CN111676429B - 一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢及其生产方法，涉及钢铁冶炼技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.15%，Si：0.15%～0.50%，Mn：0.80%～1.50%，P：0.008%～0.015%，S≤0.005%，Nb：0.010%～0.050%，Ti：0.010%～0.020%，Ni：0.25%～0.45%，Cr：0.40%～0.60%，Cu：0.25%～0.45%，Mo：0.10%～0.3%，Al：0.015%～0.050%。采用低碳成分设计，并以控轧控冷工艺交货，得到具有良好低温韧性的热轧耐候角钢产品，具有低碳当量和良好焊接性能及耐腐蚀性能。

Description

一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢及其生产方法。
背景技术
角钢的出现可以追溯到1870年，一种碳含量0.64％～0.9％、铬含量0.54％～0.68％、抗拉强度685MPa、弹性极限410MPa的钢，被应用于工程结构，建造了跨度158.5m的拱形桥梁。目前，普通角钢主要用于制做框架结构，例如高压输电的塔架、钢结构桥梁主梁两侧的框架、建筑工地上塔式起重机的立柱和臂杆、车间的立柱和梁等，小的地方如过节路边摆花盆造型的架子、窗户下挂空调太阳能的架子等。但是这种普通角钢的缺点也是十分明显的，需要轧后进行表面喷涂处理，既增加了加工成本，又污染环境，且耐蚀性又不良。
热轧耐候角钢具有不需要冷弯成型、免涂装、省时、环保低碳等特点，高强钢、钢管塔在输电线路杆塔中广泛应用。输电线路铁塔是输电用的塔状建筑物，它们的结构特点是各种塔型均属空间桁架结构，杆件主要由单根等边角钢或组合角钢组成，材料一般使用Q235和Q345两种，杆件间连接采用粗制螺栓，靠螺栓受剪力连接，整个塔由角钢、连接钢板和螺栓组成，个别部件如塔脚等由几块钢板焊接成一个组合件。
热轧耐候角钢对组织和成分的均匀性有严格的要求。耐候角钢以低碳锰(适量铬镍铜)设计为核心，以低硫、低有害气体含量和铸坯低中心偏析和无表面缺陷为目标。其中，加入铬镍铜等合金元素利于提高钢板的耐大气腐蚀性能，适量的微合金化元素利于保证低温冲击韧性，并且配合低碳设计来提高焊接和加工成型性能。在成分设计的基础上配以合适的轧制与不同强度的冷却，保证钢板具有稳定良好的综合力学性能、耐腐蚀性能及加工成型性能。专利CN107502835A公开了一种铁塔用高强高韧耐候角钢及其制备方法，以低碳锰(适量铬镍铜)设计辅以微合金化元素Nb/V/Ti-N复合强化为核心，但该耐候角钢-40℃低温冲击韧性在25-60J之间，没有达到-40℃低温冲击韧性在100-200J的水平，而且为富氮成分设计，容易产生皮下气泡，形成裂纹，容易导致铸坯收得率低。专利CN109487164A公开了一种铁塔用屈服强度为420MPa级热轧耐候角钢及其生产方法，以低碳锰(适量铬镍铜)设计辅以微合金化元素V-N强化为核心，其显示在0℃和室温下具有较好的冲击韧性，并没有数据表明在-20℃与-40℃具有良好的低温冲击韧性，仅表明该耐候角钢达到质量等级为B级，而且成分设计也为富氮成分设计，容易产生皮下气泡，形成裂纹，容易导致铸坯收得率低。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢及其生产方法，具有极良好的低温韧性。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05％～0.15％，Si：0.15％～0.50％，Mn：0.80％～1.50％，P：0.008％～0.015％，S≤0.005％，Nb：0.010％～0.050％，Ti：0.010％～0.020％，Ni：0.25％～0.45％，Cr：0.40％～0.60％，Cu：0.25％～0.45％，Mo：0.10％～0.3％，Al：0.015％～0.050％，余量为Fe和不可避免的杂质。
技术效果：本发明采用低碳成分设计，并以控轧控冷工艺交货，得到具有良好低温韧性的热轧耐候角钢产品，具有低的碳当量和良好的焊接性能及耐腐蚀性能。