本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗拉強(qiáng)度590MPa車輪鋼及生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

汽車車輪承載著整個車輛的重量，對質(zhì)量有非常嚴(yán)格的要求，隨著當(dāng)前汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車輕量化的要求在不斷的提升，車輪鋼的強(qiáng)度級別從380MPa、420MPa、480 MPa在不斷的提升，在強(qiáng)度級別提升的同時，車輪鋼的焊接性能和成形性能不能降低，這就對高強(qiáng)度汽車車輪用鋼提出了更高的要求。

汽車車輪鋼對焊接性能和延伸率有比較嚴(yán)格的要求，車輪鋼由輪輞和輪輻兩部分組成，輪輞裁條后進(jìn)行焊接，焊接完成后滾壓成形，各自成形后需要焊接，的過程中需要焊接和滾壓成形，焊接性能差會造成炸裂，延伸率低在滾壓的過程中會形成開裂，影響車輪鋼的成材率。

在當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)中，通常情況下低級別汽車車輪鋼通過碳錳強(qiáng)化，較高級別采用鈮鈦、釩強(qiáng)化來提升車輪鋼的強(qiáng)度，但碳錳、釩強(qiáng)化導(dǎo)致碳當(dāng)量的提升會降低車輪鋼的焊接性能，而鈮鈦復(fù)合強(qiáng)化導(dǎo)致合金成本較高，且鈦在焊接過程易生成大尺寸氧化物和氮化物，造成炸裂率和微裂紋率高影響成材率。本發(fā)明提供一種采用鈮強(qiáng)化大幅度提高力學(xué)性能的同時保證車輪鋼制造過程中具有良好的塑韌性的生產(chǎn)方法，可以有效提高綜合性能和降低成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種抗拉強(qiáng)度590MPa車輪鋼及生產(chǎn)方法，該方法通過鈮強(qiáng)化，降低鋼中的碳含量，控制O、N元素的含量滿足高強(qiáng)度車輪鋼的要求，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，板型容易控制，焊接性能、滾壓成形性能優(yōu)良的車輪鋼。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：一種抗拉強(qiáng)度590MPa級車輪鋼，所述車輪鋼化學(xué)成分及重量百分比為：C：0.05～0.09%，Si≤0.1%，Mn：1.4～1.7%，P≤0.015%，S≤0.008%，Nb：0.04～0.055%，O≤0.0025%，N≤0.0040%，Als：0.015～0.045%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。

本發(fā)明所述車輪鋼鋼卷厚度為2～12mm。

本發(fā)明所述車輪鋼屈服強(qiáng)度≥500MPa，抗拉強(qiáng)度≥590MPa，延伸率≥24%。

本發(fā)明還提供一種上述的抗拉強(qiáng)度590MPa級車輪鋼的生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括下述步驟：轉(zhuǎn)爐冶煉，LF精煉，板坯連鑄，板坯加熱，高壓水除鱗，控制軋制，控軋冷卻，卷取。

所述控制軋制工序，包括粗軋軋制、熱卷箱、精軋軋制，其中鋼卷厚度≤4mm需經(jīng)過熱卷箱；所述LF精煉工序要求微正壓保證脫氧和脫硫，出站要求[O]≤20ppm，[N]≤35ppm；所述板坯連鑄工序進(jìn)行大中包保護(hù)，防止吸氣氧化，產(chǎn)品要求[O]≤25ppm，[N]≤40ppm。

本發(fā)明所述控制軋制工序，粗軋經(jīng)5道軋制后，出口溫度為1040～1140℃。

本發(fā)明所述控制軋制工序，精軋出口溫度為830～890℃。

本發(fā)明所述板坯加熱工序，將板坯加熱至1200～1300℃。

本發(fā)明所述控軋冷卻工序，層流冷卻速度為25～30℃/s。

本發(fā)明所述卷取工序，卷取溫度為570～650℃。

本發(fā)明主要合金元素的作用及機(jī)理：

碳：是強(qiáng)化作用非常好且廉價的固溶強(qiáng)化元素，但含量高對焊接不利。

硅：降低鋼的可焊接性；酌加一定量的硅，能顯著提高鋁的脫氧能力；影響鋼的表面質(zhì)量和涂鍍質(zhì)量。

錳：形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度；在鋼中由于降低臨界轉(zhuǎn)變溫度，起到細(xì)化珠光體的作用，也間接地提高珠光體鋼強(qiáng)度的作用；但是添加多量的錳，會對產(chǎn)品的成分偏析產(chǎn)生不利影響；同時也是提高焊接裂紋敏感系數(shù)的元素。

