CN101067162A - 含铜钢加热方法及其生产的含铜钢 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含铜钢的加热方法及其生产的含铜钢。既能满足板材类含铜钢的生产，又能满足型材类含铜钢生产的含铜钢加热方法。该含铜钢加热方法，采用两次升温的加热方法，第一步：加热含铜钢的钢坯或铸坯到1000～1050℃；第二步：用30～90分钟进行第二次加热升温，第二次加热升温的最高温度为1250～1290℃；两次升温的加热过程中，钢坯或铸坯在每一个时间点的加热温度均不低于前一时间点。使得既可以满足板材类含铜钢的生产，又能满足型材类含铜钢的生产；采用该方法生产的含铜钢，经轧制后没有发现任何裂纹和开裂缺陷，产品合格，尤其是大型型材类含铜钢的生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种含铜钢的加热方法及其生产的含铜钢。
背景技术
目前，含铜钢包括Cu-P系耐候钢、Cu-P-Cr-Ni系耐候钢等，含铜钢通常具有良好的耐大气腐蚀性能，广泛用在建筑、车辆和集装箱行业。在冶金生产中，含铜钢在加热过程中，由于选择氧化的结果(选择氧化钢中的铁，而铜不被氧化)，在钢的氧化铁皮下会富集一薄层熔点低于1100℃时熔化并侵蚀钢表面的晶界，使含铜钢在热加工过程中开裂。
为了避免含铜钢发生开裂现象，往往采用降低最高加热温度的加热工艺给予解决，例如，发表在《鞍钢技术》杂志上的“耐大气腐蚀钢热轧带钢生产工艺研究”论文(2000年第2期，P18～21)，详细报道了含铜0.25％～0.35％的钢，在生产3.0～5.0mm×1250mm热轧板时的加热工艺。该报道指出：应减少含铜钢在1100℃以上的停留时间，相对延长1100℃以下的停留时间，可阻止富含铜晶界的熔化；在1100℃以上的高温区，必须保证炉膛呈还原性或略呈还原性气氛，且控制最高加热温度在1200℃，可以减轻钢基体的氧化程度，从而减轻边部裂纹(边部裂纹就是由于含铜钢开裂而引起的)。另该论文中虽没有用文字的方式说明最高加热温度，但从论文中的图3可以基本看出最高加热温度在1200℃。发表在《钢铁》杂志上的“450MPa级超细组织耐大气腐蚀钢板的开发和研究”论文(2004年第4期，P45～48)报道了本钢开发屈服强度450MPa高强板材的情况，文中明确说明了09CuPTiNbRE的加热温度为1200℃。
上述例为板材类含铜钢的生产，板材类轧机的负荷大，在1200℃的最高加热温度下能顺利通过板材轧制，因此，采用上述例的加热工艺，可以避免含铜钢出现开裂现象。
但在含铜钢的生产中，不仅只是生产板材类含铜钢，还有很大部分是型材类含铜钢。生产型材类含铜钢的型材轧机，往往负荷小(相对于板材轧机)，在1200℃的最高加热温度下轧制型材，尤其是大型型材，容易出现电机跳闸或轧辊断裂现象。
所以上述例的加热工艺很难满足大型型材类含铜钢的生产。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种既能满足板材类含铜钢的生产，又能满足大型型材类含铜钢生产的含铜钢加热方法及其生产的含铜钢。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：含铜钢加热方法，采用两次升温的加热方法，第一步：加热含铜钢的钢坯或铸坯到1000～1050℃；第二步：用30～90分钟进行第二次加热升温，第二次加热升温的最高温度为1250～1290℃；两次升温的加热过程中，钢坯或铸坯在每一个时间点的加热温度均不低于前一时间点。使得可以缩短钢坯或铸坯在加热炉膛内的停留时间，减少富铜合金熔化对钢表面晶界的侵蚀，可有效防止含铜钢在热加工过程中的开裂。
进一步的是，钢坯或铸坯加热到达1250～1290℃后立即出炉进行轧制。使得可以缩短钢坯或铸坯在加热炉膛内高温区的停留时间，减少富铜合金熔化对钢表面晶界的侵蚀，可有效防止含铜钢在热加工过程中的开裂。
进一步的是，含铜钢的钢坯或铸坯到1000～1050℃后在第二步之前经过30～60分钟的保温过程，然后再经过30～60分钟的时间将温度加热至1250～1290℃。
进一步的是，含铜钢的钢坯或铸坯到1000～1050℃后经过60～90分钟的时间将温度加热至1250～1290℃。
采用含铜钢加热方法制造的Cu-P系耐候钢，其组分包括：C≤0.18％、Si≤0.80％、Mn≤1.60％、P≤0.12％、S≤0.030％、Cu为0.15％～0.65％、其余为Fe。
