CN101619417B

CN101619417B - 耐候花纹钢卷及其生产方法

Info

Publication number: CN101619417B
Application number: CN2008101227727A
Authority: CN
Inventors: 万兰凤; 马瑞; 韩乃川; 殷胜
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2028-06-30
Also published as: CN101619417A

Abstract

本发明涉及一种经济型耐候花纹钢卷的成分设计及生产方法，主要解决现有花纹板生产成本较高耐候性有欠缺的技术问题，耐候花纹钢卷化学成分的重量百分比为：C％：≤0.10，Si％：0.10～0.30，Mn％：0.15～0.30，P％：0.06～0.12，S％≤0.025，Cu％：0.15～0.25，其余为铁和微量杂质。连铸生产板坯，热轧采用控轧控冷工艺，板坯加热至1180℃～1250℃，粗轧出口温度1020℃～1060℃，之后进行热卷箱卷取和开卷、再经精轧机组轧制，保持终轧温度为850℃～890℃，轧后的板卷经层流冷却，在570℃～610℃温度范围进行卷取。通过本发明可获得具有较好的耐蚀性能花纹钢卷。

Description

耐候花纹钢卷及其生产方法

技术领域：本发明涉及一种花纹板及其生产方法，尤其是涉及一种耐候花纹钢卷及其生产方法。

背景技术：

花纹钢板具有美观，防滑效果好，易于清理等特点，因而被广泛应用于建筑、机械制造、桥梁、交通、造船等领域。但钢材易于发生锈蚀，为避免或减轻钢材锈蚀，需要对钢铁制品进行长期维护，如此一来，就增加了钢材的使用成本。花纹板主要用于铺设，与它的装饰、防滑性能，甚至耐腐蚀能力相比，强度并不是其主要的性能指标。

目前的花纹板多为普碳类Q195、Q235级别常规产品，耐腐蚀性能较差，因而花纹板使的使用范围受到一定限制。而现在使用的耐候钢，绝大部分添加较多的价格昂贵的Cu、Ni、Cr、Nb、Mo等合金元素，增加了生产和使用成本。

磷在烧结、炼铁生产过程中是无法去除的。但磷可以使钢材产生耐腐蚀性能，对提高钢材的使用年限有益。对于含磷较高的矿石，可以利用这一条件开发含磷高强钢、含磷耐候钢。若矿石中磷含量低，可以选择使用成本较低的含磷合金如磷铁来提高钢中的磷(注：本文中，“耐腐蚀”与“耐候”这两个概念没有本质上的区别)。

与本发明接近的专利有如下6个，分3类进行比较：

1、中国专利：申请号：200610125365.2、申请号：99815699.X、申请号：85108118以上三个专利所涉及的耐候钢均含有较高的Cu、Ni、V、Cr、Mo、Nb等合金，其中P含量在0.06％以下，Cu含量在0.30左右，Cr含量为0.40％～0.50％，还含有0.2％左右的Ni、0.05％左右的Nb，这些合金元素价格昂贵，从而使生产和使用成本增加。另外，这些专利均不涉及花纹板领域。

2、日本专利：专利号：JP62057701A、专利号：JP04210807A

以上两个专利涉及花纹板的生产方法，前者为通过控制温度获得较好的表面质量，后者涉及的产品为超低碳花纹板。本发明的核心是经济型耐候花纹板。

3、日本专利：专利号：JP06248409A，此专利虽涉及耐候花纹板，但其方法是在钢板表面镀锌，通过镀锌使产品产生耐腐蚀性能，与本发明使钢材具备耐腐蚀性能的方法有本质上的区别。

与本发明接近的相关文献有：《一种新型经济耐候钢的大气腐蚀行为研究》(《中国腐蚀与防护学报》Vol.20，No.3，June，2000，作者：梁彩凤，侯文泰，陈邦文，粱泽基，罗汉生)，其中涉及的钢种P含量在0.04％以下，另外添加稀土元素。但添加稀土元素后，如果控制不好，稀土在钢中不能均匀分布，另外也会对浇铸水口产生不利影响。