鈮：主要的微合金強(qiáng)化元素，通過形成細(xì)小彌散的碳氮化物使晶粒細(xì)化，顯著提高強(qiáng)度，同時其不是裂紋敏感系數(shù)元素，對焊接基本無影響。

鋁：加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性。Al還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。同時也是主要的脫氧劑，有利于降低鋼中氧含量。

氧、氮、硫、磷：嚴(yán)格控制元素，其對熱卷組織、性能不利，嚴(yán)重影響車輪鋼的炸裂率和微裂紋率。

本發(fā)明工藝設(shè)計思路：軋制工藝：采用控軋控冷技術(shù)，將變形和熱處理相結(jié)合，已得到期望的組織及細(xì)化晶粒，提高材料力學(xué)性能及冷彎成形性能。軋制時鋼坯開軋溫度按1200～1300℃范圍控制，在這一溫度下，使得已經(jīng)存在的大部分碳、氮化物再度固溶，然后在軋制和卷取過程中析出，起到晶粒細(xì)化和析出強(qiáng)化等作用。

結(jié)合車輪鋼所設(shè)計的化學(xué)成分，軋制溫度的選擇對析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化來講有此消彼長的影響，同時注意到，如果軋制溫度高到使材料在軋時處于未再結(jié)晶態(tài)或不完全再結(jié)晶態(tài)，可能會導(dǎo)致晶粒細(xì)化不夠甚至混晶而影響成形性能，綜上考慮，精軋出口溫度按830～890℃范圍控制，卷取溫度按570～650℃范圍控制。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明所生產(chǎn)車輪鋼，采用鈮強(qiáng)化，降低Mn含量用于制作車輪鋼，采用新的工藝流程，通過軋制工藝控制，獲得了各項(xiàng)性能良好的車輪用鋼，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；鋼卷厚度為2～12mm，屈服強(qiáng)度≥500MPa，抗拉強(qiáng)度≥590MPa，延伸率≥24%。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1的抗拉強(qiáng)度590MPa車輪鋼顯微組織結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1

一種抗拉強(qiáng)度590MPa車輪鋼，化學(xué)成分及重量百分比為：C：0.05%、Si：0.1%、Mn：1.4%、P：0.015%、S：0.008%、Nb：0.04%、O：0.0025%、N：0.0040%、Als：0.015%,余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。

采用150噸轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、板坯連鑄、加熱、高壓水除鱗、控制軋制（粗軋軋制→熱卷箱→精軋軋制）、控軋冷卻、卷取生產(chǎn)工藝，

LF精煉工序微正壓保證脫氧和脫硫，出站[O]：20ppm，[N]：30ppm；板坯連鑄工序進(jìn)行大中包保護(hù)，防止吸氣氧化，產(chǎn)品要求[O]：25ppm，[N]：40ppm。

合格的板坯加熱到1300℃，粗軋5道次出口溫度為1140℃，通過熱卷箱，精軋7道次出口溫度為890℃，經(jīng)過28℃/s冷卻，卷曲溫度為650℃，得到厚度為2.0mm，屈服強(qiáng)度為505MPa，抗拉強(qiáng)度為595 MPa，延伸率為25%的合格車輪鋼。

實(shí)施例2

一種抗拉強(qiáng)度590MPa車輪鋼，化學(xué)成分及重量百分比為：C：0.06%、Si：0.08%、Mn：1.5%、P：0.013%、S：0.006%、Nb：0.045%、O：0.0023%、N：0.0038%、Als：0.019%,余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。

采用150噸轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、板坯連鑄、加熱、高壓水除鱗、控制軋制（粗軋軋制→精軋軋制）、控軋冷卻、卷取生產(chǎn)工藝。

