一种车轮钢及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种车轮钢及其加工方法，所述车轮钢的化学成分及重量百分比为：C：0.13～0.15％，Si：≤0.20％，Mn：1.40～1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ti：0.015～0.02％，Al：≥0.010，余量为Fe及不可避免的杂质，碳当量≤0.4％；所述车轮钢的加工方法包括：铁水脱硫预处理→BOF粗炼→RH精炼→CC浇铸→板坯加热→粗除鳞→粗轧→精除鳞→精轧→控轧冷却→卷取，其中，精轧温度为840℃‑860℃，卷取温度为630℃‑670℃，最终获得屈服强度为350MPa‑410MPa、抗拉强度为510MPa‑550MPa、屈强比≤0.75、延伸率≥28％的焊接性能和成型性能好、疲劳寿命高的车轮钢。

A Wheel Steel and Its Processing Method

The invention discloses a wheel steel and its processing method. The chemical composition and weight percentage of the wheel steel are C:0.13-0.15%, Si:<0.20%, Mn:1.40-1.60%, P:<0.020%, S:<0.010%, Ti:0.015-0.02%, Al:> 0.010, the remainder of Fe and inevitable impurities, and the carbon equivalent is less than 0.4%. The processing method of the wheel steel includes: Desulphurization pretreatment BOF refining RH refining CCcasting slab heating slab heating roughrolling roughrolling refining scaling finishing rolling controlled rolling cooling rolling cooling coiling, finishing rolling temperature is 840 869 860 860 860 0 coiling temperature is 630 670 670 0 0 temperature, the final yield strength is 35Weldability and formability with ratio less than 0.75 and elongation more than 28% Wheel steel with good fatigue life.

