CN110229948A - 一种Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带及其生产方法 - Google Patents

一种Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带及其生产方法，所述钢带的化学成分以重量百分比计为，[C]：0.052～0.065Wt%；[Si]：0.25～0.38Wt%；[Mn]：0.35～0.50Wt%；[P]：0.080～0.095Wt%；[S]：≤0.0070Wt%；[Als]：0.029～0.040Wt%；[Cu]：0.29～0.35Wt%；[Cr]：0.41～0.46Wt%；[Ni]：0.17～0.23Wt%；其余为Fe和Ca、Cr等不可避免的微量元素。其生产方法依次包括热轧钢带闪光焊接、酸洗冷连轧、罩式炉退火、平整和检验包装入库工序。本发明以Cu、P、Cr、Ni类热轧耐大气腐蚀钢带为原料，通过酸洗浓度控制、冷轧压下率合理分配及罩式炉退火工艺调整，获得了屈服强度≥310MPa，抗拉强度≥440MPa，断后伸长率≥26%，板材屈强比≤0.75的Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带。该钢带机械性能优异，可以满足铁道车辆制造领域的使用。

Description

一种Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带及其生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，涉及一种Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带及其生产方法，特别涉及一种采用闪光焊机焊接工艺、酸洗冷连轧机组轧制工艺和罩式炉退火工艺生产的Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带及该钢带的生产方法。
背景技术
冷轧耐大气腐蚀钢带主要用于铁路客货车辆制造，随着铁路集装箱、货车、棚车、客车等广泛应用，冷轧耐大气腐蚀钢在铁路系统呈现出巨大的应用潜力。由于其材料强度高、板带厚度薄，适用于制造铁路车辆用板及其他冲压件，不仅节约了车辆制造成本，还可减轻车辆自重，使运输能耗降低10%以上。
Cu、P、Cr、Ni类耐大气腐蚀钢利用Cu、P、Cr、Ni元素的电化学去极化作用，在锈层和基体之间形成一层致密的非晶态尖晶石型氧化物层，阻碍了大气中氧和水向钢铁基体渗入，减缓了锈蚀向材料纵深发展，提高了材料的耐大气腐蚀能力。
目前Cu、P、Cr、Ni类耐大气腐蚀钢冷连轧工艺一般采用激光焊机焊接，连续退火工艺生产。但该工艺生产的钢带存在焊缝质量不良及塑性指标差的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的激光焊接及连续退火工艺生产的Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带焊缝质量不良，塑性指标差的缺陷，提供一种Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带。
本发明的另一目的是提供上述Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带的生产方法。
本发明提供的一种Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带，其化学成分以重量百分比计为，[C]：0.052～0.065Wt%；[Si]：0.25～0.38Wt%；[Mn]：0.35～0.50Wt%；[P]：0.080～0.095Wt%；[S]：≤0.0070Wt%；[Als]：0.029～0.040Wt%；[Cu]：0.29～0.35Wt%；[Cr]：0.41～0.46Wt%；[Ni]：0.17～0.23Wt%；其余为Fe和Ca、Cr等不可避免的微量元素。
上述Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带的屈服强度≥310MPa，抗拉强度≥440MPa，断后伸长率≥26%，板材屈强比≤0.75。
本发明提供的一种Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带的生产方法，依次包括Cu、P、Cr、Ni类热轧耐大气腐蚀钢带闪光焊接工序、酸洗冷连轧工序、罩式炉退火工序、平整工序和检验包装入库工序；
其中，闪光焊接工序中：焊接模式为滴油＋退火模式，闪光时间13～14s，顶锻长度3.8～4.0mm，顶锻力710KN，顶锻时间0.5s，电压等级4档，退火时间20～22s；
酸洗冷连轧工序种：采用五机架UCM冷连轧机组进行冷连轧，其中，1#酸循环罐浓度控制在60～68g/L，2#酸循环罐浓度控制在110～120g/L，3#酸循环罐浓度控制在122～130g/L,酸洗温度80～85℃，酸洗速度45～50m/min；冷轧总压下率50.0～60.0%，第一机架压下率13.0～16.0%，第二机架压下率14.0～16.5%，第三机架压下率11.5～14.0%，第四机架压下率10.0～11.5%，第五机架压下率1.5～2.0%；
罩式炉退火工序中：退火冷点温度≥640.0℃，冷热点温差≤20.0℃，均热时间≥12.0h，温度小于550.0℃时，采用风冷全速冷却，温度小于380.0℃，采用水冷全速冷却，出炉温度≤50.0℃。
作为本发明技术方案的进一步优选，上述平整工序中：延伸率设定为1.60～1.71%，平整液电导率15.2～15.5mS/cm。
本发明的有益效果是：
1、本发明以Cu、P、Cr、Ni类热轧耐大气腐蚀钢带为原料，通过酸洗浓度控制、冷轧压下率合理分配及罩式炉退火工艺调整，实现了Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带的生产，获得了屈服强度≥310MPa，抗拉强度≥440MPa，断后伸长率≥26%，板材屈强比≤0.75的Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带。该钢带机械性能优异，其强度高、耐腐蚀性好，低屈强比及加工性能良好的特点，使其能够满足铁道车辆制造领域的使用。
