CN102628139A

CN102628139A - 一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢及其制造方法

Info

Publication number: CN102628139A
Application number: CN2012101411312A
Authority: CN
Inventors: 习天辉
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-08-08

Abstract

本发明提供一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢及其制造方法，所述钢是由下述重量百分比的成分组成：C：0.10～0.18，Si≤0.20，Mn：0.40～0.80，P≤0.030，S≤0.025，余量为Fe及不可避免的杂质。所述制造方法体现了低成本思想，采用最为经济的强化元素C保证强度，减少了较为贵重合金元素Mn的使用量；转炉冶炼后，通过吹氩进行炉外精炼，提高了发明钢的冶金质量，也没有过多地增加成本；还通过控制浇铸时钢水过热度、粗轧出口温度、精轧终轧温度、卷取温度等工艺参数，使发明钢具有良好的冷弯成型性能，冷弯产品不开裂，薄规格长条状冷弯产品不发生扭曲变形，冷弯产品尺寸精度高。

Description

一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种碳素结构钢及其制造方法，属钢铁材料制造领域。

背景技术

在本发明前，中国专利申请号CN200610045617.0公开了“一种中薄板坯连铸连轧生产超细晶粒钢板的方法及钢板”，根据变形诱导铁素体相变原理，采用大变形应变累积、轧后快速冷却，生产出超细晶粒钢材，屈服强度达到400MPa以上，抗拉强度在510～580MPa之间；中国专利申请号CN200410040735.3公开了“厚规格超细晶粒热轧钢板及其生产工艺”，该发明热轧钢板的化学成分简单、成本低，通过坯料加热、粗轧、精轧和冷却等全流程控制技术，生产的6.5mm～8.0mm厚度的超细晶粒热轧钢板，抗拉强度和屈服强度高、延伸率较高。上述两个发明钢的强度都高于本案，且超细晶粒钢材经过焊接后，因焊接接头晶粒长大导致强度、韧性降低，不适合用于冷弯成型加工；就制造方法而言，这两个专利均涉及了热装温度、加热温度、精轧入口温度、精轧出口温度、轧后冷却速度和卷取温度等，没有提及冶炼工艺。申请号为CN200510047538.9和CN200310104864.X分别公开的“一种宽厚规格超细晶粒热轧卷板及生产方法”和“一种低碳420MPa级复合强化超细晶粒带钢制备方法”，所涉及钢均通过轧制后较大的冷却速度，得到铁素体+贝氏体和铁素体+贝氏体+珠光体组织，这种钢强度高，也不适合用于冷弯成型加工。又有如美国专利US20020018881公开了一种抗节点疲劳性能良好的钢材，这类钢对冶金质量的要求近乎苛刻，对化学成份提出了明确的要求；日本专利JP19790003011涉及一种经过热处理后具有良好低温韧性的管线钢，为保证性能，还添加了其它的合金元素。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢及其制造方法，本发明热轧钢的化学成分简单，不含其它合金元素，成本低；发挥冶金工艺装备的能力，获得适合冷弯成型加工的综合性能，生产工艺窗口较宽，适合大生产操作。

所述目的是通过如下方案实现的：

一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢，是由下述重量百分比的成分组成：C：0.10～0.18，Si≤0.20，Mn：0.40～0.80，P≤0.030，S≤0.025，余量为Fe及不可避免的杂质。

在上述成分中，优选采用下述重量比例的一种或多种成分：

C 0.147～0.165，Si 0.14～0.19，Mn 0.43～0.59，P 0.023，S0.017。

还可以优选采用下述重量比例的一种或多种成分：

C 0.11～0.155，Si 0.09～0.15，Mn 0.60～0.79，P 0.017，S0.014。

以下详述本发明中C、Si、Mn、P、S限定量的理由。

C在钢中以间隙原子的形式存在，能非常有效地提高钢材强度，是最为经济的强化元素，为保证发明钢的强度达到设计要求，且体现低成本理念，C含量下限是0.10%；随着钢中碳含量增加，钢材的伸长率和冲击韧性下降，考虑到本发明钢主要用作冷弯成型的原材料，高延性是发明钢最重要的性能要求，同时，冷弯成型产品大多是闭口形状，需要采用高频焊接工艺成型，因此，还要兼顾钢材的焊接性，因而C含量不能太高，所以C含量上限是0.18%。

