CN110318006A - 一种冷轧耐候钢及其制备方法 - Google Patents

一种冷轧耐候钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷轧耐候钢及其制备方法，所述冷轧耐候钢包括以下重量百分比的化学成分：C：0.05～0.08％、Si：0.25～0.40％、Mn：0.25～0.40％、P：0.060～0.100％、S：≤0.020％、Als：0.008～0.030％、Ni：0.12～0.20％、Cu：0.25～0.40％、Cr：0.30～0.50％、N：≤0.0080％，其余为Fe和不可避免的杂质，通过合理的化学成分设计，不添加Ti、Nb、B等贵金属合金，通过对热轧、冷轧、连续退火、平整工艺的控制，获得表面质量良好冷轧耐候钢，其屈服强度≥350MPa、抗拉强度≥500MPa、A50延伸率≥30％，具有良好的耐大气腐蚀性能和焊接性能。

Description

一种冷轧耐候钢及其制备方法
技术领域
本发明属于钢铁制备技术领域，具体涉及一种冷轧耐候钢及其制备方法。
背景技术
耐大气腐蚀钢板又称为耐候钢，其应用较为广泛，主要用在铁路车厢、公路防护栏、桥梁结构用钢、船舶的集装箱等行业。耐候钢板不仅需要具有一定的耐腐蚀性能、还需要较高强度和较好的焊接性能。
由于结构需要热轧耐候钢板使用十分广泛，但随着社会发展，对于冷轧耐候钢板的需求也越来越多，目前的耐候钢板主要是靠添加大量的Mn、Si、Cu、Cr、Ni等元素来保证耐候性能，且这些元素的添加可以提高冷轧耐候钢板的强度，但是合金元素增加必然会影响焊接性能降低，组织发生异常等，生产工艺难控制等问题，因此钢板中需要添加Ti、Nb、B、V等贵重元素来改善钢板组织性能，以此合金元素的增加必然导致冷轧钢板的成本增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷轧耐候钢及其制备方法，通过合理的化学成分设计，不添加Ti、Nb、B等贵金属合金，通过对热轧、冷轧、连续退火、平整工艺的控制，获得表面质量良好冷轧耐候钢，其屈服强度≥350MPa、抗拉强度≥500MPa、A50延伸率≥30％，具有良好的耐大气腐蚀性能和焊接性能。
本发明采取的技术方案为：
一种冷轧耐候钢，所述冷轧耐候钢包括以下重量百分比的化学成分：C：0.05～0.08％、Si：0.25～0.40％、Mn：0.25～0.40％、P：0.060～0.100％、S：≤0.020％、Als：0.008～0.030％、Ni：0.12～0.20％、Cu：0.25～0.40％、Cr：0.30～0.50％、N：≤0.0080％，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，优选为包括以下重量百分比的化学成分：C：0.056～0.072％、Si：0.32～0.40％、Mn：0.33～0.36％、P：0.090～0.100％、S：≤0.010％、Als：0.008～0.012％、Ni：0.12～0.18％、Cu：0.26～0.36％、Cr：0.45～0.48％、N：≤0.0070％，其余为Fe和不可避免的杂质。
上述化学成分的作用及控制如下：
碳C：是钢种最经济的强化元素，主要通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度，然而随着碳含量的增加，钢板的强度得以增加，但是塑性却会明显降低。同时在合金钢中过高的碳含量会恶化钢的焊接性能，因此本发明控制C：0.05～0.08％，优选为0.056～0.072％。
硅Si：在钢中可以起到固溶强化的作用，在冶炼过程中可以作为还原剂和脱氧剂加入钢中，同时硅元素可以提高钢的淬透性和抗回火型，Si元素的增加可以降低钢板的整体耐腐蚀速率，与钢中的Cu、Cr配合可以有效的改善钢的耐候性能，提高耐大气腐蚀性能，但是过高的Si含量会降低钢的低温韧性和焊接性能，因此本发明控制Si：0.25～0.40％，优选为0.32～0.40％。
锰Mn：作为常用的脱硫、脱氧元素，可以防止因FeS而产生的热脆和焊接热裂纹，同时可以在铁素体和奥氏体中无限固溶，提高钢板强度，也降低钢板相变临界温度，细化珠光体体组织，提高韧性。但是Mn元素过多会使晶粒粗化，产生回火脆性，增大钢的过热敏感性，因此本发明控制Mn：0.25～0.40％，优选为0.33～0.36％。
磷P：可以提高钢板的耐大气腐蚀性能，但是P容易产生偏析，从而降低钢的塑性、低温韧性和焊接性能，因此本发明控制P：0.060～0.100％，优选为0.090～0.100％。
铜Cu：可以在基体与锈层之间形成Cu和P为主的阻挡层，其与基体牢固结合而对钢板具有良好的保护，此外Cu还可以抵消钢板中杂质元素S有害作用，对钢板的耐候性有着重要作用。但Cu添加过多，会引起“Cu脆”问题，因此本发明控制Cu：0.25～0.40％，优选为0.26～0.36％。
铬Cr：能够在钢板表面形成致密的氧化膜提高钢板的钝化能力，当Cr与Cu结合在一起，作用更为明显，综合考虑成本，因此本发明控制Cu：0.25～0.40％，优选为0.45～0.48％。
镍Ni：对钢板的固溶强化和提升淬透性有着作用。同时Ni可以细化铁素体晶粒，提高钢板的韧性，增加钢板的稳定性，提高钢板的耐蚀性，综合考虑成本，因此本发明控制Ni：0.12～0.20％，优选为0.12～0.18％。
所述冷轧耐候钢的金相组织为铁素体、珠光体和碳化物，晶粒度等级为10.0级,；屈服强度高于350MPa，抗拉强度高于500MPa，A50延伸率≥30％。
本发明还提供了所述的冷轧耐候钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、合金微调站、LF炉精炼、连铸、热轧、卷取、酸洗、冷连轧、连续退火、平整。
所述铁水预处理步骤中：要求前扒渣和后扒渣；铁水脱硫后目标硫含量小于0.015％。
所述转炉冶炼步骤中：加强挡渣操作；出钢需脱氧合金化。
所述合金微调站步骤中：进行钢包顶渣还原。