2、本发明采用五机架UCM冷连轧机组进行冷轧轧制，其中原料焊接采用闪光焊接工序，相比于激光焊接及常规冷轧生产方法，具有生产周期短、生产成本低的工艺优点，大幅提升了生产效率，同时解决了焊缝质量不良问题。
3、本发明采用罩式退火炉进行冷轧后的热处理，退火升温速率均匀，冷热点温差小，均热时间延长至12h以上，冷轧成品塑性好、力学性能波动小、屈强比低、显微组织均匀、加工性能好。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带及其生产方法进行详细说明。
各实施例中Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带为440MPa级冷轧耐大气腐蚀钢带。其生产工艺如前所述，此处不再赘述，以下仅给出生产工艺的具体参数。
实施例1
冷轧钢带成分：
[C]：0.052Wt%；[Si]：0.33Wt%；[Mn]：0.50Wt%；[P]：0.080Wt%；[S]：0.0070Wt%；[Als]：0.029Wt%；[Cu]：0.29Wt%；[Cr]：0.45Wt%；[Ni]：0.23Wt%；其余为Fe和Ca、Cr等不可避免的微量元素。
闪光焊接工序：
焊接模式为滴油＋退火模式，闪光时间13.0s，顶锻长度3.9mm，顶锻力710KN，顶锻时间0.5s，电压等级4档，退火时间20s。
酸洗冷连轧工序：
1#酸循环罐浓度控制在66g/L，2#酸循环罐浓度控制在120g/L，3#酸循环罐浓度控制在127g/L，酸洗温度84℃，酸洗速度50m/min；冷轧总压下率56.0%，第一机架压下率15.0%，第二机架压下率15.5%，第三机架压下率13.0%，第四机架压下率11.0%，第五机架压下率1.5%。
退火及平整工序：
退火冷热点温度643.5/655.6℃，冷热点温差12.1℃，均热时间12.4h，温度小于550.0℃时，采用风冷全速冷却，温度小于380.0℃，采用水冷全速冷却，出炉温度50.0℃；实际延伸率为1.61%，平整液电导率为15.2mS/cm，最终产品规格2.2*1250mm。同规格的现有Cu、P、Cr、Ni类热轧耐大气腐蚀钢带、现有Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带与本实施例制备的Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带的机械性能比较如下表1所示。
表1 实施例1中Cu、P、Cr、Ni类热、冷轧耐大气腐蚀钢带的机械性能比较
实施例2
冷轧钢带成分：
[C]：0.065Wt%；[Si]：0.38Wt%；[Mn]：0.35Wt%；[P]：0.090Wt%；[S]：0.0033Wt%；[Als]：0.035Wt%；[Cu]：0.35Wt%；[Cr]：0.41Wt%；[Ni]：0.19Wt%；其余为Fe和Ca、Cr等不可避免的微量元素。
闪光焊接工序：
焊接模式为滴油＋退火模式，闪光时间14.0s，顶锻长度3.8mm，顶锻力710KN，顶锻时间0.5s，电压等级4档，退火时间21s。
酸洗冷连轧工序：
1#酸循环罐浓度控制在60g/L，2#酸循环罐浓度控制在116g/L，3#酸循环罐浓度控制在122g/L,酸洗温度80℃，酸洗速度47m/min；冷轧总压下率60.0%，第一机架压下率16.0%，第二机架压下率16.5%，第三机架压下率14.0%，第四机架压下率11.5%，第五机架压下率2.0%。
退火及平整工序：
退火冷热点温度646.7/656.7℃，冷热点温差10.0℃，均热时间12.1h，温度小于550.0℃时，采用风冷全速冷却，温度小于380.0℃，采用水冷全速冷却，出炉温度45.3℃；实际延伸率为1.60%，平整液电导率为15.3mS/cm，最终产品规格2.0*1250mm。同规格的现有Cu、P、Cr、Ni类热轧耐大气腐蚀钢带、现有Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带与本实施例制备的Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带的机械性能比较如下表2所示。
表2 实施例2中Cu、P、Cr、Ni类热、冷轧耐大气腐蚀钢带的机械性能比较
实施例3
冷轧钢带成分：
[C]：0.061Wt%；[Si]：0.25Wt%；[Mn]：0.39Wt%；[P]：0.095Wt%；[S]：0.0053Wt%；[Als]：0.040Wt%；[Cu]：0.30Wt%；[Cr]：0.46Wt%；[Ni]：0.17Wt%；其余为Fe和Ca、Cr等不可避免的微量元素。
闪光焊接工序：
焊接模式为滴油＋退火模式，闪光时间13.6s，顶锻长度4.0mm，顶锻力710KN，顶锻时间0.5s，电压等级4档，退火时间22s。
酸洗冷连轧工序：
1#酸循环罐浓度控制在68g/L，2#酸循环罐浓度控制在110g/L，3#酸循环罐浓度控制在130g/L,酸洗温度85℃，酸洗速度45m/min；冷轧总压下率50.0%，第一机架压下率13.0%，第二机架压下率14.0%，第三机架压下率11.5%，第四机架压下率10.0%，第五机架压下率1.5%。
退火及平整工序：
退火冷热点温度642.6/655.7℃，冷热点温差13.1℃，均热时间12.0h，温度小于550.0℃时，采用风冷全速冷却，温度小于380.0℃，采用水冷全速冷却，出炉温度48.2℃；实际延伸率为1.71%，平整液电导率为15.5mS/cm，最终产品规格2.50*1250mm。同规格的现有Cu、P、Cr、Ni类热轧耐大气腐蚀钢带、现有Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带与本实施例制备的Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带的机械性能比较如下表3所示。
表3 实施例3中Cu、P、Cr、Ni类热、冷轧耐大气腐蚀钢带的机械性能比较
从表1-3中数据可以看出，本发明冷轧钢带与现有热轧钢带相比，其板材屈强比明显低于热轧钢带，现有热轧钢带无法满足板材屈强比≤0.75的标准要求，本发明冷轧钢带满足标准要求。对比本发明冷轧钢带与现有冷轧钢带机械性能参数可以看出，本发明冷轧钢带断后伸长率高于现有冷轧钢带，其板材塑性相比较更为优异。