LF精煉工序微正壓保證脫氧和脫硫，出站[O]：18ppm，[N]：33ppm；板坯連鑄工序進(jìn)行大中包保護(hù)，防止吸氣氧化，產(chǎn)品要求[O]：23ppm，[N]：38ppm。

合格的板坯加熱到1250℃，粗軋5道次出口溫度為1090℃，精軋7道次出口溫度為870℃，經(jīng)過28℃/s冷卻，卷曲溫度為630℃，得到厚度為5.0mm、屈服強(qiáng)度為520MPa，抗拉強(qiáng)度為605 MPa，延伸率為27%的合格車輪鋼。

實(shí)施例3

一種抗拉強(qiáng)度590MPa車輪鋼，化學(xué)成分及重量百分比為：C：0.07%、Si：0.07%、Mn：1.6%、P：0.012%、S：0.005%、Nb：0.050%、O：0.0022%、N：0.0037%、Als：0.023%,余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。

采用150噸轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、板坯連鑄、加熱、高壓水除鱗、控制軋制（粗軋軋制→熱卷箱→精軋軋制）、控軋冷卻、卷取生產(chǎn)工藝。

LF精煉工序微正壓保證脫氧和脫硫，出站[O]：10ppm，[N]：35ppm；板坯連鑄工序進(jìn)行大中包保護(hù)，防止吸氣氧化，產(chǎn)品要求[O]：22ppm，[N]：37ppm。

合格的板坯加熱到1280℃，粗軋5道次出口溫度為1110℃，精軋7道次出口溫度為850℃，經(jīng)過28℃/s冷卻，卷曲溫度為610℃，得到厚度為7.0mm，屈服強(qiáng)度為515MPa，抗拉強(qiáng)度為600MPa，延伸率為26%的合格車輪鋼。

實(shí)施例4

一種抗拉強(qiáng)度590MPa車輪鋼，化學(xué)成分及重量百分比為：C：0.08%、Si：0.06%、Mn：1.65%、P：0.013%、S：0.006%、Nb：0.053%、O：0.0021%、N：0.0035%、Als：0.030%,余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。

采用150噸轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、板坯連鑄、加熱、高壓水除鱗、控制軋制（粗軋軋制→精軋軋制）、控軋冷卻、卷取生產(chǎn)工藝。

LF精煉工序微正壓保證脫氧和脫硫，出站[O]：15ppm，[N]：28ppm；板坯連鑄工序進(jìn)行大中包保護(hù)，防止吸氣氧化，產(chǎn)品要求[O]：21ppm，[N]：35ppm。

合格的板坯加熱到1250℃，粗軋5道次出口溫度為1080℃，精軋7道次出口溫度為840℃，經(jīng)過25℃/s冷卻，卷曲溫度為590℃，得到厚度為10mm，屈服強(qiáng)度為520MPa，抗拉強(qiáng)度為625MPa，延伸率為25%的合格車輪鋼。

實(shí)施例5

一種抗拉強(qiáng)度590MPa車輪鋼，化學(xué)成分及重量百分比為：C：0.09%、Si：0.05%、Mn：1.70%、P：0.012%、S：0.007%、Nb：0.055%、O：0.0024%、N：0.0037%、Als：0.045%,余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。

采用150噸轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、板坯連鑄、加熱、高壓水除鱗、控制軋制（粗軋軋制→精軋軋制）、控軋冷卻、卷取生產(chǎn)工藝。

LF精煉工序微正壓保證脫氧和脫硫，出站[O]：12ppm，[N]：35ppm；板坯連鑄工序進(jìn)行大中包保護(hù)，防止吸氣氧化，產(chǎn)品要求[O]：24ppm，[N]：37ppm。

合格的板坯加熱到1200℃，粗軋5道次出口溫度為1040℃，精軋7道次出口溫度為830℃，經(jīng)過30℃/s冷卻，卷曲溫度為570℃，得到厚度為12mm，屈服強(qiáng)度為510MPa，抗拉強(qiáng)度為600MPa，延伸率為24%的合格車輪鋼。

以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。