CN101603146B

CN101603146B - 汽车轮辐钢及冶炼工艺

Info

Publication number: CN101603146B
Application number: CN2009101043836A
Authority: CN
Inventors: 何会琴; 周远华; 李斌
Original assignee: Chongqing Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Chongqing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2009-07-20
Filing date: 2009-07-20
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2029-07-20
Also published as: CN101603146A

Abstract

本发明公开了一种汽车轮辐钢，该轮辐钢化学成分按重量百分含量包括：0＜C≤0.12％、Si≤0.07％、0.60％≤Mn≤1.00％、P≤0.03％、S≤0.025％和0.02％≤Alt≤0.07％；余量为Fe；本发明还公开了一种冶炼汽车轮辐钢的工艺，包括下述步骤：铁水脱硫，转炉冶炼，脱氧合金化，LF精炼，板坯连铸，铸坯火焰清理和中板轧制；采用本发明的化学成分及冶炼工艺生产的汽车轮辐钢，具有良好的抗拉强度、屈服强度和伸长率，而且具有良好的耐疲劳性能，耐疲劳性能达到20g钢板的2倍以上，同时有效地改善了汽车轮辐钢的表面质量，既具有良好的加工性能，又具有良好的焊接性能。

Description

汽车轮辐钢及冶炼工艺

技术领域

本发明涉及一种汽车材料及其冶炼工艺，特别涉及一种汽车轮辐钢及冶炼工艺。

背景技术

随着汽车工业的不断发展与壮大，汽车车轮用钢的不断增加，对汽车轮辐钢的要求也越来越高。现有技术中，汽车车轮均为内胎车轮，其车轮轮辐多采用型钢加工而成，这种工艺比较落后，车轮本身自重大，而且大部分车轮采用Q235B、20g钢等非专用钢制造，此类钢的焊接性能差，废品率高，而且抗拉强度不高，耐疲劳性能差。当前载重汽车向着大吨位发展，载重量越来越高，相应的车轮需承受更高的强度、疲劳应力、冲击载荷以及蠕变，原普遍使用的Q235B、20g钢已不能满足用户的需要。

因此，需要对现有的汽车轮辐钢进行改进，使其易于加工，焊接性能良好，同时具有更高的抗拉强度和更好的耐疲劳性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种汽车轮辐钢及冶炼工艺，生产的轮辐钢既具有良好的加工和焊接性能，又具有更高的抗拉强度和良好的耐疲劳性能。

本发明提供的汽车轮辐钢，该轮辐钢化学成分按重量百分含量包括：0＜C≤0.12％、Si≤0.07％、0.60％≤Mn≤1.00％、P≤0.03％、S≤0.025％和0.02％≤AL≤0.07％；余量为Fe。

进一步，该轮辐钢化学成分按重量百分含量包括：C0.08％、Si≤0.05％、Mn0.85％、P≤0.02％、S≤0.015％和Alt0.03％；余量为Fe；

本发明还提供了一种冶炼汽车轮辐钢的工艺，包括下述步骤：铁水脱硫，转炉冶炼，LF精炼，板坯连铸，铸坯火焰清理和中板轧制，在转炉冶炼和LF精炼步骤之间还包括脱氧合金化步骤，所述脱氧合金化是在所述转炉冶炼出钢中加入8kg/t钢～12kg/t钢的中碳锰铁、2kg/t钢～3kg/t钢的钢芯铝和0.2kg/t钢～0.3kg/t钢的铝粒；出钢后再加入2kg/t钢～3kg/t钢的合成渣，并施行在线底吹氩操作，吹氩时间为1分钟～2分钟。

进一步，所述LF精炼包括前期吹氩和软吹氩，前期吹氩时钢液面冲开直径为200-400mm；钢水出站前及钢包喂丝或喂包芯线后软吹氩，软吹氩时间≥5分钟，钢液面冲开直径为＜200mm；

进一步，在所述LF精炼步骤中，加入高碱度精炼渣，喂入6m/t钢～7m/t钢的Al丝、4m/t钢～5m/t钢的Ca-Fe线、0.8m/t钢～1.2m/t钢的Ti-Fe线和1.4kg/t钢～1.8kg/t钢的中碳锰铁；并采用电弧对钢水加热，底吹氩35分钟～45分钟；

