CN101285157A - 一种改善的700MPa级高强耐候钢及其制备方法 - Google Patents

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毛新平
陈麒琳
李春艳
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Abstract

本发明公开了一种改善的700MPa级高强耐候钢及其制备方法，该改善的700MPa级高强耐候钢采用薄板坯连铸连轧流程制备，其中精炼后钢水的主要化学成分为：C：0.03～0.07wt.％、Si：＜0.3wt.％、Mn：1.51～2.10wt.％、P≤0.02wt.％、S≤0.008wt.％、Cu：0.2～0.4wt.％、Cr：0.4～0.7wt.％、Ni：0.10～0.35wt.％、Ti：0.08～0.14wt.％、N：≤0.008wt.％。所述改善的700MPa级高强耐候钢的屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥750MPa，延伸率≥14％，－20℃半尺寸试样(5*10*55mm)冲击吸收功Akv≥33J。

Description

一种改善的700MPa级高强耐候钢及其制备方法
技术领域
本发明属于高强耐候钢生产技术领域，特别涉及一种改善的700MPa高强耐候钢及其制备方法。
背景技术
700MPa级高强耐候钢的屈服强度高出345MPa级普通耐候钢一倍，是高强耐候钢中强度级别最高的产品。耐候钢的强度翻番后，能够显著降低特种运输设备和集装箱的结构部件厚度，同时保证设备的使用安全性和承载能力，降低制造成本，提高运输效率，因此得到广泛地应用。
本专利申请人广州珠江钢铁有限责任公司的研究者经过几年的研制，发明了申请号为200610123458.1的一种基于薄板坯连铸连轧流程采用Ti微合金化技术生产出700MPa级高强耐候钢的方法。该专利申请公开了实现屈服强度超过700MPa的主要原理在于控制低温卷取过程中TiC纳米析出物的大量形成，通过TiC的析出强化作用提高强度。但是利用析出强化提高强度，虽然能够实现钢材的强度翻番，但钢材的冲击韧性会明显下降，特别是低温冲击性能：-20℃半尺寸试样(5*10*55mm)冲击吸收功Akv只有20～22J。随着产品厚度尺寸的增加，脆性越明显，因此厚规格700MPa级高强耐候钢的实际应用受到很大限制，说明该项技术使原来屈服强度345MPa级耐候钢提高到700MPa级高强耐候钢的工艺条件有待进一步的研究，改善冲击韧性。
发明内容
本发明需要解决的技术问题之一是提供一种改善的700MPa级高强耐候钢，该改善的700MPa级高强耐候钢屈服强度超过700MPa，同时具有良好的韧性，特别是在低温-20℃条件下仍然具有高的冲击功。
解决本发明的上述技术问题的技术方案如下：
一种改善的700MPa级高强耐候钢，采用薄板坯连铸连轧流程制备而成，制备该高强耐候钢的精炼后钢水的主要化学成分为：C：0.03～0.07wt.％、Si：＜0.3wt.％、Mn：1.51～2.10wt.％、P≤0.02wt.％、S≤0.008wt.％、Cu：0.2～0.4wt.％、Cr：0.4～0.7wt.％、Ni：0.10～0.35wt.％、Ti：0.08～0.14wt.％、N：≤0.008wt.％，其余为Fe和不可避免的残余元素。
本发明的另一需要解决的技术问题是提供一种制备上述改善的700MPa级高强耐候钢的方法。
解决本发明的上述技术问题的技术方案如下：
一种制备上述改善的700MPa级高强耐候钢的方法，包括以下步骤：
(1)采用薄板坯连铸连轧流程，主要包括如下：电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、连铸坯均热、均热、热连轧、层流冷却、卷取，
其中，调制精炼后钢水的主要化学成分为：C：0.03～0.07wt.％、Si：＜0.3wt.％、Mn：1.51～2.10wt.％、P≤0.02wt.％、S≤0.008wt.％、Cu：0.2～0.4wt.％、Cr：0.4～0.7wt.％、Ni：0.10～0.35wt.％、Ti：0.08～0.14wt.％、N：≤0.008wt.％，其余为Fe和不可避免的残余元素；
(2)薄板坯连铸连轧流程工艺参数为：铸坯入炉温度900～1000℃、出炉温度1100～1180℃、终轧温度880～930℃、卷取温度580～630℃。
本发明与已知技术相比，具有以下优点和效果：
(1)通过控制钢水中的N≤0.008wt.％，减少薄板坯连铸过程中Ti与N在液态钢水中的析出，能够降低尺寸粗大的TiN析出物对700MPa级高强耐候钢韧性的破坏作用。同时，Ti与N结合的质量比例是3.42∶1，TiN的液析会消耗钢中固溶的Ti，也将降低卷取过程中能够与C结合的Ti的数量，从而降低TiC的析出数量，最终降低TiC的强化作用。因此，控制N≤0.008wt.％，不仅改善韧性，同时有利于保证钢的强度。
(2)经过大量研究发现，控制钢水中Si＜0.30wt.％，能够提高-20℃冲击功10J。Si是典型的强化元素，但是Si固溶量过高会降低韧性，Si≥0.30wt.％时700MPa高强耐候钢-20℃半尺寸试样(5*10*55mm)冲击功低于20J。
(3)控制钢水中Mn：1.51～2.10wt.％，同时采用轧后快速冷却，调整冷速20～50℃/s，能够细化铁素体组织，同时引入适量的针状铁素体组织。组织细化是唯一能够提高强度的同时提高钢的韧性的措施，针状铁素体的存在也可以提高韧性，特别是低温韧性得到改善。
综上所述，基于本发明中的化学成分设计和合理的工艺条件，使本发明改善700MPa级高强耐候钢的强度和韧性得到合理的匹配，综合性能如下：屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥750MPa，延伸率≥14％，-20℃半尺寸试样(5*10*55mm)冲击吸收功Akv≥33J。
具体实施方式
以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。
根据本发明设定的化学成分范围，下述实施例都通过以下具体工艺流程：以化学成分C，Si，Mn，S，P和Fe为原料，进行电炉或者转炉冶炼、精炼过程对钢水进行合金化处理、薄板坯连铸、铸坯直接加热/均热、热连轧、轧后层流水冷却、卷取等流程制备而成。
实施例1
制备本实施例所述的改善700MPa级高强耐候钢的精炼后钢水主要化学成分为：C：0.03wt.％、Si：0.29wt.％、Mn：1.51wt.％、P：0.006wt.％、S：0.003wt.％、Cr：0.50wt.％、Ti：0.14wt.％、Cu：0.20wt.％、Ni：0.10wt.％、N 0.006wt.％，其余为Fe和不可避免的残余元素。
轧制工艺参数：铸坯入均热炉温度900℃、出炉温度1100℃、终轧温度880℃、卷取温度580℃。
实施例1钢板的低温冲击韧性和力学性能参见表1。
表1实施例1钢板的低温冲击韧性和力学性能
  钢板厚度(mm)   冲击试样尺寸   -20℃冲击吸收功/J   Rel(MPa)   Rm(MPa)   A5(％)   宽冷弯b＝35mm，d＝1.5a，180°
  6   5*10*55mm   33   725   770   23   合格
  5.8   5*10*55mm   36   735   805   21   合格
  5.0   5*10*55mm   42   +760   820   20   合格
实施例2
制备本实施例所述的改善700MPa级高强耐候钢时的精炼后钢水主要化学成分为：C：0.05wt.％、Si：0.15wt.％、Mn：1.80wt.％、P：0.009wt.％、S：0.004wt.％、Cr：0.70wt.％、Ti：0.12wt.％、Cu：0.29wt.％、Ni：0.22wt.％、N 0.007wt.％，其余为Fe和不可避免的残余元素。
轧制工艺参数：铸坯入均热炉温度1000℃、出炉温度1180℃、终轧温度930℃、卷取温度630℃。
实施例2钢板的低温冲击韧性和力学性能参见表1。
表2实施例2钢板的低温冲击韧性和力学性能
  钢板厚度(mm)   冲击试样尺寸   -20℃冲击吸收功/J   Rel(MPa)   Rm(MPa)   A5(％)   宽冷弯b＝35mm，d＝1.5a，180°
  6   5*10*55mm   34   745   795   23   合格
  5.8   5*10*55mm   40   720   805   21   合格
  5.0   5*10*55mm   43   760   785   20   合格
实施例3
制备本实施例所述改善的700MPa级高强耐候钢时的精炼后钢水的的主要化学成分为：C：0.07wt.％、Si：0.10wt.％、Mn：2.10wt.％、P：0.020wt.％、S：0.008wt.％、Cr：0.40wt.％、Ti：0.08wt.％、Cu：0.40wt.％、Ni：0.35wt.％、N 0.008wt.％，其余为Fe和不可避免的残余元素。
轧制工艺参数：铸坯入均热炉温度950℃、出炉温度1150℃、终轧温度910℃、卷取温度590℃。
实施例3钢板的低温冲击韧性和力学性能参见表3。
表3实施例3钢板的低温冲击韧性和力学性能
  钢板厚度(mm)   冲击试样尺寸   -20℃冲击吸收功/J   Rel(MPa)   Rm(MPa)   A5(％)   宽冷弯b＝35mm，d＝1.5a，180°
  6   5*10*55mm   35   730   790   19   合格
  5.8   5*10*55mm   39   750   815   20   合格
  5.0   5*10*55mm   41   780   825   19   合格

