重磅！汽车大梁钢超强诞生

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随着汽车工业的迅速发展，各汽车厂对于汽车轻量化的要求越来越高，作为汽车上重量占比较大的大梁钢，在保证安全性能的前提下，正逐步向高强度、易成型和轻量化的方向发展。唐钢不锈钢公司开发的厚度3.0mm及以下规格的700L主要用于汽车边梁和W梁等承重梁，该类汽车大梁用钢是汽车结构配件中质量要求最严格的材料之一，除常规结构强度要求外，还必须具备良好的成型性能和焊接性能，避免负载过程中车身发生局部变形。

为提高700L的强度，同时保证成型性能不受影响，在原有成分设计的基础上，保持Nb-Ti合金强化的作用，主要通过优化温度制度，提高晶粒细化、调整晶粒组织结构等方法优化产品力学性能。

一、工艺流程

设备投资6.5亿元对1580生产线实施了全流程的升级，改造后设备能力提升，已经具备高强钢、超低碳深冲钢与高端镀锡板的生产能力。

700L的生产工艺流程：铁水预处理（脱硫）→转炉→LF精炼炉→板坯连铸→加热炉→粗轧→热卷箱→精轧→层流冷却→卷取→包装。

二、成分设计

700L成分设计是在低碳钢的基础上，加入微量Nb，Ti合金元素。其中Nb在钢中的主要作用是细化晶粒，提高晶粒粗化温度，在合理的工艺条件下，同时提高钢的强度和韧性；Ti在钢中的主要作用是与C和N结合，所形成C、N化物弥散小颗粒对奥氏体晶界起固定的作用，阻止了奥氏体晶粒长大，从而达到晶粒细化的作用，这种细化晶粒的方式既可以提高强度，又使韧性变好，是最经济、有效的改善钢种性能的方法。[1]同时，Ti还能与钢中的硫、锰作用形成粒状的复合夹杂物，提高钢材的冷弯性能[2]。

表1 700L化学成分控制要求（wt.%）

三、炼钢工艺

采用铁水脱硫处理，扒渣干净；吹炼过程采用氮气、氩气切换，氮氩切换吹炼百分比为60%，终点温度≥1660℃；转炉严格控制碳、磷的质量分数，大包成分需保证P≤0.016％，C控制在0.05-0.07％；精炼工序合金化顺序为Mn-Nb-C- Ti，静吹时间控制在8-10min，同时根据分析结果调整钢液成分至目标值。连铸工序采用中碳钢保护渣，为防止铸坯产生缩孔、疏松、偏析等质量缺陷，保证稳定生产，浇铸过程中，拉速控制在1.40m/min左右，液面波动不大于±0.5mm。

四、 轧钢工艺

汽车W梁用700L热轧产品主要厚度＜3.0mm的规格，主要工艺如下：板坯经加热炉加热到1280℃～1320℃后出炉，通过带立辊的粗轧机，经5道次往返轧制，将板坯轧至32mm厚的中间坯。中间坯通过热卷箱将头尾对调，以减小中间坯通条温差。中间坯经切头剪切头和精轧除鳞后，由7机架精轧机轧至厚度＜3.0mm的带钢。

产品的力学性能指标与终轧温度、卷取温度及冷却策略密切关系，通过降低终轧温度控制轧制可以提高钢的强度，反之，提高终轧温度可以降低钢的强度。通过降低卷取温度和提高冷却速度可以细化晶粒提高强度，反之提高卷取温度和降低冷却冷却速度可降低强度，通过冷却路径的调节可以控制铁素体转变比例和晶粒度，提高延伸率，改善加工性能。

通过参照含Nb、Ti微合金钢卷取温度与强度关系（见图1），研究其卷取温度与伸长率历史数据，并进行了回归分析如图2，研究表明：卷取温度在580℃左右伸长率较高，也就是说韧性最好。

为保证大生产的可行性，进行小批量的试制，部分实验结果与原工艺对比见表2。

表2 700L轧钢工艺试验对比

通过对比可以发现，终轧温度和卷取温度提升后，强度提升了5～7%，延伸率提升了5%左右。

五、金相组织

对工业试制的热轧钢卷进行金相组织和夹杂物分析，试样经打磨、抛光后，用4%的硝酸酒精溶液对试样进行腐蚀，在光学显微镜上分析。

金相组织以铁素体为主，有少量的珠光体，其中珠光体含量在5%～8%左右，带状组织为0.5级，晶粒度等级为11～12级，晶粒尺寸均匀。