CN106435366A - 含铌钒厚规格耐候钢及其轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐候钢及其轧制方法，具体涉及含铌钒厚规格耐候钢及其轧制方法，属于钢铁技术领域。含铌钒厚规格耐候钢，化学成分重量百分比为：C：≤0.10％，Si：≤0.50％，Mn：≤1.00％，P：≤0.02％，S：≤0.008％，Nb：≤0.04％，V：≤0.09％，Cu：0.20％～0.55％，Cr：0.30％～1.25％，Ni：0.10％～0.65％，其余为Fe及不可避免的杂质；其中，所述含铌钒厚规格耐候钢的厚度≥16mm。本发明的含铌钒厚规格耐候钢韧性好，不添加Mo和Al元素，成分简单，成本低。

Description

含铌钒厚规格耐候钢及其轧制方法
技术领域
本发明涉及耐候钢及其轧制方法，具体涉及含铌钒厚规格耐候钢及其轧制方法，属于钢铁技术领域。
背景技术
耐候钢，又称耐大气腐蚀钢，是通过在普通钢中添加一定量的Cu、P、Cr、Ni等合金元素制成的一种低合金钢。耐候钢的特点是能够抵御自然大气条件下的腐蚀。
中国专利申请201310214275.0公开了一种高强度耐候钢，其化学成分为(重量百分比)：0.05％≤C≤0.06％，0.25％≤Cu≤0.35％，0.36％≤Si≤0.45％，0.80％≤Mn≤1.00％，0.055％≤Al≤0.065％，0.10％≤Ni≤0.19％，0.41％≤Cr≤0.50％，0.05％≤Mo≤0.15％，0.01％≤Ti≤0.02％，0.016％≤V≤0.030％，0.005％≤Nb≤0.010％，0.005％≤B≤0.008％，S≤0.010％，P≤0.025％，N≤0.005％，余量为Fe。其在传统耐候钢的成分中增加了Al、Mo、V、Nb、B等多种微合金元素进行复合合金化，降低了耐候钢中Cu、P含量，消除了Cu、P在耐候钢中引起的铜脆和磷脆危害，提高了钢的强度和耐候性能。需要Al、Mo、V、Nb、B等多种微合金元素进行复合合金化，成分较复杂，成本较高。
中国专利申请201010113848.7公开了一种耐候钢板，其成分的质量百分比为：C：0.02～0.10，Si：0.10～0.40，Mn：1.0～1.6，P：≤0.025，S：≤0.015，Cu：0.20～0.50，Cr：0.30～0.60，Ni：0.10～0.50，Mo：≤0.40，Nb：≤0.060，V：≤0.060，Ti：0.010～0.035，B：≤0.0030，Ca：≤0.0050，Al：0.015～0.050，其余为Fe和其他不可避免的杂质。其耐候钢板具有较高的强度和低温韧性，耐大气腐蚀性能优良，并具有较好的焊接性，但是其仍需要添加Al、Mo元素，成分复杂，成本高。
中国专利申请201610285086.6公开了一种800MPa级高强耐候钢板，及其生产方法，高强耐候钢板化学成分的重量百分比为C≤0.12％，Si≤0.40％，Mn：1.60～2.00％，P≤0.025％，S≤0.010％，Nb+V+Ti：0.10～0.40％，Mo:0.10～0.45％，Als：0.015～0.050％，N≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。其抗拉强度≥900MPa，屈服强度≥800MPa，延伸率≥18％，但是其仍需要添加Al、Mo元素，成分复杂，成本高。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种含铌钒厚规格耐候钢，该含铌钒厚规格耐候钢成分简单，韧性好。
为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案如下：
含铌钒厚规格耐候钢，其特征在于，所述耐候钢的化学成分重量百分比为：C：≤0.10％，Si：≤0.50％，Mn：≤1.00％，P：≤0.02％，S：≤0.008％，Nb：≤0.04％，V：≤0.09％，Cu：0.20％～0.55％，Cr：0.30％～1.25％，Ni：0.10％～0.65％，其余为Fe及不可避免的杂质；