发明内容：

本发明的目的是提供一种经济型耐候花纹钢卷成分设计及生产方法。本发明需要解决的技术问题是：在低成本的前提下如何保证产品符合国家标准对花纹板的各项指标要求。

本发明的技术方案是：在普碳钢的基础上添加耐腐蚀合金元素，同时采用花纹板的生产工艺进行生产。

该经济型耐候花纹钢卷的化学成分的重量百分比如下(wt％)：

C Si Mn P S Cu

≤0.10 0.1～0.3 0.15～0.3 0.06～0.12 ≤0.025 0.15～0.25

其余为铁和残余的微量杂质。

为了降低生产成本，不添加Ni、V、Mo等合金元素，而是添加Cu、P等较廉价的合金元素使产品具有一定的耐腐蚀性能。

C含量增加可以使钢的强度提高，但会使塑性降低；Mn对钢的强韧性有一定的影响，含量偏低，强度将下降，过高，则影响钢板的冷冲压和焊接性能。较高的C、Mn含量也会加剧磷的偏析，因此在保证强度前提下，尽量降低C含量，并将之控制在较小的波动范围。综合考虑，C含量控制在≤0.10％，Mn含量控制在0.15～0.30％。在钢中加入适量Si，可以起固溶强化的作用，同时对提高产品的耐腐蚀性能有益。

Cu的耐大气腐蚀作用机理：两种观点，一是Cu在大气腐蚀过程中起到活化阴极的作用，促使钢产生阳极钝化，从而减缓大气腐蚀；二是含Cu钢在被腐蚀过程中，Cu元素富集于靠近基体金属的锈层中，在腐蚀层和Cu富集层之间形成致密的CuO中间层，延缓了腐蚀介质向钢板内的侵蚀。

P的耐大气腐蚀作用机理：P是阳极去极化剂。在电解质溶液中，加速钢的均匀溶解和Fe²⁺的氧化速度，有助于在钢的表面形成均匀的钎铁矿(R-FeOOH)锈层，促使生成非晶态羟基氧化铁质薄膜，从而具有耐腐蚀性能。

Cu与P配合使用，提高耐大气腐蚀效果最显著。含Cu、P钢在被腐蚀过程中，Cu、P富集于靠近金属基体的锈层中，降低了Fe₃O₄的结晶化程度，形成致密、接近于非静态的稳定锈层，这种锈层可以阻碍腐蚀介质向基体渗透，从而提高钢的耐腐蚀性能。美国C·P·Lar rabee进行的15.5年大气暴露试验结果证明，当Cu含量为0.20％～0.4％，P含量为0.06％～0.1％时，钢的耐大气腐蚀性能提高效果最佳。

Cu、P是赋予钢以耐候性的元素，但会助长焊接裂纹。特别是当P含量达到0.1％以上影响更大，这是因为当焊接金属凝固时，P促进低熔点夹杂物的生成，既易产生高温裂纹，又增加低温裂纹的敏感性，使焊缝处的韧性下降。但P对钢的有害作用与钢中的C含量有关，降低钢中的C含量而使钢中C和P含量总和不超过0.25％可以防止冷脆倾向。

由于S在钢中易形成MnS夹杂物与偏析，S含量控制在较低范围。该经济型耐候花纹钢卷的生产工艺依次为：

铁水脱硫、转炉冶炼、连铸、板坯加热、除磷、粗轧机组轧制、热卷箱卷取和开卷、精轧机组轧制(F6采用花纹辊)、层流冷却、卷取。

铁水经脱硫处理后，进入转炉并加废钢进行冶炼(根据实际控制水平，可以选择是否采用精炼工艺)、脱氧及合金化处理，转炉冶炼完成后钢水由连铸机进行保护浇注。之后进行热轧生产，先将连铸板坯送入加热炉进行加热，板坯加热温度：1180℃～1250℃，板坯在炉时间：150min～170min，加热好的板坯出炉后经粗轧机组、热卷箱卷取和开卷、精轧机组轧制，进行层流冷却后，由卷取机卷成钢卷。控轧温度：粗轧出口温度1020℃～1060℃，为获得细小均匀的晶粒，提高钢的强度和韧性。终轧温度设定为850℃～890℃，卷取温度570℃～610℃。