Si在钢中以固溶形态存在于铁素体或奥氏体中，显著提高钢的屈服强度，降低钢的塑性和韧性，不利于冷弯成型加工；在炼钢过程中用硅作为还原剂和脱氧剂的工艺成熟，成本低廉，所以Si含量上限是0.20%。

Mn固溶于铁素体和奥氏体中，扩大奥氏体区，降低钢冷却过程的相变点，提高钢的淬透性，可提高钢的屈服强度和抗拉强度，对延性无明显影响；Mn还与钢中的S形成较高熔点的MnS，避免在晶界上形成FeS薄膜，消除钢的热脆性，所以Mn含量下限为0.40%；但Mn含量过高时，给冷弯成型加工带来困难，导致冷弯成型产品具有较大的残余应力，甚至影响冷弯产品的尺寸精度，影响使用性能，且Mn含量过高还对焊接性能有不利影响，Mn含量上限为0.80%。

P是钢中的有害元素，增加钢的冷脆性，降低塑性，使焊接性能变差，使冷弯性能降低，因此要求钢中含磷量≤0.030%。

S也是钢中的有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延性和韧性，使钢材产生各向异性，对焊接性能也不利，S含量上限是0.025%。

本发明同时提供一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢的制造方法。采用转炉顶底吹炼，按碳素结构钢工艺进行轧制，其特征在于：出钢后吹氩处理时间≥5分钟，浇铸时钢水过热度≤30℃；粗轧出口温度≤1100℃，精轧终轧温度780～880℃，卷取温度550～650℃。

本发明具有如下优点：

1.本发明钢采用最为经济的强化元素C保证强度，减少了较为贵重合金元素Mn的使用量，体现了低成本理念。

2.通过冶炼、连铸工艺参数控制，保证发明钢具有良好的冷弯成型性能，冷弯产品不开裂，薄规格长条状冷弯产品不发生扭曲变形，冷弯产品尺寸精度高。

3.本发明钢的生产工艺具有良好的适应性，生产工艺简单，制造成本低廉。

4. 本发明钢的延性高，最适合制造较复杂断面的冷弯型钢产品。

具体实施方式

本发明钢实施例的制备工艺为：

表1 实施例的化学成分（质量分数，%）

	C	Si	Mn	P	S
						实施例1	0.107	0.17	0.79	0.023	0.017
实施例2	0.113	0.18	0.71	0.027	0.014
						实施例3	0.121	0.13	0.65	0.017	0.019
实施例4	0.133	0.17	0.67	0.021	0.024
						实施例5	0.145	0.14	0.61	0.011	0.012
实施例6	0.152	0.09	0.51	0.018	0.004
						实施例7	0.159	0.15	0.57	0.024	0.014
实施例8	0.165	0.06	0.47	0.015	0.013
						实施例9	0.171	0.11	0.45	0.021	0.017
实施例10	0.177	0.03	0.42	0.011	0.009

按照本发明钢成分要求冶炼，化学成分见表1。出钢后吹氩处理时间≥5分钟，具体如约7分钟，浇铸时钢水过热度≤30℃，具体如约19℃；铸坯加热后进行轧制，控制粗轧出口温度≤1100℃，具体如约1047℃，精轧终轧温度780～880℃，具体如约831℃，卷取温度550～650℃，具体如约617℃。

实施例的力学性能见表2。

表2 实施例的力学性能

本发明钢的制造工艺简单，成本低廉，在各钢铁企业均可实施；本发明钢的延性良好，最适合冷弯成型加工。

本发明钢不需要添加其它合金元素，采用最为经济的强化元素C保证强度，减少了较为贵重合金元素Mn的使用量。转炉冶炼后，通过吹氩进行炉外精炼，提高了发明钢的冶金质量，也没有过多地增加成本。发明钢具有良好的冷弯成型性能，冷弯产品不开裂，薄规格长条状冷弯产品不发生扭曲变形，冷弯产品尺寸精度高。

虽然以上通过实施例对本发明进行了较详细的说明，但不仅仅限于这些实施例，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以有更多等效的其他实施例，本发明的范围由权利要求书确定。

Claims

1.一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢的制造方法，该钢由下述重量百分比的成分组成：C：0.10～0.18，Si≤0.20，Mn：0.40～0.80，P≤0.030，S≤0.025，余量为Fe及不可避免的杂质，其特征在于：出钢后吹氩处理时间≥5分钟，浇铸时钢水过热度≤30℃；粗轧出口温度≤1100℃，精轧终轧温度780～880℃，卷取温度550～650℃。