其中，所述含铌钒厚规格耐候钢的厚度≥16mm。
优选的，钒的重量百分比为：0.07≤V≤0.09％。
优选的，铌的重量百分比为：0.02≤Nb≤0.04％。
进一步地，所述含铌钒厚规格耐候钢采用如下方法制备得到：
a.按照上述的化学成份冶炼钢坯；b.热轧；c.冷却；d.卷取；
其中，c步骤的冷却方法为双段层流冷却，间隔时间6～10秒。
优选的，所述b步骤中精轧开轧温度为950℃～1050℃，终轧温度为860℃～900℃；卷取步骤中的温度为580℃～640℃。
优选的，所述含铌钒厚规格耐候钢的厚度16～29mm，更优选的16～26mm。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种含铌钒厚规格耐候钢热轧方法，该方法轧制的厚规格钢组织均匀，韧性好。
为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案如下:
含铌钒厚规格耐候钢热轧方法包括如下步骤：
a.按照上述的化学成份冶炼钢坯；b.热轧；c.冷却；d.卷取；
其中，c步骤的冷却方法为双段层流冷却，间隔时间6～10秒；
制备得到的含铌钒厚规格耐候钢的厚度≥16mm。
优选的，所述b步骤中精轧开轧温度为950℃～1050℃，终轧温度为860℃～900℃；卷取步骤中的温度为580℃～640℃。
更优选的，所述b步骤中精轧开轧温度为985～1050℃，终轧温度为885℃～898℃；d.步骤中的温度为605℃～635℃。
更优选的，所述b步骤中精轧开轧温度为998～1048℃，终轧温度为885℃～898℃；d.步骤中的温度为605℃～635℃。
有益效果：本发明的含铌钒厚规格耐候钢韧性好，不添加Mo和Al元素，成分简单，成本低。
本发明的轧制工艺，通过控制冷却工艺，采用双段层流冷却，间隔时间6～10秒的冷却工艺，可有效提高厚规格耐候钢组织均匀性，从而进一步提高厚耐候钢的综合性能。能轧制16mm以上厚度的含铌钒厚规格耐候钢，具有轧制合格品率高、方法简单、生产成本低、产品综合性能优良等优点。
具体实施方式
本发明的含铌钒厚规格耐候钢，化学成分重量百分比为：C：≤0.10％，Si：≤0.50％，Mn：≤1.00％，P：≤0.02％，S：≤0.008％，Nb：≤0.04％，V：≤0.09％，Cu：0.20％～0.55％，Cr：0.30％～1.25％，Ni：0.10％～0.65％，其余为Fe及不可避免的杂质；
其中，所述含铌钒厚规格耐候钢的厚度≥16mm。
在热连轧机组轧制厚度≥16mm规格耐候钢时，由于受铸坯厚度限制，压缩比较小，组织细化较困难，层流冷却对厚规格厚度方向的组织均匀性控制更为困难，导致厚规格耐候钢低温冲击值低、力学性能低等。铌、钒可以起到细化晶粒的作用。
铌、钒对耐候钢主要有以下作用：
(1)阻止奥氏体晶粒粗化：随着加热温度的提高及保温时间的延长，奥氏体晶粒将愈趋粗大，而粗大的奥氏体对钢的加工性及细化铁素体不利。加入Nb、V可以阻止奥氏体晶粒长大，提高钢的粗化温度。这是由于它们的碳、氮化物弥散的小颗粒能对奥氏体晶界起固定作用，阻碍奥氏体晶界的迁移，亦即阻止了奥氏体晶粒长大。
(2)细化铁素体晶粒：随着轧制的进行，温度逐渐降低，Nb、V的碳、氮化物在奥氏体中的溶度积减小，加之形变诱导析出的作用，其碳、氮化物在奥氏体向铁素体转变之前弥散析出，成为铁素体的形核剂，使铁素体在较小的过冷度下大量形成，不易长大，从而细化了铁素体晶粒。
(3)提高奥氏体再结晶温度：Nb、V及碳、氮化物在奥氏体中的溶解度较大，温度较低时，奥氏体为过饱和固溶体，此时变形会诱导过饱和奥氏体发生沉淀；这些细小的沉淀物较多的分布于变形的奥氏体晶界或亚晶附近，抑制了晶界迁移而对再结晶具有显著的延迟效果。提高奥氏体再结晶温度，可扩大未再结晶区，这对在未再结晶区控轧非常有用。