根据美国标准G101-04(此标准中引用的计算公式为根据15.5年大气暴露试验得出的统计规律)对该耐候花纹钢卷的耐腐蚀性能进行评价，普碳花纹板的耐腐蚀性能指数为1，该设计成分的耐候花纹钢卷的耐腐蚀性能指数约为5～7。

耐腐蚀性能指数计算如下：

I＝26.01(％Cu)+3.88(％Ni)+1.20(％Cr)+1.49(％Si)+17.28(％P)

-7.29(％Cu)(％Ni)-9.10(％Ni)(％P)-33.39(％Cu)²

以此公式计算美国标准中的建筑用钢和耐大气腐蚀钢的耐腐蚀性能指数，平均数值在6～8之间。

本发明的有益效果是：通过合理的化学成分设计及控轧控冷工艺，可以得到符合相关标准要求和具有较好耐腐蚀性能的花纹钢卷。本发明通过提高钢中的磷含量及添加适当含量的Cu提高钢材的耐腐蚀性能。

具体实施方式：

按照本发明提供的方案和工艺，进行生产制造，化学成分见表1，工艺参数见表2，实物性能结果见表3，

表1本发明实施例的化学成分(wt％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Cu
							1	0.058	0.117	0.292	0.081	0.005	0.22
2	0.074	0.20	0.18	0.120	0.007	0.15
							3	0.060	0.25	0.25	0.09	0.004	0.20
4	0.070	0.10	0.29	0.07	0.004	0.18

表2本发明实施例工艺参数

实施例	加热温度℃	终轧温度℃	卷取温度℃
				1-1	1230	870	600
1-2	1230	860	595
				2-1	1180	874	565
2-2	1180	860	580
				3-1	1200	870	610

3-2	1200	857	600
				4-1	1180	880	590
4-2	1180	860	570

表3本发明实施例的实物性能

腐蚀性实验：

试验按照《铁路用耐侯钢周期浸润腐蚀试验方法》进行，检验设备LF-65A轮式周浸腐蚀试验箱；周浸试验温度45℃±2℃，相对湿度70％±5％，浸润时间12min/60min，试验溶液为12-2mol/LNaHSO3，试样尺寸60mm×40mm×3.5mm，试验时间72小时。本发明钢相对普碳钢Q235的腐蚀速率为38.8％(Q235为100％)。

由此可见，本发明的实物性能和Q235相当，但可以保证产品具有较好的耐腐蚀性能。

本发明具备较好的推广应用前景，目前，花纹板的耐腐蚀性能属于“魅力质量”的范畴，也就是说，目前用户对花纹板的耐候性能没有具体要求，但如果花纹板耐腐蚀性能良好，用户满意度会大大提高。耐候花纹钢卷的广泛应用可以促进整个装饰用钢质板材行业耐腐蚀性能的提高。

Claims

1.一种耐候花纹钢卷，其特征是：化学成分的重量百分比为：C：≤0.10％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.15～0.30％，P：0.06～0.12％，S≤0.025％，Cu：0.15～0.25％，其余为铁和微量杂质；该耐候花纹钢卷生产依次包括以下步骤：铁水脱硫、转炉冶炼、连铸、板坯加热、除鳞、粗轧机组轧制、热卷箱卷取和开卷、精轧机组轧制、层流冷却、卷取，其中精轧F6采用花纹辊，连铸板坯加热至1180℃～1250℃，粗轧出口温度1020℃～1060℃，保持精轧的终轧温度为850℃～890℃，轧后的板卷经层流冷却快速冷却到570℃～610℃卷取成钢卷。

2.根据权利要求1所述的一种耐候花纹钢卷，其特征是：花纹钢卷具有防滑扁豆形花纹。