。精煉渣成白渣后進(jìn)行鈣處理，將不易上浮小顆粒Al2O3變形成低熔點(diǎn)的夾雜物，使其在后續(xù)弱吹氬過(guò)程進(jìn)行上浮。

3）連鑄全程采用保護(hù)澆注，大包至中間包采用長(zhǎng)水口加密封墊加氬氣密封保護(hù)澆注，中間包采用高堿度覆蓋劑，中間包到結(jié)晶器采用浸入式水口加氬氣密封保護(hù)，確保澆注過(guò)程在無(wú)氧狀態(tài)進(jìn)行澆注。

2.2 加熱工藝

采用微合金強(qiáng)化方式，板坯在加熱過(guò)程中要考慮的問(wèn)題：一是原始奧氏體晶粒度的控制，二是第二相溶解。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，采用預(yù)熱段充分、加熱段高溫快加、均熱段適當(dāng)延長(zhǎng)在爐時(shí)間等方式，使板坯內(nèi)釩充分固溶；同時(shí)保證板坯加熱均勻性，且要達(dá)到規(guī)定加熱時(shí)間和出鋼溫度。

2.3 軋制工藝

采用奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶器區(qū)兩階段控制軋制，主要技術(shù)特點(diǎn)包括以下兩方面。

1）強(qiáng)化粗軋階段最后3道次的變形工藝，使軋制變形滲透到鋼坯芯部，使奧氏體進(jìn)行完全再結(jié)晶，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。

2）為了保證成品板坯并減少軋機(jī)負(fù)荷等，精軋機(jī)組采用壓下量平滑過(guò)渡逐步遞減。

2.4 冷卻工藝

通過(guò)軋后快速冷卻工藝，能夠更好地利用釩析出第二相對(duì)強(qiáng)度做出貢獻(xiàn)，考慮鋼種的用途不宜將終冷溫度控制過(guò)低。經(jīng)過(guò)幾輪試驗(yàn)摸索，將卷取溫度控制在580～620℃，不僅能夠使鋼板的強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期水平，同時(shí)使鋼板達(dá)到很好的塑性指標(biāo)。

3 結(jié)果分析

3.1 力學(xué)性能

各項(xiàng)力學(xué)性能的差異是影響鋼板成形性能的重要因素。為了保證出廠后產(chǎn)品質(zhì)量，在CZ440成品鋼板上分別進(jìn)行拉伸、彎曲力學(xué)性能檢驗(yàn)和金相組織性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 CZ440成品鋼板性能檢驗(yàn)結(jié)果

3.2 金相組織

CZ440熱軋鋼板的金相組織為鐵素體+珠光體，珠光體約占5%，帶狀組織為0～1.0級(jí)，晶粒度為10.5級(jí)，非金屬夾雜物D類為0.5～1.0級(jí)，完全滿足客戶技術(shù)協(xié)議要求。金相組織照片見(jiàn)下頁(yè)圖1。

4 實(shí)際使用情況

現(xiàn)場(chǎng)跟蹤客戶實(shí)際使用情況，產(chǎn)品綜合性能完全滿足客戶使用要求，焊接性能良好，未發(fā)現(xiàn)任何質(zhì)量問(wèn)題，檢驗(yàn)效果見(jiàn)圖2。

圖1 CZ440金相組織圖

圖2 檢驗(yàn)效果圖

5 結(jié)論

1）根據(jù)客戶提供出的關(guān)于汽車傳動(dòng)軸套管用CZ440鋼的技術(shù)要求和承鋼1780卷板生產(chǎn)線的設(shè)備能力，采用低碳、低硫磷、高錳、適量釩的復(fù)合成分設(shè)計(jì)，輔以優(yōu)化的加熱工藝制度和控軋控冷工藝，成功地研發(fā)了汽車傳動(dòng)用CZ440鋼。

2）CZ440鋼成品綜合性能完全滿足用戶使用要求，具有較高的屈服和抗拉強(qiáng)度，以及優(yōu)良的焊接性能和均勻的顯微組織。

[1] 王全利.C600BL汽車邊梁用熱軋卷板的開(kāi)發(fā)[J].河北冶金，2014（6）：19-21.

[2] 姜周華，戰(zhàn)東平.潔凈特殊鋼生產(chǎn)技術(shù)[C]//河北省煉鋼連鑄生產(chǎn)技術(shù)與學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集.石家莊：河北省冶金學(xué)會(huì)，2011.

（編輯：王瑾）

Development of Hot Rolling Plate for Vanadium Intensified CZ440 Transmission Shaft Sleeve

Xue Qihe1,2,Zhang Kedeng3,Qiao Yanbin3,Wen Shilin3,Zhang Zhihua1,2
(1.Hebei Vanadium Titanium Engineering Research Center,Chengde Hebei 067002;2.HBIS Group ChengSteel Company Vanadium Titanium Engineering Technology Research Center,Chengde Hebei 067002;3.HBIS Group ChengSteel Company Strip Department,Chengde Hebei 067002)

The technical requirements of steel CZ440 for transmission shaft sleeve are introduced in detail.The control process,heating process,rolling process and cooling process of it are discussed.By making reasonable smelting,continuous casting and rolling technological parameters,steel CZ440 for automobile transmission shaft sleeve is successfully developed on1780 production line.The comprehensive performance of the products fully meets the requirements of customers,and cold forming performance is good,which has high tensile strength and yield strength,excellent welding performance and uniform microstructure.Mass production has been realized at present.

automobile rotating shaft sleeve,hot rolling plate,development

TG333.7+1

A

1672-1152（2017）04-0012-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.05

2017-06-01

薛啟河（1981—），男，本科，畢業(yè)于山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，工程師，現(xiàn)在河鋼承鋼公司釩鈦工程技術(shù)研究中心從事新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作。