(4)改善钢的焊接性能：钢在使用过程中,焊接接头是其薄弱环节，特别是热影响区最易破坏。在钢中添加微量的Nb、V，一方面，可在减少碳当量的同时提高强度，从而提高钢的焊接性能；另一方面，将不纯物质如氧、氮、硫等固定起来，从而改善钢的可焊性；其次,由于其微观质点在高温下的未溶解性，可阻止热影响区晶粒的粗化，提高热影响区的韧性，从而改善钢的焊接性能。
优选的，钒的重量百分比为：0.07≤V≤0.09％。
优选的，铌的重量百分比为：0.02≤Nb≤0.04％。
进一步地，所述含铌钒厚规格耐候钢采用如下方法制备得到：
a.按照上述的化学成份冶炼钢坯；b.热轧；c.冷却；d.卷取；
其中，c步骤的冷却方法为双段层流冷却，间隔时间6～10秒。
在热连轧机组轧制厚度≥16mm规格耐候钢时，由于受铸坯厚度限制，压缩比较小，组织细化较困难，层流冷却对厚规格厚度方向的组织均匀性控制更为困难，导致厚规格耐候钢低温冲击值低、力学性能低等。铌、钒可以起到细化晶粒的作用。但是，厚度方向的组织差异仍较大，本发明进一步研究冷却工艺，采用双段层流冷却，间隔时间6～10秒的冷却工艺，可提高厚规格耐候钢组织均匀性，从而进一步提高厚耐候钢的综合性能。
温度太低，轧制节奏太慢，生产效率低，温度太高，轧制过程冷却速度太快，组织不均匀，影响低温冲击性能，成品综合性能差。因此b步骤中精轧开轧温度优选950℃～1050℃，终轧温度优选860℃～900℃；温度太低，V的析出强化作用减弱，力学性能差。温度太高，成品晶粒粗大，强度低，低温冲击性能差，因此卷取步骤中的温度优选58℃～640℃。
优选的，所述含铌钒厚规格耐候钢的厚度16～29mm，更优选的16～26mm。
本发明的含铌钒厚规格耐候钢热轧方法包括如下步骤：
a.按照上述的化学成份冶炼钢坯；b.热轧；c.冷却；d.卷取；
其中，c步骤的冷却方法为双段层流冷却，间隔时间6～10秒；
制备得到的含铌钒厚规格耐候钢的厚度≥16mm。
优选的，所述b步骤中精轧开轧温度为950℃～1050℃，终轧温度为860℃～900℃；卷取步骤中的温度为580℃～640℃。
更优选的，所述b步骤中精轧开轧温度为985～1050℃，终轧温度为885℃～898℃；d.步骤中的温度为605℃～635℃。
更优选的，所述b步骤中精轧开轧温度为998～1048℃，终轧温度为885℃～898℃；d.步骤中的温度为605℃～635℃。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例是在攀钢2050热轧机组上轧制的。其生产过程为：钢坯→热轧→层流冷却→卷取，钢坯的化学成分重量百分比为：C：0.06％，Si：0.32％，Mn：0.80％，P：0.012％，S：0.004％，Nb：0.025％，V：0.06％，Cr：0.36％，Ni：0.13％，Cu：0.23％。热轧步骤中精轧开轧温度为950℃，热轧步骤中终轧温度为861℃；冷却步骤中双段冷却间隔时间6秒；卷取步骤中的温度为582℃。
本方法生产的含铌钒厚规格耐候钢力学性能Rel：468MPa，Rm：542MPa，A％：33％；低温冲击性能(-40℃)：196J。
实施例2
本实例是在攀钢2050热轧机组上轧制的。其生产过程为：钢坯→热轧→层流冷却→卷取，钢坯的化学成分重量百分比为：C：0.07％，Si：0.41％，Mn：0.89％，P：0.013％，S：0.005％，Nb：0.033％，V：0.07％，Cr：0.35％，Ni：0.14％，Cu：0.25％。热轧步骤中精轧开轧温度为998℃，热轧步骤中终轧温度为885℃；冷却步骤中双段冷却间隔时间8秒；卷取步骤中的温度为600℃。
本方法生产的含铌钒厚规格耐候钢力学性能Rel：485MPa，Rm：557MPa，A％：32％；低温冲击性能(-40℃)：179J。
实施例3
