CN101376950A

CN101376950A - 一种超高强度冷轧耐候钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN101376950A
Application number: CNA2007100453374A
Authority: CN
Inventors: 王利; 冯伟骏
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd; Baosteel Group Corp
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-04

Abstract

本发明提供一种超高强度冷轧耐候钢板，其特征在于，包括以下化学成分(wt％)：C：0.09～0.16、Si：0.20～0.60、Mn：1.00～2.00、P：≤0.030、S≤0.015、N≤0.008、Al：0.02～0.06、Cu：0.20～0.40、Cr：0.40～0.60、Mo：0.05～0.25、Nb+Ti：0.04～0.08、其它为Fe和不可避免杂质。本发明还提供这种钢板的制造方法。本发明提供的这种钢板，其屈服强度700～1000MPa、抗拉强度800～1070MPa、延伸率5～14％，适用于集装箱和汽车行业等行业。

Description

一种超高强度冷轧耐候钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于钢铁材料领域，更具体地，本发明涉及一种冷轧耐候钢铁材料。

背景技术

高强度耐大气腐蚀钢是指σ_s≥450MPa的耐候钢，这类钢主要用在特种集装箱、桥梁及高速火车车厢的制造上，在减重、提速、增加货运量、延长设备使用寿命和降低物流成本都起着重要的作用。由于高强度耐候钢在要求高的耐蚀性的同时要求高的强度级别和较好的成形性能和焊接性能，因此对冶金工艺过程和设备控制水平要求很高。

近年来，提高钢板的强度以减薄钢板的厚度是一种发展趋势，耐候钢板系列的发展也是如此。自30年代美国的US-Steel公司首先研制成功了耐腐蚀高抗拉强度的含Cu低合金钢Corten钢后，形成了以高P、Cu加Cr、Ni的Corten A系列和以Cr、Mn、Cu合金化为主的Corten B系列，后来国内又发展了含稀土的耐候钢系列。在提高耐候钢强度方面，主要的措施有固溶强化、析出强化和相变强化等，目前以析出强化为主。

通过查新检索到如下有关耐候钢的专利：

CN200610035800.2公开了一种基于薄板坯连铸连轧工艺生产700MPa级V-N微合金化高强耐大气腐蚀钢的方法，该方法针对薄板坯连铸连轧特点及冶金成分，采用电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯凝固后直接进入辊底式加热或均热炉、热轧、层流冷却、卷取。其中钢水化学成分范围为(Wt.％)：C：≤0.08％；Si：0.25～0.75％；Mn：0.8～2.0％；P：0.070～0.150％；S：≤0.040％；Cu：0.25～0.60％；Cr：0.30～1.25wt％；Ni：≤0.65％；V：0.05～0.20％；N：0.015～0.030％。然而，受到热轧机组厚度方面的限制，采用热轧生产的耐候钢板的厚度一般较厚，超过1.6mm(强度级别较低)，随着钢板强度的提高，可供的热轧钢板的极限厚度也随之增厚。为了适应钢板减薄的需求，需要开发厚度较薄的冷轧耐候钢系列。

CN200510045624.6公开了一种经济型耐候钢的制造方法，该方法制造的耐候钢的化学成分为：C：0.12～0.21、Si：0.2～2.0、Mn：0.7～2.0、S≤0.036、P≤0.034、Cu：0.10～0.40、Al<0.2，其余为Fe和微量杂质。该方法通过Cu、Mn、Si、Al等合金化，并简单调整普通低碳钢(Q235钢)的部分元素含量，在不需改变Q235钢生产工艺条件下，就能生产出具有良好的耐大气腐蚀性能、综合机械性能的经济耐候钢。然而，该专利申请涉及的钢板是热轧钢板。

U.S.6,056,833公开了低屈强比耐候钢板的制造方法，其最小屈服强度在70-75ksi间，屈强比不大于0.85。该方法制造的耐候钢板的化学成分为C：0.08-0.12％；Mn：0.80-1.35％；Si：0.30-0.65％；Mo：0.08-0.35％；V：0.06-0.14％；Cu：0.20-0.40％；Ni：0.50％；Cr：0.30-0.70％；P：0.010-0.020％；Nb：不大于0.04％，Ti：不大于0.02％，S：不大于0.01％，其余为铁和附带的杂质。所述钢板为热轧钢板。

