CN101921965A - 一种低成本屈服强度700MPa级非调质处理高强耐候钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低成本屈服强度700MPa级非调质处理高强耐候集装箱用钢及其制造方法，是在碳锰结构钢成分的基础上，通过添加适量的Nb，Ti，Cu，Cr，Ni等微合金元素和采用控轧控冷技术，考虑到普通热连轧机的生产特点，利用高Ti成分设计，增加强化效果。同时降低Si含量，保证良好的冷成型性能。该耐候性集装箱用钢组分为：C：0.05～0.10％；Si：≤0.15％；Mn：1.5～2.0％；P≤0.015％；S≤0.01％；Cr：0.3～0.8％；Cu：0.2～0.4％；Ni：0.15～0.4％；Ti：0.09～0.15％；Nb：0.02～0.08％；N：≤0.005％；O：≤0.002％；其余为铁Fe和不可避免杂质。其屈服强度在700MPa以上，抗拉强度在800MPa以上，延伸率在18％以上。

Description

一种低成本屈服强度700MPa级非调质处理高强耐候钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种低成本屈服强度700MPa级别非调质处理高强耐候钢的制造方法，属于热轧高强钢生产技术领域。

背景技术

目前远程运输用集装箱的使用量占据较大比重，并且部分是在北美以及北欧等严寒地区使用，使用环境非常苛刻。由于局部腐蚀而经不住长期使用的情况较多。对于集装箱的使用要求是轻量化、长寿命和耐候性，从而对于制造材料提出的要求是既具备高强度，又具有一定的耐候性。

对此，众多的专利涉及到了高强耐候钢板的制造，采用的微合金化的方法不尽相同。

本专利发明人已经申请过一种《一种低成本屈服强度700Mpa级非调质处理高强钢板及其制造方法》的专利，在该专利中，提出了一种屈服强度高于700Mpa级高强度集装箱用钢，是针对普通地区使用，对耐候性不作要求而提出的，故没有添加耐腐蚀元素。

公开号CN101285157A的专利公开了一种700MPa级别耐候钢的制造。广州珠江钢铁有限责任公司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(wt)为：C：0.03～0.07％，Si：≤0.3％，Mn：1.51～2.1％；P：≤0.02％；S：≤0.008％；Cu：0.2～0.4％；Cr：0.4～0.7％；Ni：0.10～0.35％；Ti：0.08～0.14％；N：≤0.008％；其余为铁Fe。所述改善的700MPa级高强耐候钢的屈服强度大于700MPa，抗拉强度大于750MPa，延伸率大于14％，-20℃半尺寸试样(5*10*55mm)冲击吸收功Akv≥33J。该专利是在CSP生产线进行生产的，而本专利是常规的热连轧机进行生产，生产特点差距较大，并且延伸率较低，塑性一般。

公开号CN101135029A公开了一种700MPa级别耐候钢的制造。宝山钢铁股份有限公司提出一种屈服强度700MPa级耐大气腐蚀钢，其化学成分重量百分比为：C：0.05～0.1％；Si：≤0.5％；Mn：0.8～1.6％；P：≤0.02％；S≤0.01％；Al：0.01～0.05；Cu：0.2～0.55；Cr：0.4～0.8％；Ni：0.12～0.4％；Ca：0.001～0.006％；N：0.0010～0.008％；其余为铁Fe不可避免的杂质元素。其生产方法，a)冶炼、浇铸成钢坯；b)钢坯在1200℃以上再加热，950℃以上开始精轧，精轧终轧温度低于910℃，并且随着成品板厚的增加终轧温度应相应降低；c)以5～15℃/S的冷却速率冷却到450℃至650℃卷取，然后再空冷到室温。本发明具有优良的综合力学性能，屈服强度不小于700MPa，适合钢板减薄设计；耐候性为普通钢材的2～8倍；生产工艺简单，生产周期短，钢材成本较低。该专利较低的卷取温度对于轧机的要求较高，耗电大，资源浪费严重。通过对该专利产品的实物化验分析可以发现，产品中添加了一定含量的Mo元素，成本增加明显。