进一步，在所述板坯连铸步骤中，首先把钢包内的钢液通过长水口保护浇注注入中包，再由中包注入结晶器；中包使用前烘干，浇注时中包内钢水液面高度≥700mm，换包时钢包内钢水液面高度≥500mm；

进一步，在所述板坯连铸步骤中，在结晶器内的钢液面上加入连铸保护渣；

进一步，所述连铸保护渣按重量百分含量包括：32％≤CaO≤38％、25％≤SiO₂≤31％、AL₂O₃≤5％、2％≤Na₂O≤8％和6％≤C≤12％。

本发明的有益效果：本发明的汽车轮辐钢化学成分按重量百分含量包括：0＜C≤0.12％、Si≤0.07％、0.60％≤Mn≤1.00％、P≤0.03％、S≤0.025％和0.02％≤Alt≤0.07％；余量为Fe，使该材料具有较高的抗拉强度，抗拉强度≥400兆帕，而且具有良好的耐疲劳性能，耐疲劳性能达到20g钢的2倍以上。汽车轮辐钢并通过铁水脱硫，转炉冶炼，脱氧合金化，LF精炼，板坯连铸，铸坯火焰清理和中板轧制等工艺生产，有效地改善了汽车轮辐钢的表面质量，既具有良好的加工性能，又具有良好的焊接性能。

具体实施方式

以下所述实施例详细地说明本发明。在这些实施例中，所有元素均按重量百分含量计算。

实施例1

汽车轮辐钢的化学成分按重量百分含量包括：C0.08％、Si≤0.05％、Mn0.85％、P≤0.02％、S≤0.015％和Alt0.03％(本实施例中Alt指酸溶Al和酸不溶Al中Al元素总的百分含量)；余量为Fe。为改善钢的性能，可添加Nb、V和Ti等微量合金化元素，Nb和V具有细化晶粒的作用，而少量的Ti可以改善奥氏体在低温区的塑性，Ti容易与N形成TiN，TiN的形成温度比较高，在钢液中就可以形成，由于TiN的高温溶解度低，不易粗化，因而在铸态组织和焊接影响区内可以细化晶粒。

冶炼汽车轮辐钢的工艺包括下述步骤：铁水脱硫，转炉冶炼，脱氧合金化，LF精炼，板坯连铸，铸坯火焰清理和中板轧制。转炉冶炼步骤中，尽量避免烟罩系统向炉内严重漏水，在出钢时要挡好渣，渣层厚度≤70mm，钢包内不得有沸腾现象，不允许加入不干净或潮湿的合金材料或增碳剂，并采用恒压、分段恒枪位操作，高拉补吹控制终点，不允许钢水过氧化，R380CL(正)终点碳不小于0.04％，通过加强对冶炼过程的控制，基本保证了一次补吹命中终点，终点碳、磷控制较好且平均为0.08％和0.013％。脱氧合金化过程中，加入8kg/t钢的中碳锰铁、2kg/t钢的钢芯铝和0.2kg/t钢的铝粒进行脱氧；出钢后再加入2kg/t钢的合成渣进行脱硫稠渣，并施行在线底吹氩操作，吹氩时间为1～2分钟，以提高吹氩搅拌上浮气体和夹杂的效果，提高了钢水的纯度。LF精炼包括前期吹氩和软吹氩，前期吹氩时钢液面冲开直径为200～400mm；钢水出站前及钢包喂丝或喂包芯线后软吹氩，软吹氩时间≥5分钟，软吹氩时要求钢液面平稳，钢液面冲开直径为＜200mm；在LF精炼处理中，需加入高碱度精炼渣进行深脱硫；喂入6m/t钢的Al丝、4m/t钢的Ca-Fe线、0.8m/t钢的Ti-Fe线和1.4kg/t钢的中碳锰铁，提高钢水的流动性和可浇性，既有利于细化晶粒，改善钢材性能，又提高钢的冲击韧性；并采用电弧对钢水加热，以利于调整钢水温度，底吹氩35分钟～45分钟，有助于均匀钢水温度和成分，去除气体和夹杂；在LF精炼处理的同时，要求对钢液进行钙处理，采取喂入300～350m/炉的钙铁包芯线，平均Ca/Al比为0.11，钙铁包芯线的喂入速度控制在2.0～3.0m/s范围内，改善了钢水流动性和连铸可浇性，防止水口赌塞，提高铸坯表面质量，同时较大程度地去除了钢中S和O含量，钢水内成分达到成品要求。在板坯连铸步骤中，首先把钢包内的钢液通过长水口保护浇注注入中包，再由中包注入结晶器，钢包和中间包之间钢流的保护浇注，可防止钢液二次氧化和从周围空气中吸收氮，同时也避免了敞开浇注的卷渣问题；中包使用前必须彻底烘干，浇注时中包内钢水液面高度≥700mm，换包时钢包内钢水液面高度≥500mm，结晶器保护渣应少加、勤加，钢水液面覆盖良好，结晶器液面保持平稳，中包塞棒吹氩强度≤5L/min，严禁冲棒操作，浇注过程中，中包温度控制在1535～1550℃，拉速在0.8m/min左右，同时浇钢保证在300mm以上的尾浇高度；针对该类低碳低硅钢种，采用适用于该钢种的连铸保护渣，连铸保护渣按重量百分含量包括CaO35％、SiO₂28％、AL₂O₃≤5％、Na₂O6％和C8％，连铸保护渣在浇注过程中起着润滑、保温、吸附杂质的作用，有效地改善了铸坯表面质量，防止钢板表面出现裂纹。