所述LF炉精炼步骤中：喂Ca前后进行弱搅拌，且搅拌时间不小于11min。
所述连铸步骤中：中包目标温度控制在液相线温度以上20～40℃，铸坯要及时检查，必要时进行清理。
所述热轧步骤中，铸坯出炉温度为1230～1260℃；终轧温度为860℃～900℃。
所述卷取温度为600℃～640℃，卷取温度过高或过低，会影响热轧板的力学性能和表面压氧情况；所述冷连轧总压下率为40％～60％。
进一步地，铸坯出炉温度优选为1248～1254℃；终轧温度优选为884℃～900℃；卷取温度优选为610℃～630℃。
所述连续退火步骤中，均热段温度为790～810℃，保温时间为80s～130s；过时效温度为350～390℃，保温时间为7min～10min。
进一步地，所述连续退火步骤中，均热段温度优选为800～810℃；过时效温度优选为360～370℃。
所述平整步骤中，平整延伸率为1.0％～1.5％。
本发明提供的冷轧耐候钢的成分中避免了添加Ti、Nb、B等贵重微合金元素，降低钢板冶炼成本，同时通过热轧、冷轧和退火和延伸工艺控制提高组织性能，可以获得表面质量良好耐候钢板，其屈服强度≥350MPa、抗拉强度≥500MPa、A50延伸率≥30％，具有良好的耐大气腐蚀性能和焊接性能。
附图说明
图1为实施例1中的冷轧耐候钢的金相组织图；
图2为实施例5中的冷轧耐候钢的金相组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
各实施例和比较例的冷轧耐候钢的化学成分及重量百分比如表1所示：
化学成分如表1所示：其余为不可避免的杂质和Fe
钢水连铸后，经过热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧、连续退火、平整制备，其主要工艺参数见表2。
表2生产工艺参数
各实施例和比较例的性能如表3所示。
表3各实施例力学性能
将上述各实施例和比较例进行耐腐蚀性能测试，并以Q235-A作为对比样，其化学成分见表4，耐腐蚀性能试验按TB/T2375执行，实验时间72h，耐腐蚀性能的测试结果见表5。
表4对比试样化学成分
表5耐腐蚀性能
类别 相对腐蚀速率％
实施例1 57
实施例2 50
实施例3 53
实施例4 58
实施例5 57
比较例1 83
比较例2 72
Q235-A 100
上述实例可以看出，本发明所生产的冷轧耐候钢板屈服强度大于350MPa，抗拉强度高于500MPa，断后伸长率≥30％，耐大气腐蚀性能≤60％，具有良好的耐大气腐蚀性能。
将上述各实施例和比较例得到的冷轧耐候钢进行焊接，并在焊缝处进行90°折弯，实施例1～5均未出现裂纹，而比较例1、2均有裂纹出现，说明本发明制备得到的冷轧耐候钢具有良好的焊接性能。
上述参照实施例对一种冷轧耐候钢及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷轧耐候钢，其特征在于，所述冷轧耐候钢包括以下重量百分比的化学成分：C：0.05～0.08％、Si：0.25～0.40％、Mn：0.25～0.40％、P：0.060～0.100％、S：≤0.020％、Als：0.008～0.030％、Ni：0.12～0.20％、Cu：0.25～0.40％、Cr：0.30～0.50％、N：≤0.0080％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的冷轧耐候钢，其特征在于，所述冷轧耐候钢包括以下重量百分比的化学成分：C：0.056～0.072％、Si：0.32～0.40％、Mn：0.33～0.36％、P：0.090～0.100％、S：≤0.010％、Als：0.008～0.012％、Ni：0.12～0.18％、Cu：0.26～0.36％、Cr：0.45～0.48％、N：≤0.0070％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的冷轧耐候钢，其特征在于，所述冷轧耐候钢的金相组织为铁素体、珠光体和碳化物。晶粒度等级为10.0级；屈服强度高于350MPa，抗拉强度高于500MPa，A50延伸率≥30％。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述的冷轧耐候钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、合金微调站、LF炉精炼、连铸、热轧、卷取、酸洗、冷连轧、连续退火、平整。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热轧步骤中，铸坯出炉温度为1230～1260℃；终轧温度为860℃～900℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述卷取温度为600℃～640℃；所述冷连轧总压下率为40％～60％。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，铸坯出炉温度为1248～1254℃；终轧温度为884℃～900℃；卷取温度为610℃～630℃。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述连续退火步骤中，均热段温度为790～810℃，保温时间为80s～130s；过时效温度为350～390℃，保温时间为7min～10min。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述连续退火步骤中，均热段温度为800～810℃；过时效温度为360～370℃。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述平整步骤中，平整延伸率为1.0％～1.5％。
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