目前不同企业生产的高强度级别的钢材采用微合金化思想，不同的企业采用的合金成分不同，合金量也有所不同。随着社会和经济的发展，钢铁工业所面临的节省资源、节约能源、保护环境的压力越来越大。目前国内外在生产700MPa钢时，不仅造成了钢材成本的增加，同时合金元素的增多也增加了钢材后期的回收再利用的难度，尤其是稀有元素，比如经常添加的Mo等。

发明内容

为了节省资源，使得生产的钢带不仅满足耐腐蚀的要求，并且屈服强度在700MPa以上，本专利提出了一种低成本的非调质处理的热轧耐候钢板制造方法。

本发明提供一种低成本屈服强度700Mpa级非调质处理高强耐候集装箱用钢及其制造方法，是在碳锰结构钢成分的基础上，通过添加适量的Nb，Ti，Cu，Cr，Ni等微合金元素和采用控轧控冷技术，考虑到普通热连轧机的生产特点，利用高Ti成分设计，增加强化效果。同时降低Si含量，保证良好的冷成型性能。生产屈服强度在700MPa以上，抗拉强度在800MPa以上，延伸率在18％以上，同时具有良好成型性能的钢带，其耐候性与添加Mo元素的相同钢带区别不大，同时高强度能够满足轻量化的需要，疲劳性能也大大提高。

在合理成分设计的基础上，采用控轧控冷工艺，加热温度在1200～1250℃以上，加热时间根据铸坯的冷热程度不同适当控制在140～180分钟，这样利于合金元素充分固溶。精轧在850℃～1020℃，同时卷取温度采用550℃～660℃，以获得最佳的析出沉淀强化效果。

为实现本发明目的，需采用以下工艺进行加工制造：转炉冶炼，精炼，连铸，连铸坯加热，热连轧，层流冷却，卷取，开卷剪切成板。

本发明的技术方案是：屈服强度700Mpa级非调质处理高强耐候集装箱用钢组成成分，按重量百分比为：C：0.05～0.10％；Si：≤0.15％；Mn：1.5～2.0％；P≤0.015％；S≤0.01％；Cr：0.3～0.8％；Cu：0.2～0.4％；Ni：0.15～0.4％；Ti：0.09～0.15％；Nb：0.02～0.08％；N：≤0.005％；O：≤0.002％；其余为铁Fe和不可避免杂质。

上述屈服强度700Mpa级非调质处理高强耐候集装箱用钢的制造方法：

1)轧制成型工艺：连铸坯加热温度1200～1250℃，加热时间140～180分钟；之后进行控制轧制，粗轧开轧温度为1100～1160℃，粗轧终轧温度为1020～1060℃，粗轧过程进行3～5道次轧制，粗轧后，中间坯料厚度为28～40mm，最终产品厚度为3～10mm；精轧开轧温度为1000～1020℃，精轧终轧温度为850～920℃，精轧过程进行4～6道次轧制，精轧过程每道次的压下量控制在15～40％，精轧机架间采用水冷；

2)卷取工艺及冷却工艺：将上述轧制后坯料进行层流冷却，冷却速度为10～20℃/S，卷取温度为550～660℃。

对上述连铸坯料是在奥氏体再结晶区、未再结晶区及形变诱导相变区控制轧制；通过高温区的奥氏体再结晶控制轧制，充分细化奥氏体晶粒；通过精轧阶段的道次间水冷，降低轧件温度，增加奥氏体未再结晶区的变形；精轧终轧温度控制在850～920℃，使轧制过程中产生较大的累积应变；通过轧后快速冷却及适度温度的卷取，得到超细3～5μm的多边形铁素体和占5～15％的贝氏体组成。

本发明与己有技术相比较，具有下列显著的优点和效果：

1)由于本发明采用了低成本成分设计，用较高的Ti含量代替高成本的合金元素Mo等，通过细晶强化和沉淀强化作用，使得屈服强度达到了700MPa以上。因此，成本降低明显。另外，降低Si含量到0.15％以下，实现了良好的冷弯成型性能。增加了Ni，Cu，Cr等耐腐蚀元素。

2)本发明钢带具有超细化的多边形铁素体组织，使材料具有较高的屈服强度良好的塑性，同时材料的韧性得到提高。适量的贝氏体可有效的提高抗拉强度，改善加工硬化能力，降低屈强比，使材料在提高强度的同时，还具有良好的冷成型性。