进一步的是，上述组分还可以包括还包括0.005％～0.03％的RE、0.04％～0.16％的V、0.005％～0.03％的Ti和0.005％～0.06％的Nb中的一种或多种。
采用含铜钢加热方法制造的Cu-P-Cr-Ni系耐候钢，其组分包括：C≤0.18％、Si≤0.80％、Mn≤1.60％、P≤0.12％、S≤0.030％、Cu为0.15％～0.65％、Ni为0.15％～0.65％、Cr为0.20％～1.00％、其余为Fe。
进一步的是，上述组分还可以包括还包括0.005％～0.03％的RE、0.04％～0.16％的V、0.005％～0.03％的Ti和0.005％～0.06％的Nb中的一种或多种。
本发明的有益效果是：通过采用两次升温加热含铜钢，并控制第二次的加热温度到1250～1290℃，使得既可以满足板材类含铜钢的生产，又能满足型材类，尤其是大型型材类含铜钢的生产。钢坯或铸坯在每一个时间点的加热温度均不低于前一时间点，以及将钢坯或铸坯加热到达1250～1290℃后立即出炉进行轧制，使得可以缩短钢坯或铸坯在加热炉膛内的停留时间，减少富铜合金熔化对钢表面晶界的侵蚀，可有效防止含铜钢在热加工过程中的开裂。
附图说明
图1是本发明技术生产的含铜钢断面在电子显微镜下的组织形貌。
图2是本发明技术中的一种加热时间较长的加热方法曲线图(横轴表示时间，纵轴表示温度)。
图3是本发明技术中的一种加热时间较短的加热方法曲线图(横轴表示时间，纵轴表示温度)。
图中标记为，钢坯或铸坯的入炉温度点A、钢坯或铸坯第一次升温到达的温度点B、钢坯或铸坯第二次升温前的温度点C、钢坯或铸坯出加热炉时的温度点D、靠近表面的晶界部位1、远离表面的晶界部位2与3、直接与大气接触的部位4、5与6。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1、图2所示，本发明的含铜钢加热方法，采用两次升温的加热方法，第一步：加热含铜钢的钢坯或铸坯到1000～1050℃；第二步：用30～90分钟进行第二次加热升温，第二次加热升温的最高温度为1250～1290℃；两次升温的加热过程中，钢坯或铸坯在每一个时间点的加热温度均不低于前一时间点。通过采用两次升温加热含铜钢，并控制第二次的加热温度到1250～1290℃，使得既可以满足板材类含铜钢的生产，又能满足型材类，尤其是大型型材类含铜钢的生产。使得在生产型材类含铜钢，尤其是大型的型材类含铜钢的时候，不会出现电机跳闸或轧辊断裂现象。而钢坯或铸坯在每一个时间点的加热温度均不低于前一时间点，即是每一个时间点的温度都在上升，可以有效地缩短加热的时间，减少富铜合金融化对钢表面晶界的侵蚀。
而为了有效减少富铜合金熔化对钢表面晶界的侵蚀，防止含铜钢在热加工过程中的开裂。钢坯或铸坯加热到达1250～1290℃后立即出炉进行轧制。由于选择氧化后的富铜合金约在1100℃就开始熔化，并侵蚀钢表面的晶界，而在1100℃以下，含铜钢的热加工负荷大，不可能轧制，所以，富铜合金对钢表面晶界的侵蚀不可避免。在相同的加热时间内，加热温度越高，富铜合金对钢表面晶界的侵蚀越严重；在相同的加热温度控制条件下，加热时间越长，富铜合金对钢表面晶界的侵蚀也严重。所以在含铜钢的加热中，优先考虑缩短加热时间，即突破一般加热技术规定的1200℃的最高加热温度，提高最高加热温度到1250～1290℃，最大限度的缩短1100℃以上的加热时间，可以大幅减轻富铜合金融化对钢表面晶界的侵蚀，使含铜钢坯或铸坯在热加工过程中不开裂，同时又能降低热加工负荷。所以在钢坯或铸坯加热到达1250～1290℃后立即出炉进行轧制。
而为了便于对不同厚度的含铜钢进行轧制而不出现电机跳闸或轧辊断裂现象，同时还能尽量减少富铜合金融化对钢表面晶界的侵蚀，需要针对不同厚度的含铜钢需严格控制加热的时间，如在加热钢坯或铸坯厚度为220mm以上的含铜钢时，含铜钢的钢坯或铸坯到1000～1050℃后在第二步之前经过30～60分钟的保温过程，然后再经过30～60分钟的时间将温度加热至1250～1290℃。通过保温过程之后，使得含铜钢的钢坯或铸坯表面和心部的温度基本相等，可减少后部轧制时轧机的负荷。而在加热钢坯或铸坯厚度为180mm以下的含铜钢时，含铜钢的钢坯或铸坯到1000～1050℃后经过60～90分钟的时间将温度加热至1250～1290℃。而在加热180mm～220mm的含铜钢时两种方法均可采用。