本实例是在攀钢2050热轧机组上轧制的。其生产过程为：钢坯→热轧→层流冷却→卷取，钢坯的化学成分重量百分比为：C：0.09％，Si：0.48％，Mn：0.98％，P：0.015％，S：0.008％，Nb：0.040％，V：0.09％，Cr：0.36％，Ni：0.13％，Cu：0.24％。热轧步骤中精轧开轧温度为1048℃，热轧步骤中终轧温度为898℃；冷却步骤中双段冷却间隔时间10秒；卷取步骤中的温度为635℃。
本方法生产的含铌钒厚规格耐候钢力学性能Rel：496MPa，Rm：575MPa，A％：30％；低温冲击性能(-40℃)：162J。
对比例1
本对比例是在攀钢2050热轧机组上轧制的。其生产过程为：钢坯→热轧→层流冷却→卷取，钢坯的化学成分重量百分比为：C：0.06％，Si：0.32％，Mn：0.80％，P：0.012％，S：0.004％，Nb：0.025％，V：0.06％，Cr：0.36％，Ni：0.13％，Cu：0.23％。热轧步骤中精轧开轧温度为950℃，热轧步骤中终轧温度为861℃；冷却方法采用201310214275.0的冷却方法：层流水冷却，进口温度810℃，冷却速度20℃/s，卷取步骤中的温度为582℃。
测量得到的含铌钒厚规格耐候钢力学性能：Rel：446MPa，Rm：527MPa，A％：18％；低温冲击性能(-40℃)：45J。
由实施例1—3的结果可以看出，本发明不添加Mo和Al元素，耐候钢的综合性能仍然较好，尤其是低温韧性非常好。此外，由实施例1与对比例1的比较可以看出，采用本发明的冷却工艺，得到的耐候钢综合性能大大提升。

Claims (10)

1.含铌钒厚规格耐候钢，其特征在于，所述耐候钢的化学成分重量百分比为：C：≤0.10％，Si：≤0.50％，Mn：≤1.00％，P：≤0.02％，S：≤0.008％，Nb：≤0.04％，V：≤0.09％，Cu：0.20％～0.55％，Cr：0.30％～1.25％，Ni：0.10％～0.65％，其余为Fe及不可避免的杂质；
其中，所述含铌钒厚规格耐候钢的厚度≥16mm。
2.根据权利要求1所述的含铌钒厚规格耐候钢，其特征在于，所述钒的重量百分比为：0.07≤V≤0.09％。
3.根据权利要求1或2所述的含铌钒厚规格耐候钢，其特征在于，所述铌的重量百分比为：0.02≤Nb≤0.04％。
4.根据权利要求1—3任一项所述的含铌钒厚规格耐候钢，其特征在于，所述含铌钒厚规格耐候钢采用如下方法制备得到：
a.按照权1—3任一项所述的化学成份冶炼钢坯；b.热轧；c.冷却；d.卷取；
其中，c步骤的冷却方法为双段层流冷却，间隔时间6～10秒。
5.根据权利要求4所述的含铌钒厚规格耐候钢，其特征在于，所述b步骤中精轧开轧温度为950℃～1050℃，终轧温度为860℃～900℃；卷取步骤中的温度为580℃～640℃。
6.根据权利要求1～4任一项所述的含铌钒厚规格耐候钢，其特征在于，所述含铌钒厚规格耐候钢的厚度16～29mm，优选16～26mm。
7.含铌钒厚规格耐候钢热轧方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
a.按照权1—3任一项所述的化学成份冶炼钢坯；b.热轧；c.冷却；d.卷取；
其中，c步骤的冷却方法为双段层流冷却，间隔时间6～10秒；
制备得到的含铌钒厚规格耐候钢的厚度≥16mm。
8.根据权利要求7所述的含铌钒厚规格耐候钢热轧方法，其特征在于，所述b步骤中精轧开轧温度为950℃～1050℃，终轧温度为880℃～920℃；d.步骤中的温度为600℃～660℃。
9.根据权利要求7所述的含铌钒厚规格耐候钢热轧方法，其特征在于，所述b步骤中精轧开轧温度为985～1050℃，终轧温度为885℃～898℃；d.步骤中的温度为605℃～635℃。
10.根据权利要求7所述的含铌钒厚规格耐候钢热轧方法，其特征在于，所述b步骤中精轧开轧温度为998～1048℃，终轧温度为885℃～898℃；d.步骤中的温度为605℃～635℃。
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