【技术实现步骤摘要】
一种车轮钢及其加工方法
本专利技术涉及冶金
，具体涉及一种车轮钢及其加工方法。
技术介绍
随着汽车工业的发展，对汽车节能、减排、环保的要求越来越高，汽车轻量化是汽车发展的必然趋势，汽车车轮作为汽车的重要组成部件，在多数情况下已对车轮重量作了明确限定，使用高强度钢材料是实施车轮轻量化的有效途径之一。汽车车轮承载着整个车辆的重量，因此对车轮的焊接性能、抗拉强度、屈服强度、抗疲劳使用寿命等性能有较高的要求。目前，抗拉强度510MPa级车轮用高强钢采用超低碳、锰、铌和钛强化，碳含量≤0.08％，铌含量0.02％左右，钛含量0.02％左右，该种高强钢的材料屈强比为0.8以上，延伸率≤28％，生产中主要存在以下问题：①对焊焊缝开裂比例高，在5％以上；②材料成型困难；③产品疲劳寿命不稳定，很难达到产品疲劳寿命要求。因此，为了满足车轮轻量化、车轮生产加工流程稳定以及延长车轮使用寿命等要求，必须开发一种新的焊接性能和成型性能好、疲劳寿命高的车轮用高强钢材料。
技术实现思路
本专利技术提供一种车轮钢，以解决现有的车轮钢对焊焊缝开裂比例高、材料成型困难以及产品疲劳寿命不稳定的问题。本专利技术另外提供一种所述车轮钢的加工方法。本专利技术提供一种车轮钢，所述车轮钢的化学成分及重量百分比为：C：0.13～0.15％，Si：≤0.20％，Mn：1.40～1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ti：0.015～0.02％，Al：≥0.010，余量为Fe及不可避免的杂质，碳当量≤0.4％。优选的，所述车轮钢的屈服强度为350MPa-410MPa、抗拉强度为510MPa-550MPa、屈强比≤0.75、延伸率≥28％。本专利技术还提供一种车轮钢的加工方法，用于加工获得上述车轮钢，所述车轮钢的加工方法包括：铁水脱硫预处理→BOF粗炼→RH精炼→CC浇铸→板坯加热→粗除鳞→粗轧→精除鳞→精轧→控轧冷却→卷取。优选的，所述精轧工序，精轧道次：7道次，精轧开轧温度≤1050℃，精轧终轧温度840℃-860℃。优选的，所述卷取工序，卷取温度为630℃-670℃。可选的，所述RH精炼工序，要求微正压保护，[O]≤30ppm，[N]≤30ppm；脱气结束后软吹时间≥8min。可选的，所述CC浇铸工序，上台温度：1570℃-1590℃；拉速：0.85-1.3m/min。可选的，所述板坯加热工序，加热温度：1100℃-1270℃，加热时间：150-220min，出炉温度：≥1195℃。可选的，所述粗轧工序，粗轧道次：5道次，粗轧开轧温度≥1160℃，粗轧终轧温度≤1080℃。可选的，所述控轧冷却工序，层流冷却速度≥25℃/s。可选的，所述板坯加热工序之后，还包括：板坯质量检查工序。可选的，所述卷取工序之后，还包括如下工序：质量检查和取样→打包→喷印→称重入库。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本申请提供的车轮钢，主要通过C、Mn强化，C含量0.13～0.15％，稍高于现有工艺的C含量≤0.08％，以保证材料强度，并且加入微合金强化元素Ti，不加微量元素Nb，在保证材料焊接性能的基础上使得材料的屈服强度不会过高；并且，本申请采用热机械控制工艺(TMCP)加工所述车轮钢，提高精轧终轧温度以及卷取温度，获得了抗拉强度510～550MPa、屈服强度350～410MPa、屈强比≤0.75、延伸率≥28％的车轮钢，使得所述车轮钢具有好的焊接性能、成型性能以及高的疲劳寿命。附图说明图1是本申请第二实施例提供的车轮钢显微组织结构图。具体实施方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。本申请提供一种车轮钢以及所述车轮钢的加工方法，以下分别提供实施例进行详细说明。本申请第一实施例提供一种车轮钢，其化学成分及重量百分比为：C：0.13～0.15％，Si：≤0.20％，Mn：1.40～1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ti：0.015～0.02％，Al：≥0.010，余量为Fe及不可避免的杂质，碳当量≤0.4％。在上述车轮钢的组成元素中，C为主要的固溶强化元素，Mn也有提高强度的作用，相对于多数情况下的利用Nb和Ti作为微合金强化元素，本申请中Ti为唯一的微合金强化元素，其原因在于：Nb可以形成细小弥散的第二相粒子，可起到细晶强化的效果，NbC或Nb(CN)在晶内和晶界析出起钉扎强化作用，抑制晶粒粗化，但是，Nb会导致第二相粒子粗大而失去抑制晶粒粗化的作用，还会抑制铁素体转变，促进粒状贝氏体的形成，致使屈服强度高。然而，屈服强度高会对所述车轮钢的后续生产造成较大影响，以滚型车轮轮辋的加工为例，其加工工艺为：板料剪切为条料—卷圆—压平—闪光对焊—刮渣—倒角—扩口—三次滚型—扩张精整—气密性检测。屈服强度高致使生产过程中对焊焊接处易开裂，主要开裂发生在扩口工序和扩张精整工序，开裂的原因有：(1)卷圆对口时出现上下错牙和前后错牙现象，并且材料屈服强度越高，错牙现象越严重，造成对焊后有效对接面积小，因而扩口时易开裂；(2)对焊时易出现钳口打滑、顶锻不一致、顶锻不到位等现象，造成焊接强度低；(3)屈服强度高，延伸率低，使得滚型时车轮轮辋的变形难度大，难滚到位，从而致使扩张精整时扩张量大，轮辋易开裂。并且，屈服强度高，使得所述滚型车轮轮辋冷变形后内应力大，尤其在弯曲较大的部位内应力大，易造成在使用过程中因应力集中而发生开裂。因此，对于所述车轮钢，要求屈服强度不能太高，需控制在一定范围内，例如，当屈强比≤75％时，所述车轮钢在经闪光对焊后的加工环节和使用环节的开裂较少，并且抗疲劳使用寿命高。车轮钢经闪光对焊后的主要开裂形式有焊缝开裂和热影响区开裂，对于Ti元素，闪光对焊时TiO和TiN以弥散的形式分布于焊缝中，可使焊缝金属晶粒细化，在冷却过程中，这些微小的颗粒可以作为“钉子”位于晶粒边界，阻碍焊缝的晶粒长大；同时，TiN可阻碍热影响区的晶粒长大，使得所述车轮钢具有良好的焊接性能，具体表现为：卷圆对口时开口一致性较好，可保证对焊时的有效对接面积；对焊时钳口打滑、顶锻不一致、顶锻不到位等现象明显减少，焊接强度高。并且，利用所述Ti元素的细化晶粒的作用，以及适当提高C的含量，使得所述车轮钢在提高强度的同时，也可提高塑性，结合所述车轮钢加工工艺的改进，使得所述车轮钢具有低屈服强度和高的延伸率，具体表现为：用所述车轮钢生产的车轮轮辋，其内应力小，减少了车轮在使用过程中由于应力集中而造成的开裂，使其具有良好的抗应力腐蚀效果；滚型时车轮轮辋的变形性能好，可滚型到位，使得后续扩张精整时扩张量处于合理范围；所述车轮钢中，TiN以弥散的形式分布，有阻碍位错运动的作用，使得用所述车轮钢生产的车轮具有高的抗疲劳使用寿命。本实施例所提供的所述车轮钢的屈服强度为350MPa-410MPa、抗拉强度为510MPa-550MPa、屈强比≤0.75、延伸率≥28％。本申请第二实施例提供一种适用于所述第一实施例的所述车轮钢的加工方法，所述车轮钢的加工方法包括如下工序：铁水脱硫预处理→BOF粗炼→RH精炼→CC浇铸→板坯质量检查→板坯加热→本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车轮钢，其特征在于：所述车轮钢的化学成分及重量百分比为：C：0.13～0.15％，Si：≤0.20％，Mn：1.40～1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ti：0.015～0.02％，Al：≥0.010，余量为Fe及不可避免的杂质，碳当量≤0.4％。

【技术特征摘要】
1.一种车轮钢，其特征在于：所述车轮钢的化学成分及重量百分比为：C：0.13～0.15％，Si：≤0.20％，Mn：1.40～1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ti：0.015～0.02％，Al：≥0.010，余量为Fe及不可避免的杂质，碳当量≤0.4％。2.根据权利要求1所述的车轮钢，其特征在于，所述车轮钢的屈服强度为350MPa-410MPa、抗拉强度为510MPa-550MPa、屈强比≤0.75、延伸率≥28％。3.一种车轮钢的加工方法，用于加工获得权利要求1或者2所述的车轮钢，其特征在于，所述加工方法包括：铁水脱硫预处理→BOF粗炼→RH精炼→CC浇铸→板坯加热→粗除鳞→粗轧→精除鳞→精轧→控轧冷却→卷取。4.根据权利要求3所述的车轮钢的加工方法，其特征在于，所述精轧工序，精轧道次：7道次，精轧开轧温度≤1050℃，精轧终轧温度840℃-860℃。5.根据权利要求3所述的车轮钢的加工方法，其特征在于，所述卷取工序，卷取温度为630℃-670℃。6.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘梦洁，王科见，
申请(专利权)人：东风汽车车轮有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42