Claims (4)

1.一种Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带，其特征在于，该钢带的化学成分以重量百分比计为，[C]：0.052～0.065Wt%；[Si]：0.25～0.38Wt%；[Mn]：0.35～0.50Wt%；[P]：0.080～0.095Wt%；[S]：≤0.0070Wt%；[Als]：0.029～0.040Wt%；[Cu]：0.29～0.35Wt%；[Cr]：0.41～0.46Wt%；[Ni]：0.17～0.23Wt%；其余为Fe和Ca、Cr等不可避免的微量元素。
2.根据权利要求1所述的一种Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带，其特征在于，所述钢带的屈服强度≥310MPa，抗拉强度≥440MPa，断后伸长率≥26%，板材屈强比≤0.75。
3.根据权利要求1或2所述的一种Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带的生产方法，其特征在于，所述钢带采用闪光焊接、酸洗冷连轧和罩式炉工艺制备而成，其生产方法依次包括Cu、P、Cr、Ni类热轧耐大气腐蚀钢带闪光焊接工序、酸洗冷连轧工序、罩式炉退火工序、平整工序和检验包装入库工序；
所述闪光焊接工序中：焊接模式为滴油＋退火模式，闪光时间13～14s，顶锻长度3.8～4.0mm，顶锻力710KN，顶锻时间0.5s，电压等级4档，退火时间20～22s；
所述酸洗冷连轧工序中：采用五机架UCM冷连轧机组进行冷连轧，其中，1#酸循环罐浓度控制在60～68g/L，2#酸循环罐浓度控制在110～120g/L，3#酸循环罐浓度控制在122～130g/L,酸洗温度80～85℃，酸洗速度45～50m/min；冷轧总压下率50.0～60.0%，第一机架压下率13.0～16.0%，第二机架压下率14.0～16.5%，第三机架压下率11.5～14.0%，第四机架压下率10.0～11.5%，第五机架压下率1.5～2.0%；
所述罩式炉退火工序中：退火冷点温度≥640.0℃，冷热点温差≤20.0℃，均热时间≥12.0h，温度小于550.0℃时，采用风冷全速冷却，温度小于380.0℃，采用水冷全速冷却，出炉温度≤50.0℃。
4.根据权利要求3所述的一种Cu、P、Cr、Ni类冷轧耐大气腐蚀钢带的生产方法，其特征在于，所述平整工序中：延伸率设定为1.60～1.71%，平整液电导率15.2～15.5mS/cm。
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