汽車用DC06鋼種的成分及工藝設(shè)計(jì)

1、汽車用汽車用DC06DC06鋼種的成分與工藝設(shè)計(jì)鋼種的成分與工藝設(shè)計(jì)目錄目錄設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)IF鋼簡介鋼簡介DC06成分設(shè)計(jì)成分設(shè)計(jì)DC06工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路 歷時(shí)性的考察材料在人類設(shè)計(jì)生活中的運(yùn)用 在人類的歷史長河中，我們不難發(fā)現(xiàn)，材料的開發(fā)、使用和完善貫穿其始終。材料早已成為人類賴以生存和生活中不可缺少的重要部分，它是人類文明和時(shí)代進(jìn)步的標(biāo)志，是社會科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志。v 自古以來，人類使用材料時(shí)就注意到各種材料的基本特征，并經(jīng)過無數(shù)次的失敗與成功，積累和豐富了對材料的認(rèn)識和加工技術(shù)。針對不同的材料予以不同的形態(tài)設(shè)計(jì)。對材料的理解和認(rèn)知過程，成為工業(yè)設(shè)計(jì)中

2、的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。v 通過理論與計(jì)算預(yù)報(bào)新材料的組分、結(jié)構(gòu)與性能，或者說，通過理論設(shè)計(jì)來“訂做”具有特定性能的新材料的方法。可分為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和科學(xué)設(shè)計(jì)。 兩種思路v 如果材料設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)在于原材料所具有的特性與產(chǎn)品所需性能之間的充分比較，則其主要方式有兩種：一是從產(chǎn)品的功能、用途出發(fā)，思考如何選擇、利用甚至研制相應(yīng)的材料；二是從原材料出發(fā)，思考如何發(fā)揮材料的特性，開拓產(chǎn)品的新功能，甚至創(chuàng)造全新的產(chǎn)品。v 本文的DC06鋼種的設(shè)計(jì)思路如下v材料用途 性能 成分與組織 加工工藝 性能測試 評價(jià)鋼板厚度方向上的變化和平面（長度和寬度方向）變化，即鋼板耐沖壓程度，用r值表示可錘煉可壓延程度：在外力作用下能延

3、伸成細(xì)絲而不斷裂的性質(zhì)叫延性，在外力（錘擊或滾軋）作用能碾成薄片而不破裂的性質(zhì)叫展性不允許有隆起(10m)缺陷；氧化鐵皮缺陷；裂紋、結(jié)疤、折疊、氣泡和夾雜；分層；深度和高度大于厚度公差之1/3的表面粗糙等局部缺陷；大于5mm的邊裂。性能要求性能要求深沖性能深沖性能優(yōu)良的表優(yōu)良的表面性能面性能高延展性高延展性極低含碳量低含氮量低含氮量一定量一定量的的Ti、Nb使鋼中難以出現(xiàn)滲碳體，保證基體為單一鐵素體, 從而保證鋼具有優(yōu)良的深沖性能使強(qiáng)度增加，硬度值上升，r值下降，并引起時(shí)效最強(qiáng)的碳（氮）化合物形成元素，消除IF鋼中的間隙原子( C、N) ，得到純凈鐵素體基體，使鋼具有高的r 值工藝工藝成分成分

4、組織組織IF鋼也稱無間隙原子鋼，就是在碳含量極低(wC=0.001-0.005)的鋼中，加入適量的強(qiáng)化元素Ti、Nb，與鋼中殘存的間隙原子碳和氮結(jié)合形成碳化物和氮化物(Nb(CN)、TiN等)的質(zhì)點(diǎn)，這樣，鋼的基體中已沒有間隙原子C、N存在了，而是以鈦、鈮的碳化物和氮化物質(zhì)點(diǎn)存在。成分要求調(diào)整成分影響工藝影響成分成分+工藝工藝組織組織C、N含量控制，煉鋼區(qū)域、熱軋、冷軋工藝參數(shù)的選擇通過成分與工藝參數(shù)的控制可以得到良好的組織，從而得到具有良好性能的產(chǎn)品目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)Description of the contentsThemeGallery is a Design Digital Cont