Claims (2)

1. 一种改善的700MPa级高强耐候钢，采用薄板坯连铸连轧流程制备而成，其特征是，制备该高强耐候钢的精炼后钢水的主要化学成分为：C：0.03～0.07wt.％、Si：＜0.3wt.％、Mn：1.51～2.10wt.％、P≤0.02wt.％、S≤0.008wt.％、Cu：0.2～0.4wt.％、Cr：0.4～0.7wt.％、Ni：0.10～0.35wt.％、Ti：0.08～0.14wt.％、N：≤0.008wt.％，其余为Fe和不可避免的残余元素。
2. 一种制备权利要求1所述改善的700MPa级高强耐候钢的方法，其特征是：
(1)采用薄板坯连铸连轧流程，主要包括如下：电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、连铸坯均热、均热、热连轧、层流冷却、卷取，
其中，精炼后钢水的主要化学成分为：C：0.03～0.07wt.％、Si：＜0.3wt.％、Mn：1.51～2.10wt.％、P≤0.02wt.％、S≤0.008wt.％、Cu：0.2～0.4wt.％、Cr：0.4～0.7wt.％、Ni：0.10～0.35wt.％、Ti：0.08～0.14wt.％、N：≤0.008wt.％，其余为Fe和不可避免的残余元素；
(2)薄板坯连铸连轧流程工艺参数为：铸坯入炉温度900～1000℃、出炉温度1100～1180℃、终轧温度880～930℃、卷取温度580～630℃。
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CN109252091A (zh) * 2018-09-19 2019-01-22 武汉钢铁有限公司 高韧性高耐候钢及其制备方法
CN109898032A (zh) * 2019-04-30 2019-06-18 日照钢铁控股集团有限公司 一种屈服强度700MPa级高强耐候钢及其生产方法

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