采用上述化学成分和冶炼工艺生产的汽车轮辐钢，具有优良的综合性能，经检测抗拉强度为465兆帕，屈服强度为350兆帕，伸长率为32％，而且具有抗蠕变性能，良好的耐疲劳性能，耐疲劳性能达到20g钢的2.3倍以上，不但有效地改善了汽车轮辐钢的表面质量，而且具有良好的加工和焊接性能。

实施例2

汽车轮辐钢的化学成分按重量百分含量包括：C0.05％、Si≤0.07％、Mn0.60％、P≤0.03％、S≤0.025％和Alt0.02％；余量为余量为Fe。为改善钢的性能，可添加Nb、V和Ti等微量合金化元素，Nb和V具有细化晶粒的作用，而少量的Ti可以改善奥氏体在低温区的塑性，Ti容易与N形成TiN，TiN的形成温度比较高，在钢液中就可以形成，由于TiN的高温溶解度低，不易粗化，因而在铸态组织和焊接影响区内可以细化晶粒。

冶炼汽车轮辐钢的工艺包括下述步骤：铁水脱硫，转炉冶炼，脱氧合金化，LF精炼，板坯连铸，铸坯火焰清理和中板轧制。转炉冶炼步骤中，避免烟罩系统向炉内严重漏水，在出钢时要挡好渣，渣层厚度≤70mm，钢包内不得有沸腾现象不允许加入不干净或潮湿的合金材料或增碳剂，并采用恒压、分段恒枪位操作，高拉补吹控制终点，不允许钢水过氧化，R380CL(正)终点碳不小于0.04％，通过加强对冶炼的过程控制，基本保证了一次补吹命中终点，终点碳、磷控制较好且平均0.05％和0.03％。脱氧合金化过程中，加入10kg/t钢的中碳锰铁、2.5kg/t钢的钢芯铝和0.25kg/t钢的铝粒进行脱氧；出钢后再加入2.5kg/t钢的合成渣进行脱硫稠渣，并施行在线底吹氩操作，吹氩时间为1～2分钟，以提高吹氩搅拌上浮气体和夹杂的效果，提高了钢水的纯度。LF精炼包括前期吹氩和软吹氩，前期吹氩时钢液面冲开直径为200～400mm；钢水出站前及钢包喂丝或喂包芯线后软吹氩，软吹氩时间≥5分钟，软吹氩时要求钢液面平稳，钢液面冲开直径为＜200mm；在LF精炼处理中，需加入高碱度精炼渣进行深脱硫；喂入6.27m/t钢的Al丝、4.5m/t钢的Ca-Fe线、1.02m/t钢的Ti-Fe线和1.58kg/t钢的中碳锰铁进行脱氧，提高钢水的流动性和可浇性，既有利于细化晶粒，改善钢材性能，又提高钢的冲击韧性；并采用电弧对钢水加热，以利于调整钢水温度，底吹氩35分钟～45分钟，有助于均匀钢水温度和成分，去除气体和夹杂；在LF精炼处理的同时，要求对钢液进行钙处理工艺，采取喂入300～350m/炉的钙铁包芯线，平均Ca/Al比为0.11，钙铁包芯线的喂入速度控制在2.0～3.0m/s范围内，改善了钢水流动性和连铸可浇性，防止水口赌塞，提高铸坯表面质量，较大程度地去除了钢中S和O含量，钢水内成分达到成品要求。在板坯连铸步骤中，首先把钢包内的钢液通过长水口保护浇注注入中包，再由中包注入结晶器；中包使用前必须彻底烘干，浇注时中包内钢水液面高度≥700mm，换包时钢包内钢水液面高度≥500mm，结晶器保护渣应少加、勤加，钢水液面覆盖良好，结晶器液面保持平稳，中包塞棒吹氩强度≤5L/min，严禁冲棒操作，浇注过程中，中包温度控制在1535～1550℃，拉速在0.8m/min左右，同时浇钢保证在300mm以上的尾浇高度；针对该类低碳低硅钢种，采用适用于该钢种的连铸保护渣，连铸保护渣按重量百分含量包括CaO32％、SiO₂25％、AL₂O₃≤5％、Na₂O2％和C6％，连铸保护渣在浇注过程中起着润滑、保温、吸附杂质的作用，有效地改善了铸坯表面质量，防止了钢板表面裂纹。