5、ent & Contents mall developed by Guild Design Inc.v化學(xué)成分加熱、終軋、卷取加熱、終軋、卷取ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.v力學(xué)性能IF鋼簡介鋼簡介在日本發(fā)展很快,19992001年每年生產(chǎn)約600-700萬t 現(xiàn)狀1949年首次研制成功寶鋼是20世紀(jì)80年代從國外成套引進(jìn)裝備和技術(shù)的現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)，具有較好的生產(chǎn)汽車板的條件，是國內(nèi)生產(chǎn)汽車板的數(shù)量最大品種最多的企業(yè)國外國外國內(nèi)國內(nèi)20世紀(jì)70年代日本

6、開始用連退線生產(chǎn)少量的IF鋼。20世紀(jì)末，日本IF鋼年產(chǎn)量已超過1000萬噸，并呈逐年上升趨勢。始于1989年, 北京科技大學(xué)與寶鋼合作, 在沒有引進(jìn)外國專利的情況下, 用了不到兩年的時(shí)間基本完成了IF鋼的開發(fā)vInterstitial-free Steel，無間隙固溶原子鋼2003200420052006305070三代沖壓用鋼的性能比較IF鋼的生產(chǎn)工藝流程為鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐冶煉RH真空脫氣連鑄熱軋冷軋退火平整。DC06成分設(shè)計(jì)成分設(shè)計(jì)Nb、Ti等元素可以將C、N間隙原子從基體中清除出來，從而獲得較純凈的鐵素體鋼，有利于111織構(gòu)的發(fā)展和r值增大，并且保證了IF鋼的非時(shí)效性。減少鋼的延性，對鋼

7、的深沖性能有害，另一方面影響鋼的鍍鋅性能，所以應(yīng)盡可能減少鋼中Si 含量。提高鋼的回火穩(wěn)定性，并有二次硬化作用，能有效地細(xì)化晶粒。使IF鋼中的間隙原子( C、N)得以消除，從而使鋼具有高的r 值固溶的C、N原子不利于111織構(gòu)的形成，r值急劇降低Ti、Nb最強(qiáng)的碳（氮）化合物形成元素Si固溶強(qiáng)化元素，阻止碳化物形核長大，使“C”曲線右移碳含量對材料性能的影響碳含量對材料性能的影響有效有效Ti含量與含量與r值之間的關(guān)系值之間的關(guān)系有效鈦含量（Ti*%）可按下式計(jì)算 Ti*%=Ti%-4（C%）-3.43（N%） v 根據(jù)化學(xué)當(dāng)量計(jì)算方法分析不同C含量時(shí)至少應(yīng)加入相等的Ti百分含量。為分析方便，按

8、照DC06的成分要求設(shè)鋼中的Nb、N和S含量分別為0.005%、0.003%和0.006%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt%）。計(jì)算中要用到一下元素的原子量： C：12 N：14 S：32 Ti：48 Nb：93v 在IF鋼中Nb的作用是為了固定碳，DC06的Nb加入量為0.003%0.007%，暫取中間值為0.005%，根據(jù)Nb和C原子量比值（93/12=7.75），可知道固定質(zhì)量分?jǐn)?shù)一份的C需要7.75倍的Nb，即 v Nb(%)=7.75C (2)v 通過計(jì)算得到0.005%的Nb最多可以固定0.000645%的C，剩余的C需要Ti來固定。Ti在固定C之前先與N、S結(jié)合，所以Ti的最少加入量為v Ti（%