KR 431839公开了一种冷轧耐候钢板的制造方法，该方法制造的耐候钢板的化学成分为C：0.06～0.08wt.％，Si：0.17～0.24wt.％，Mn：0.9～1.10wt.％，P不大于0.020wt.％，S：不大于0.010wt.％，Cu：0.20～0.30wt.％，Ni：0.20～0.30wt.％，H：不大于2.5ppm，其余为铁和附带的杂质。其抗拉强度为不小于45kgf/mm²，屈服强度不小于32kgf/mm²，延伸率不小于22％。所述钢板强度较低，屈服强度只有315MPa。

本发明者通过摸索，获得了一种屈服强度高、抗拉强度高的冷轧耐候钢板，从而完成了本发明。

因此，本发明第一个目的在于提供一种超高强度冷轧耐候钢板。

本发明第二个目的在于提供这种超高强度冷轧耐候钢板的制造方法。

发明概述

本发明的第一方面，提供一种超高强度冷轧耐候钢板，所述钢板包括以下化学成分(wt％)：C：0.09～0.16、Si：0.20～0.60、Mn：1.00～2.00、P：≤0.030、S≤0.015、N≤0.008、Al：0.02～0.06、Cu：0.20～0.40、Cr：0.40～0.60、Mo：0.05～0.25、Nb和/或Ti：0.04～0.08，其余为Fe和不可避免杂质。

本发明提供的这种超高强度冷轧耐候钢板，一个优选的实施方式为，C：0.12～0.15；Si：0.30～0.50；Mn：1.30～1.60；P≤0.015；S≤0.01；N≤0.005；Al：0.03～0.05；Cu：0.25～0.35；Cr：0.40～0.60；Mo：0.05～0.15；Nb和/或Ti：0.05～0.07。

以上各个化学成分的作用分析如下。

C：是钢中最基本的强化元素，对钢的耐大气腐蚀不利，同时C影响钢的焊接性能，因此，在考虑强度的前提下，碳的含量尽量控制的低一些。

Si：与其它元素如Cu、Cr、P、Ca配合使用可改善钢的耐候性。此外，Si还是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。

Mn：是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。对耐蚀性的影响尚无一致认识。

Cu：在大气中都具有较普碳钢优越的耐蚀性能，Cu在基体与锈层之间形成以Cu、P为主要成分的阻挡层，它与基体结合牢固，因而具有较好的保护作用；此外，Cu还有抵消钢中S有害作用的效果。

P：是提高钢耐大气腐蚀性能最有效的合金元素之一，当P与Cu联合加入钢中时，显示出更好的复合效应。P还具有固溶强化效果，此外P的加入对焊接和脆性将带来副作用，再本发明中控制的尽量低。

Cr：能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力.当Cr与Cu同时加入钢中时，效果尤为明显。

Mo：在大气腐蚀环境下(尤其是工业大气)钢的腐蚀速率可降低，此外，同Nb和Ti配合显著提高析出强化效果。

Ti：是强碳、氮化物形成元素，通过析出和细晶强化铁素体。

Nb：同Ti一样，Nb也是强碳、氮化物形成元素，通过晶粒细化提高钢板强度。

N：在本钢中不是特别控制的元素，N在冶炼时尽量控制在较低的水平。

S：对耐候性起不良作用，作为残余元素其含量尽量控制在较低的水平。

本发明的另一方面，提供这种超高强度冷轧耐候钢板的制造方法，包括热轧、冷轧和退火，所述退火工艺中，退火温度为680～790℃。

本发明提供的这种生产方法，一个优选的实施方式为，退火温度为700～740℃。

本发明提供的这种生产方法，一个优选的实施方式为，在热轧工艺中，板坯再加热温度为1250℃。

本发明提供的这种生产方法，一个优选的实施方式为，在热轧工艺中，终轧温度≥Ar3。

本发明提供的这种生产方法，一个优选的实施方式为，在热轧工艺中，卷取温度为500～650℃。

本发明提供的这种生产方法，一个优选的实施方式为，在热轧工艺中，卷取温度为550～600℃。

本发明提供的这种生产方法，一个优选的实施方式为，在冷轧工艺中，冷轧压下率为40～65％。

本发明提供的这种生产方法，一个优选的实施方式为，在冷轧工艺中，冷轧压下率为50～60％。

总的来说，本发明采用热轧高温加热炉保温有利于C和N化合物的充分溶解；卷取工艺采用较低的卷取温度有利于获得细小的析出物；采用常规的酸洗和冷轧工艺，在热轧可稳定生产的前提下，热轧板的厚度尽量薄，这样可减少冷轧机的变形抗力，有利于冷轧机的稳定运行；退火工艺采用连续退火，温度采用较低的退火温度，低的退火温度还可以提高炉寿命。