3)材料的低温韧性较好，韧脆转变温度低于-35℃；常温夏比冲击功可以达到100J以上。

4)本发明高强钢带卷取温度550～660℃，较其他专利的低温卷取的易于控制。

5)本发明高强钢带可达到如下综合性能：ReL：700～760MPa；Rm：780～860MPa，6≥18％。同时满足良好的耐腐蚀性能和耐候性要求。

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、连铸、铸坯直接加热或者均热、热连轧、轧后层流水冷却、卷取等流程制备而成。

例1：选配高强钢的化学成分，重量百分比是：C：0.06％，Si：0.10％，Mn：1.80％，Nb：0.05％；Ti：0.12％；Cr：0.6％；Cu：0.3％；Ni：0.2％；P：0.008％；S：0.006％；其余为铁Fe与不可避免杂质。将上述配制好的原料在120吨转炉上冶炼，并连铸成160mm×1230mm×11800mm的连铸坯，将连铸坯加热到1230℃，加热时间150分钟，在1500mm热连轧机上轧制，粗轧开轧温度控制为1140℃，粗轧终轧温度控制为1020℃，粗轧5道次，中间坯厚为32mm，此后对中间坯进行精轧，精轧开轧温度控制为1000℃，精轧终轧温度控制为880℃，精轧6道次，精轧平均每道次的压下量控制在25％，精轧机间采用水冷；将上述轧制后坯料进行层流冷却，冷却速度为20℃/S，卷取温度为600℃，最终获取低碳复合高强钢带，进行开卷剪切成钢板。产品力学性能检验结果如下：

表1

例2：选配高强钢的化学成分，重量百分比是：C：0.07％，Si：0.1％，Mn：1.7％，Nb：0.07％；Ti：0.10％；Cr：0.65％；Cu：0.28％；Ni：0.3％；P：0.008％；S：0.003％；其余为铁Fe和不可避免杂质。

将上述配制好的原料在120吨转炉上冶炼，并连铸成160mm×1230mm×11800mm的连铸坯，将连铸坯加热到1230℃，加热时间145分钟，在1500mm热连轧机上轧制，粗轧开轧温度控制为1160℃，粗轧终轧温度控制为1050℃，粗轧5道次，中间坯厚32mm，此后对中间坯进行精轧，精轧开轧温度控制为1020℃，精轧终轧温度控制为890℃，精轧6道次，精轧平均每道次的压下量控制在25％，精轧机间采用水冷；将上述轧制后坯料进行层流冷却，冷却速度为15℃/S，卷取温度为560℃，最终获取低碳复合高强钢带，进行开卷剪切成钢板。产品力学性能检验结果见表2：

表2

采用TB/T2375-1993周浸腐蚀试验方法，对试制的2号钢进行耐蚀试验。根据用户提出的要求，与Q345B进行了对比试验。结果如下：

试验结果表明本发明提高强度的同时，具备良好的耐蚀性能，耐蚀性能大约是普通结构钢Q345B的的4倍左右。

Claims (2)

1.一种低成本屈服强度700Mpa级非调质处理高强耐候钢，其特征在于化学组成按重量百分比为：C：0.05～0.10％；Si：≤0.15％；Mn：1.5～2.0％；P：≤0.015％；S≤0.01％；Cr：0.3～0.8％；Cu：0.2～0.4％；Ni：0.15～0.4％；Ti：0.09～0.15％；Nb：0.02～0.08％；N：≤0.005％；0：≤0.002％；其余为铁Fe和不可避免杂质。

2.一种权利要求1所述的低成本屈服强度700Mpa级非调质处理高强耐候钢的制造方法，其特征在于制造步骤如下：

1)轧制成型工艺：连铸坯加热温度1200～1250℃，加热时间140～180分钟；之后进行控制轧制，粗轧开轧温度为1100～1160℃，粗轧终轧温度为1020～1060℃，粗轧过程进行3～5道次轧制，粗轧后，中间坯料厚度为28～40mm，最终产品厚度为3～10mm；精轧开轧温度为1000～1020℃，精轧终轧温度为850～920℃，精轧过程进行4～6道次轧制，精轧过程每道次的压下量控制在15～40％，精轧机架间采用水冷；

2)卷取工艺及冷却工艺：将上述轧制后坯料进行层流冷却，冷却速度为10～20℃/S，卷取温度为550～660℃。