9、）=（48/14）N+(48/32)S+(48/12)C (3)v 當(dāng)鋼中的C含量為0.002%時(shí)，減去Nb固定的C量，根據(jù)（3）式可計(jì)算出需要加入的最少Ti為0.025%。DC06鋼種鋼種化學(xué)成分化學(xué)成分設(shè)計(jì)結(jié)果設(shè)計(jì)結(jié)果成分成分/%CSiMnPSAlsTiNb目標(biāo)目標(biāo)0.0020.020.150.0040.0060.030.0250.005要求要求0.006 0.030.30.020.020.015 0.040.08 0.0030.007DC06工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)熱軋熱軋冷軋冷軋退火退火煉鋼煉鋼連鑄連鑄DC06采用全程保護(hù)澆注，鋼包下渣檢測系統(tǒng)、中間包液位自動控制等工藝技術(shù)，進(jìn)一步保證了IF鋼

10、的產(chǎn)品質(zhì)量。采用國際先進(jìn)技術(shù)和工藝，通過爐外精煉精確調(diào)整成分及溫度，保證了鋼水純凈度和產(chǎn)品質(zhì)量。對熱軋工藝參數(shù)中對成品組織和性能影響最大的板坯加熱溫度、終軋溫度和卷取溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制冷軋儲能是再結(jié)晶退火的驅(qū)動力，形變織構(gòu)主要和壓下率有關(guān)，r值隨冷軋壓下率的提高而增加，達(dá)到一定值時(shí)，r值有所下降退火溫度是退火再結(jié)晶組織形成的關(guān)鍵因素之一，偏高，晶粒粗大；偏低，再結(jié)晶不完全，因此要選擇合理的退火溫度鐵水預(yù)處理:提前脫硫、脫磷，減輕轉(zhuǎn)爐冶煉任務(wù)；減少轉(zhuǎn)爐冶煉過程的渣量，從而減少出鋼過程下渣量；降低轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)鋼液和爐渣氧化性連鑄：采用鋼包下渣自動檢測技術(shù)；加強(qiáng)大包一長水口之間的密封；連鑄中間包使用前

11、采用氫氣清掃；提高大包滑動水口開啟成功率；采用浸入式長水口及水口吹氫技術(shù)；采用大容量中間包；采用結(jié)晶器液面自動控制技術(shù)，保證中包內(nèi)液面穩(wěn)定，波動小于士3mm，且高于臨界高度；采用低碳高豁度結(jié)晶器保護(hù)渣轉(zhuǎn)爐冶煉：頂?shù)讖?fù)吹，降低終點(diǎn)含氧量；控制礦石投入量；后期增大底部惰性氣體流量；采用低槍位操作，擋渣和紅包出鋼，鋼包渣改質(zhì)技術(shù)RH精煉：嚴(yán)格控制精煉前碳、氧含量和溫度；增大后期驅(qū)動氣體量，增加反應(yīng)界面和夾雜去除力；防止RH精煉過程升溫鋼水潔凈度也是重要指標(biāo)C、N含量控制是關(guān)鍵工藝控制板形控制表面質(zhì)量控制控制加熱爐膛氣氛，盡量減少氧化鐵皮生產(chǎn)，保證加熱時(shí)間充分，加熱爐溫度1160-1210，F(xiàn)1開軋溫

12、度1000-1050，終軋溫度900士15鐮刀彎5mm/2m，板凸度C40在0.03mm-O.O5mm范圍內(nèi)；鋼帶的楔形控制C40在0.02mm以下；塔形15mm。精軋入口溫度適中，防止F2機(jī)架工作輥表面氧化膜損壞、生成氧化鐵皮F2單位軋制力避免過大，防止F2軋輥氧化膜脫落不允許有隆起(10m)缺陷；氧化鐵皮缺陷；裂紋、結(jié)疤、折疊、氣泡和夾雜；分層；深度和高度大于厚度公差之1/3的表面粗糙等局部缺陷；大于5mm的邊裂。熱軋鋼卷的厚度偏差:小于公稱厚度的5%；寬度偏差:0 +15mm鐵素體滑移系主要有110(111),112(111)及123(111)取向與晶粒的原始取向，變形方式及變形量有關(guān).隨著冷軋壓下率的增加，原熱軋板中接近各向同性的鐵素體晶粒沿變形方向伸長增加，滲碳體的破碎程度增加r值隨冷軋壓下率