高强汽车边梁用钢AG700BL的开发

张大江　万国喜　王翠娜　张苓志

(安阳钢铁股份有限公司)



高强汽车边梁用钢AG700BL的开发

张大江万国喜王翠娜张苓志

(安阳钢铁股份有限公司)

介绍了安钢高强汽车边梁用钢AG700BL的开发情况，阐述了化学成分的设计原理及冶炼、轧制工艺参数，并对用户的使用过程进行了简单总结。结果表明：采用低碳和钛微合金化生产的AG700BL产品工艺性能和力学性能良好，满足汽车边梁的技术要求和用户的使用要求。

高强度汽车边梁AG700BL钛微合金化

0　引言

近年来，随着汽车轻量化的研究和发展，汽车大梁作为汽车的主要受力部位，其轻量化的研究越来越得到钢铁行业的重视。面对激烈的市场竞争,我公司依托先进的生产设备和工艺，根据商用车轻量化车架结构特性、受力方式、再结合用户加工使用特点，细分产品，针对商用车的边梁、立柱及插装等部件对强度、折弯和焊接性能要求较高的特点，开发出边梁专用钢AG700BL。该产品主要用于汽车边梁、立柱、插装等结构性部件,产品具有良好的冷加工成型性，可满足剪切、热切割、冲压、冲孔、折弯、辊压焊接等多种加工要求。本文对高强汽车边梁用钢AG700BL成分体系的设计、生产工艺及产品综合性能进行了介绍，该钢板成本低，综合性能优良，完全满足用户使用要求。

1　成分设计与技术要求

1.1成分设计

化学成分是保证钢的力学性能和工艺性能的基础，较高的强度主要是通过添加合金元素来保证。在AG700BL成分设计时，根据各化学元素对钢的强韧性的影响，经过多次工业试验，为了降低轧制变形抗力，保证轧制的顺行和热轧板形，同时保证较低的成本，采用低C、中Mn、高Ti成分体系生产。

低碳：碳是钢中最经济的强化元素，碳增加含量，可增加硬相珠光体的含量，因而可提高强度，但是随着珠光体含量的增加，韧性也下降，影响冷成型性能和焊接性能，在汽车大梁用钢中应采用低碳成分。

中锰：锰是很好的脱氧剂，能够扩大奥氏体区，降低奥氏体向多边形铁素体的转变温度，生产利用锰的固溶强化作用来提高钢的强度，锰具有细化晶粒作用，但是随着锰含量的提高，提高强度的作用也将减弱，并且容易产生中心偏析，恶化韧性，且低碳锰成本较高，综合考虑产品性能和成本因素，把锰含量控制在1.60%以下。

高钛：Nb、V、Ti等是比较常用的微合金强化元素，Ti相对于Nb、V元素，具有价格便宜的优点。设计时，主要利用TiC在钢中的沉淀析出来提高钢材的强度，但钛的化学活性很大，易与氧、硫、氮、碳等元素形成化合物，这就要求炼钢工艺要严格控制气体含量，降低钢中硫含量，尽量避免产生TiN、Ti4C2S2、Ti(C，N)等有害化合物。此外，轧制工艺应考虑TiC粒子的固溶和析出方式，不当的轧制工艺不但起不到强化作用，反而会恶化钢的性能。

1.2技术要求

AG700BL化学成分控制范围见表1，其力学性能和工艺性能的技术要求见表2。

表1　AG700BL化学成分控制 　/%

表2　AG700BL力学性能和工艺性能

注：1.a-试样厚度，d-弯心直径； 2.拉伸、冷弯试样为横向试样。

2　生产工艺

2.1工艺路线

采用的工艺路线为：4800 m3高炉铁水—1300 t混铁炉—铁水预处理—150 t顶底复吹转炉—150 t LF精炼炉—双流板坯连铸机—1780 mm热连轧机组。

2.2冶炼工艺

铁水脱硫终点[S]≤0.003%，铁水脱硫扒渣干净；转炉采用优质入炉原辅料，严格控制下渣量；精炼前期快速造渣脱硫，尽量避免长时间大氩气搅拌，减少钢液增氮；连铸保护浇注良好，冷却水采用弱冷模式保证铸坯表面质量。