采用上述化学成分和冶炼工艺生产的汽车轮辐钢，经检测抗拉强度为435兆帕，屈服强度为340兆帕，伸长率为34％，而且具有抗蠕变性能，良好的耐疲劳性能，耐疲劳性能达到20g钢的2倍左后，不但有效地改善了汽车轮辐钢的表面质量，而且具有良好的加工性能焊接性。

实施例3

汽车轮辐钢的化学成分按重量百分含量包括C0.12％、Si≤0.07％、Mn1.00％、P≤0.03％、S≤0.025％和Alt0.07％；余量为Fe。为改善钢的性能，可添加Nb、V和Ti等微量合金化元素，Nb和V具有细化晶粒的作用，而少量的Ti可以改善奥氏体在低温区的塑性，Ti容易与N形成TiN，TiN的形成温度比较高，在钢液中就可以形成，由于TiN的高温溶解度低，不易粗化，因而在铸态组织和焊接影响区内可以细化晶粒。

冶炼汽车轮辐钢的工艺包括下述步骤：铁水脱硫，转炉冶炼，脱氧合金化，LF精炼，板坯连铸，铸坯火焰清理和中板轧制。转炉冶炼步骤中，避免烟罩系统向炉内严重漏水，在出钢时要挡好渣，渣层厚度≤70mm，钢包内不得有沸腾现象不允许加入不干净或潮湿的合金材料或增碳剂，并采用恒压、分段恒枪位操作，高拉补吹控制终点，不允许钢水过氧化，R380CL(正)终点碳不小于0.04％，通过加强对冶炼的过程控制，基本保证了一次补吹命中终点，终点碳、磷控制较好且平均0.12％和0.03％。脱氧合金化过程中，12kg/t钢的中碳锰铁、3kg/t钢芯铝和0.3kg/t钢的铝粒进行脱氧；出钢后再加入3kg/t钢的合成渣进行脱硫稠渣，并施行在线底吹氩操作，吹氩时间为1～2分钟，以提高吹氩搅拌上浮气体和夹杂的效果，提高了钢水的纯度。LF精炼包括前期吹氩和软吹氩，前期吹氩时钢液面冲开直径为200～400mm；钢水出站前及钢包喂丝或喂包芯线后软吹氩，软吹氩时间≥5分钟，软吹氩时要求钢液面平稳，钢液面冲开直径为＜200mm；在LF精炼处理中，需加入高碱度精炼渣进行深脱硫；喂入7m/t钢的Al丝、5m/t钢的Ca-Fe线、1.2m/t钢的Ti-Fe线和1.8kg/t钢的中碳锰铁进行脱氧，提高钢水的流动性和可浇性，既有利于细化晶粒，改善钢材性能，又提高钢的冲击韧性；并采用电弧对钢水加热，以利于调整钢水温度，底吹氩35分钟～45分钟，有助于均匀钢水温度和成分，去除气体和夹杂；在LF精炼处理的同时，要求对钢液进行钙处理工艺，采取喂入300～350m/炉的钙铁包芯线，平均Ca/Al比为0.11，钙铁包芯线的喂入速度控制在2.0～3.0m/s范围内，改善了钢水流动性和连铸可浇性，防止水口赌塞，提高铸坯表面质量，同时较大程度地去除了钢中S和O含量，钢水内成分达到成品要求。在板坯连铸步骤中，首先把钢包内的钢液通过长水口保护浇注注入中包，再由中包注入结晶器；中包使用前必须彻底烘干，浇注时中包内钢水液面高度≥700mm，换包时钢包内钢水液面高度≥500mm，结晶器保护渣应少加、勤加，钢水液面覆盖良好，结晶器液面保持平稳，中包塞棒吹氩强度≤5L/min，严禁冲棒操作，浇注过程中，中包温度控制在1535～1550℃，拉速在0.8m/min左右，同时浇钢保证在300mm以上的尾浇高度；针对该类低碳低硅钢种，采用适用于该钢种的连铸保护渣，连铸保护渣按重量百分含量包括CaO38％、SiO₂31％、AL₂O₃≤5％、Na₂O8％和C12％，连铸保护渣在浇注过程中起着润滑、保温、吸附杂质的作用，有效地改善了铸坯表面质量，防止了钢板表面裂纹。