采用含铜钢加热方法制造的Cu-P系耐候钢，其组分包括：C≤0.18％、Si≤0.80％、Mn≤1.60％、P≤0.12％、S≤0.030％、Cu为0.15％～0.65％、其余为Fe。另外还可以包括0.005％～0.03％的RE、0.04％～0.16％的V、0.005％～0.03％的Ti和0.005％～0.06％的Nb中的一种或多种。经轧制后没有发现任何裂纹和开裂缺陷，产品合格。
采用含铜钢加热方法制造的Cu-P-Cr-Ni系耐候钢，其组分包括：C≤0.18％、Si≤0.80％、Mn≤1.60％、P≤0.12％、S≤0.030％、Cu为0.15％～0.65％、Ni为0.15％～0.65％、Cr为0.20％～0.60％、其余为Fe。另外还可以包括0.005％～0.03％的RE、0.04％～0.16％的V、0.005％～0.03％的Ti和0.005％～0.06％的Nb中的一种或多种。经轧制后没有发现任何裂纹和开裂缺陷，产品合格。
图3是采用本发明技术生产的铜含量为0.35％的型钢，且在扫描电子显微镜下观察型钢断面边部的组织形貌，如图3所示，从图片中的组织形貌可以明显看出，晶界部位没有出现熔化现象。采用电子探针分析图3中6个特定部位的化学组分，结果见表1。6个特定部位中：部位1是极靠近表面的晶界部位；部位2和3是远离表面的晶界部位；部位4、5和6是表面直接与大气接触部位。从表中的组分可知，直接与大气接触的4、5和6部位发生了选择氧化，铁被氧化含量降低，铜没有被氧化含量升高，形成了富铜合金。部位1与部位2和3的化学组分相同，说明富铜合金对表面晶界的侵蚀很轻微。
表1
| 部位 | O | Si | S | Cl | V | Cr | Mn | Fe | Ni | Cu | Total |
| 1 | 0.79 | 0.35 | 1.45 | 97.40 | 100.00 | ||||||
| 2 | 0.67 | 1.47 | 97.86 | 100.00 | |||||||
| 3 | 0.70 | 1.85 | 97.45 | 100.00 | |||||||
| 4 | 19.92 | 1.61 | 0.53 | 1.68 | 72.58 | 1.88 | 1.80 | 100.00 | |||
| 5 | 31.89 | 1.95 | 0.40 | 1.35 | 1.17 | 61.56 | 1.68 | 100.00 | |||
| 6 | 28.66 | 1.18 | 0.36 | 0.28 | 0.42 | 0.88 | 66.47 | 0.74 | 1.01 | 100.00 |
实施例：
表2是采用本发明方法加热含铜钢的8个实施例，实施例1～4为图1的加热方法；实施例5～8为图2的加热方法，实施例5～8没有保温过程。实施例1～8加热后的铸坯，经过950-800 I-800 II-850横列式轧机轧制成“乙”字型钢和槽钢后，检查型钢表面，未发现任何裂纹和开裂缺陷。
表2
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | ||
| 钢种 | YQ450NQR1 | YQ450NQR1 | YQ450NQR1 | Q295GNH(09CuPTiRE) | YQ450NQR1 | Q295GNH(09CuPTiRE) | Q345GNHL | Q345GNHL | |
| C | 0.12 | 0.09 | 0.15 | 0.06 | 0.10 | 0.08 | 0.06 | 0.07 | |
| Si | 0.30 | 0.55 | 0.45 | 0.35 | 0.65 | 0.25 | 0.44 | 0.36 | |
| Mn | 1.32 | 1.60 | 1.30 | 0.45 | 1.45 | 0.40 | 0.35 | 0.34 | |
| P | 0.015 | 0.020 | 0.012 | 0.10 | 0.016 | 0.09 | 0.10 | 0.07 | |
| S | 0.010 | 0.010 | 0.008 | 0.020 | 0.014 | 0.015 | 0.016 | 0.014 | |
| Cr | 0.29 | 0.30 | 0.40 | - | 0.36 | - | 0.52 | 0.48 | |
| Ni | 0.20 | 0.25 | 0.19 | - | 0.30 | - | 0.30 | 0.31 | |
| Cu | 0.35 | 0.38 | 0.29 | 0.30 | 0.31 | 0.45 | 0.31 | 0.40 | |