2.3轧制工艺

为保证铸坯加热均匀，铸坯加热炉时间≥130 min，一加热段温度1120 ℃～1200 ℃，二加热段温度1220 ℃～1300 ℃，均热段温度1220 ℃～1280 ℃。精轧终轧温度840 ℃～900 ℃，卷取温度600 ℃～650 ℃。卷取温度过高或过低都将会造成析出强化效果减弱，这是热力学和动力学综合起作用的结果，在600 ℃左右沉淀析出的粒子尺寸最细，可起到最大的析出强化效果[1]。

2.4质量改进

高强度薄规格汽车用钢产品开发生产过程中，针对生产初期出现的轧机负荷大、轧制规格薄，生产不易过渡、轧制时易堆钢、甩尾、板形难以控制等问题不断进行总结分析，有针对性地采取以下措施：1)合理编排轧制单位；2)强化坯料质量管理；3)均匀加热温度控制；4)提高粗、精轧轧制稳定性；5)优化轧机一、二级控制功能；6)完善间隙管理制度；7)提升操作人员技能素质。通过以上改进提升了过程控制能力和产品实物质量水平，形成了稳定的批量生产能力。

3　实物性能

3.1力学性能

AG700BL成品钢板的力学性能和工艺性能检验结果见表3，力学性能分布图如图1所示。

表3　AG700BL的力学性能和工艺性能

(a) 屈服强度分布图(b) 抗拉强度分布图(c) 延伸率分布图

图1AG700L力学性能分布图

通过表2、表3和图1可以得出结论：AG700BL屈服强度控制范围为663 MPa～736 MPa，平均值为703 MPa，抗拉强度控制范围为712 MPa～792 MPa，平均值为750 MPa，伸长率控制范围为17.0%～28.5%，平均值为22.5%，各项性能指标完全符合设计要求，且富余量充足。

冷弯试验不仅是衡量汽车板在一定条件下塑性变形性能或者实际冲压性能优劣的一种重要指标，而且是检验表面质量的一种方法[2]，AG700BL钢板冷弯试验合格。

3.2金相组织

用Axiovert 200 MAT金相显微镜对轧制后的钢板进行了金相组织分析，检验结果如图2所示。

(a) 边部 F+PF+P

(b) 板厚1/4 F+PF+P

(c) 中心 F+PF+P

从图2可以看出，AG700BL的基体组织为铁素体、多边形铁素体和珠光体，边部组织较细，心部略粗。边部组织12级，板厚1/4位置处12级，心部组织11.6级，晶粒细化效果比较好。

4　用户使用情况

高强度汽车边梁用钢AG700BL开发至今，累计生产4万多吨。经过中集华骏、中集东岳、湖北神河等多家用户使用，各项性能稳定，尺寸、表面质量及板形优异，成形合格率高、焊接性能优良，综合性能优于国内同类产品。

5　结语

1)高强度汽车边梁用钢AG700BL是根据车身部位对钢种性能的要求及用户的加工使用特点开发出来的新钢种，兼顾成本与使用特性要求，通过对各化学元素的研究和分析，为降低轧制变形抗力，保证轧制的顺行和热轧板形，采用低C+中Mn+高Ti成分体系生产，产品力学性能和工艺性能均满足设计要求。

2)通过质量改进，克服了高强度薄规格汽车用钢板形缺陷等问题，提升了过程控制能力和实物质量水平，产品已形成批量生产，各项性能稳定，用户反映良好。

[1]毛尽华.1780 mm热连轧700 MPa级汽车用钢研制开发[J].河南冶金,2012,20(1):10-14.

[2]孟宪堂,赵林,李飞，等.首钢迁钢高强汽车大梁钢S610L的研制开发[C].2010年全国十一大钢研院所学术交流会,2010:104-108.

THE DEVELOPMENT OF HIGH STRENGTH AUTOMOBILE BEAM STEEL AG700BL

Zhang DajiangWan GuoxiWang CuinaZhang Lingzhi

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

This paper introduces the development of high strength automobile side beam steel AG700BL in Anyang steel, expounds the design principle of chemical composition and smelting and rolling process parameters, and summaries the process during the using. The results show that the technology and mechanical properties of AG700BL products produced by low carbon and titanium micro alloying are good, it can completely meet the technical requirements of the automotive side beam and the user's requirements.

high strengthautomobile side beamAG700BLTi micro-alloying

联系人：张大江，工程师，河南.安阳(455004)，安阳钢铁股份有限公司技术中心；2016—3—1