采用上述化学成分和冶炼工艺生产的汽车轮辐钢，经检测抗拉强度为470兆帕，屈服强度为352兆帕，伸长率为28％，而且具有抗蠕变性能，良好的耐疲劳性能，耐疲劳性能达到20g钢的1.8倍左右，不但有效地改善了汽车轮辐钢的表面质量，而且具有良好的加工性能焊接性能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而发明尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说发明域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进发明者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗发明，其均应涵盖在本发明的权利要求范发明。

Claims

1.一种冶炼汽车轮辐钢的工艺，包括下述步骤：铁水脱硫，转炉冶炼，LF精炼，板坯连铸，铸坯火焰清理和中板轧制，其特征在于：在转炉冶炼和LF精炼步骤之间还包括脱氧合金化步骤，所述脱氧合金化是在所述转炉冶炼出钢中加入8kg/t钢～12kg/t钢的中碳锰铁、2kg/t钢～3kg/t钢的钢芯铝和0.2kg/t钢～0.3kg/t钢的铝粒；出钢后再加入2kg/t钢～3kg/t钢的合成渣，并施行在线底吹氩操作，吹氩时间为1分钟～2分钟；所述轮辐钢化学成分按重量百分含量包括：0＜C≤0.12％、Si≤0.07％、0.60％≤Mn≤1.00％、P≤0.03％、S≤0.025％和0.02％≤ALt≤0.07％；余量为Fe；所述ALt指酸溶Al和酸不溶Al中Al元素总的百分含量。

2.根据权利要求1所述的冶炼汽车轮辐钢的工艺，其特征在于：所述LF精炼包括前期吹氩和软吹氩，前期吹氩时钢液面冲开直径为200-400mm；钢水出站前及钢包喂丝或喂包芯线后软吹氩，软吹氩时间≥5分钟，钢液面冲开直径为＜200mm。

3.根据权利要求2所述的冶炼汽车轮辐钢的工艺，其特征在于：在所述LF精炼步骤中，加入高碱度精炼渣，喂入6m/t钢～7m/t钢的Al丝、4m/t钢～5m/t钢的Ca-Fe线、0.8m/t钢～1.2m/t钢的Ti-Fe线和1.4kg/t钢～1.8kg/t钢的中碳锰铁；并采用电弧对钢水加热，底吹氩35分钟～45分钟。

4.根据权利要求3所述的冶炼汽车轮辐钢的工艺，其特征在于：在所述板坯连铸步骤中，首先把钢包内的钢液通过长水口保护浇注注入中包，再由中包注入结晶器；中包使用前烘干，浇注时中包内钢水液面高度≥700mm，换包时钢包内钢水液面高度≥500mm。

5.根据权利要求4所述的冶炼汽车轮辐钢的工艺，其特征在于：在所述板坯连铸步骤中，在结晶器内的钢液面上加入连铸保护渣。

6.根据权利要求5所述的冶炼汽车轮辐钢的工艺，其特征在于：所述连铸保护渣按重量百分含量包括：32％≤CaO≤38％、25％≤SiO₂≤31％、Al₂O₃≤5％、2％≤Na₂O≤8％和6％≤C≤12％。