有益效果

通过适当的成分设计，使得在常规的热轧和冷轧工艺条件下，采用较低的连续退火温度生产超高强度耐候冷轧钢板，不需要采用带有快冷的连续退火设备，降低了制造成本。本发明提供的超高强度冷轧耐候钢板，其屈服强度700～1000MPa、抗拉强度800～1070MPa、延伸率5～14％，适用于集装箱和汽车行业等行业。

具体实施方式

下面用实施例对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明有任何限制。本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实施中所作的任何变动都将落在权利要求书的范围内。

实施例1

通过冶炼、热轧、冷轧、退火工艺，获得具有如下表1所述化学成分的成品钢，其中各工艺参数及力学性能见如下表9。

表1 实施例1钢的化学成分(wt％)

实施例2

通过冶炼、热轧、冷轧、退火工艺，获得具有如下表2所示化学成分的成品钢板，其中各工艺参数及力学性能见如下表9。

表2 实施例2钢的化学成分(wt％)

实施例3

通过冶炼、热轧、冷轧、退火工艺，获得具有如下表3所示化学成分的成品钢板，其中各工艺参数及力学性能见如下表9。

表3 实施例3钢的化学成分(wt％)

实施例4

通过冶炼、热轧、冷轧、退火工艺，获得具有如下表4所示化学成分的成品钢，其中各工艺参数及力学性能见如下表9。

表4 实施例4钢的化学成分(wt％)

比较例1

1.钢种的选择：CN200610035800.2公开的钢，所述钢种为薄板坯热轧钢。

2.化学成分见如下表5，各工艺参数及力学性能见如下表9。

表5 比较例1钢的化学成分(wt％)

比较例2

1.钢种的选择：CN99815699.X公开的钢，所述钢种为热轧钢。

2.化学成分见如下表6，各工艺参数及力学性能见如下表9。

表6 比较例2钢的化学成分(wt％)

比较例3

1.钢种的选择：U.S.6,056,833公开的钢，所述钢种为热轧钢。

2.化学成分见如下表7，各工艺参数及力学性能见如下表9。

表7 比较例3钢的化学成分(wt％)

比较例4

1.钢种的选择：KR 431839公开的钢，所述钢种为冷轧钢。

2.化学成分见如下表8，各工艺参数及力学性能见如下表9。

表8 比较例4钢的化学成分(wt％)

表9 实施例1-4、比较例1-4的工艺参数及产品的力学性能

从表9可看出，本发明提供的钢经过适当的化学成分配比及工艺配合，特别是采用相对较低的连续退火温度，可得到屈服强度700～1000MPa、抗拉强度800～1070MPa、延伸率5～14％的超高强度冷轧钢板。

Claims

1.一种超高强度冷轧耐候钢板，其特征在于，包括以下化学成分(wt％)：C：0.09～0.16、Si：0.20～0.60、Mn：1.00～2.00、P：≤0.030、S≤0.015、N≤0.008、Al：0.02～0.06、Cu：0.20～0.40、Cr：0.40～0.60、Mo：0.05～0.25、Nb和/或Ti：0.04～0.08、其它为Fe和不可避免杂质。

2.如权利要求1所述的超高强度冷轧耐候钢板，其中C：0.12～0.15；Si：0.30～0.50；Mn：1.30～1.60；P≤0.015；S≤0.01；N≤0.005；Al：0.03～0.05；Cu：0.25～0.35；Cr：0.40～0.60；Mo：0.05～0.15；Nb和/或Ti：0.05～0.07。

3.权利要求1或2所述的超高强度冷轧耐候钢板的制造方法，包括热轧、冷轧、退火，其特征在于所述退火工艺中，退火温度为680～790℃。

4.如权利要求3所述的制造方法，其中所述退火温度为700～740℃。

5.如权利要求3所述的制造方法，其中所述热轧工艺中，板坯再加热温度为1250℃。

6.如权利要求3所述的制造方法，其中所述热轧工艺中，终轧温度≥Ar3。

7.如权利要求3所述的制造方法，其中所述热轧工艺中，卷取温度为500～650℃。

8.如权利要求7所述的制造方法，其中所述卷取温度为550～600℃。

9.如权利要求3所述的制造方法，其中所述冷轧工艺中，冷轧压下率为40～65％。

10.如权利要求9所述的制造方法，其中所述冷轧压下率为50～60％。