| V | 0.09 | 0.10 | 0.15 | - | 0.06 | - | - | 0.04 | |
| Ti | 0.005 | 0.010 | 0.020 | - | 0.015 | - | - | 0.02 | |
| RE | - | - | - | 0.03 | - | 0.02 | - | - | |
| Nb | - | - | - | - | - | - | - | 0.02 | |
| 铸坯厚度，mm | 360 | 360 | 360 | 200 | 360 | 200 | 200 | 200 | |
| 入炉温度，℃ | 32(室温) | 32(室温) | 34(室温) | 30(室温) | 30(室温) | 30(室温) | 35(室温) | 35(室温) | |
| 第一次加热 | 最高温度(即第一次加热终了温度)，℃ | 1000 | 1050 | 1000 | 1030 | 1040 | 1030 | 1020 | 1020 |
| 时间，min | 120 | 100 | 120 | 100 | 110 | 125 | 100 | 100 | |
| 升温速度，℃/min | 8.0 | 10 | 8.0 | 10 | 9 | 8 | 9.9 | 9.9 | |
| 保温 | 温度，℃ | 1000 | 1050 | 1000 | 1030 | - | - | - | - |
| 时间，min | 40 | 30 | 40 | 60 | - | - | - | - | |
| 第二次加热 | 初始温度，℃ | 1000 | 1050 | 1000 | 1030 | 1040 | 1030 | 1020 | 1020 |
| 最高温度(即出炉温度)，℃ | 1250 | 1290 | 1280 | 1280 | 1290 | 1280 | 1250 | 1250 | |
| 时间，min | 60 | 60 | 55 | 30 | 90 | 60 | 60 | 55 | |
| 升温速度，℃/min | 4.2 | 4.0 | 5.1 | 8.3 | 2.7 | 4.2 | 3.8 | 4.2 | |
| 加热总时间，min | 220 | 190 | 215 | 190 | 200 | 180 | 160 | 155 | |
Claims (8)
1.含铜钢加热方法，其特征是：采用两次升温的加热方法，第一步：加热含铜钢的钢坯或铸坯到1000～1050℃；第二步：用30～90分钟进行第二次加热升温，第二次加热升温的最高温度为1250～1290℃；两次升温的加热过程中，钢坯或铸坯在每一个时间点的加热温度均不低于前一时间点。
2.如权利要求1所述的含铜钢加热方法，其特征是：钢坯或铸坯加热到达1250～1290℃后立即出炉进行轧制。
3.如权利要求1或2所述的含铜钢加热方法，其特征是：含铜钢的钢坯或铸坯到1000～1050℃后在第二步之前经过30～60分钟的保温过程，然后再经过30～60分钟的时间将温度加热至1250～1290℃。
4.如权利要求1或2所述的含铜钢加热方法，其特征是：含铜钢的钢坯或铸坯到1000～1050℃后，经过60～90分钟的时间将温度加热至1250～1290℃。
5.采用权利要求1所述的含铜钢加热方法制造的Cu-P系耐候钢，其特征是：该耐候钢组分为C≤0.18％、Si≤0.80％、Mn≤1.60％、P≤0.12％、S≤0.030％、Cu为0.15％～0.65％、其余为Fe。
6.如权利要求5所述的Cu-P系耐候钢，其特征是：其组分还包括0.005％～0.03％的RE、0.04％～0.16％的V、0.005％～0.03％的Ti和0.005％～0.06％的Nb中的一种或多种。
7.采用权利要求1所述的含铜钢加热方法制造的Cu-P-Cr-Ni系耐候钢，其特征是：该耐候钢组分为C≤0.18％、Si≤0.80％、Mn≤1.60％、P≤0.12％、S≤0.030％、Cu为0.15％～0.65％、Ni为0.15％～0.65％、Cr为0.20％～1.00％、其余为Fe。
8.如权利要求7所述的Cu-P-Cr-Ni系耐候钢，其特征是：其组分还包括0.005％～0.03％的RE、0.04％～0.16％的V、0.005％～0.03％的Ti和0.005％～0.06％的Nb一种或多种。
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