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05％～0.07％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.40％～1.50％，P：0.010％～0.011％，S≤0.002％，Nb：0.010％～0.020％，Ti：0.010％～0.020％，Ni：0.25％～0.30％，Cr：0.52％～0.60％，Cu：0.35％～0.45％，Mo：0.10％～0.3％，Al：0.035％～0.042％，余量为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.08％～0.09％，Si：0.30％～0.50％，Mn：1.25％～1.30％，P：0.010％～0.011％，S≤0.002％，Nb：0.015％～0.018％，Ti：0.013％～0.015％，Ni：0.28％～0.45％，Cr：0.40％～0.50％，Cu：0.25％～0.35％，Mo：0.10％～0.3％，Al：0.035％～0.042％，余量为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12％～0.15％，Si：0.25％～0.38％，Mn：0.80％～0.95％，P：0.010％～0.011％，S≤0.002％，Nb：0.022％～0.050％，Ti：0.013％～0.015％，Ni：0.32％～0.38％，Cr：0.43％～0.60％，Cu：0.28％～0.32％，Mo：0.10％～0.3％，Al：0.035％～0.042％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明的另一目的在于提供一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢的生产方法，采用控轧控冷工艺：
铸坯加热：铸坯入炉进行加热，奥氏体化温度为1200～1250℃；
一阶段轧制：粗轧温度为1050～1100℃，采用25MPa高压水除鳞，除鳞1～2道，确保氧化铁皮除净；
二阶段轧制：精轧温度为900～1000℃；随后层流冷却，返红温度为700～750℃，冷却速率1～10℃/s。
前所述的一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢的生产方法，产品组织为均匀的等轴多边形铁素体+珠光体+少量贝氏体，沿长度方向组织类型一致。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过轧制后调整冷却强度来获得不同的组织类型，经过一定强度冷却后，得到组织主要为等轴的多边形铁素体+珠光体，晶粒尺寸较细小且较为均匀；经过大的冷却强度后获得的组织主要为等轴的多边形铁素体+珠光体+少量的贝氏体，晶粒尺寸较细小且较为均匀，角钢沿长度方向组织类型基本一致；
(2)本发明通过采用简单的控轧与不同冷却强度的方法，来得到均匀细化的组织，头重尾部的组织也趋于均匀；
(3)本发明具有生产工艺稳定的优点，经过控制冷却后，力学性能得到进一步优化，尤其具有良好的耐腐蚀性能的同时具有优异的低温冲击韧性；
(4)本发明的控轧控冷工艺方法，利于改善成分以及组织的均匀性，强韧性得到良好匹配的同时可以实现耐腐蚀与良好的加工成型性，完全满足输电铁塔用热轧耐候角钢的要求，工艺简单易行，便于大量生产。
附图说明
图1为实施例1产品的金相组织形貌图。
具体实施方式
一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢及其生产方法，采用控轧控冷工艺，具体步骤为：
铸坯加热：铸坯入炉进行加热，奥氏体化温度为1240℃
一阶段轧制：粗轧温度为1080℃，采用25MPa高压水除鳞，除鳞1～2道，确保氧化铁皮除净；
二阶段轧制：精轧温度为945℃；随后层流冷却，返红温度为735℃，冷却速率7.5℃/s。
按上述工艺制备实施例1-实施例6产品，实施例1-实施例6产品化学成分及质量百分比见表1，产品力学性能测试结果见表2。
表1实施例1-实施例6的化学成分及质量百分比(wt％)
Figure BDA0002553980970000031
Figure BDA0002553980970000041
表2实施例1-实施例6产品的力学性能
Figure BDA0002553980970000042
由图1可知，实施例1产品控轧控冷后得到的金相组织为晶粒大小适中、匀分布的铁素体+珠光体+少量的贝氏体，利于满足强韧性匹配。由表2可知，实施例1-实施例6产品的力学性能均达到用户的要求，延伸率≥22％，0℃冲击性能均值大于200J，-20℃冲击性能均值大于180J，-40℃冲击性能均值大于120J。尤其是实施例3，具有优良的低温冲击韧性。综上，本发明采用的控轧控冷工艺方法简单易行，使材料的综合性能提高，从而得到了具有极良好低温韧性的热轧耐候角钢，完全满足输电铁塔用热轧耐候角钢的要求，便于大量生产。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.15%，Si：0.15%～0.50%，Mn：0.80%～1.50%，P：0.008%～0.015%，S≤0.005%，Nb：0.010%～0.022%，Ti：0.010%～0.020%，Ni：0.25%～0.45%，Cr：0.40%～0.60%，Cu：0.25%～0.45%，Mo：0.10%～0.3%，Al：0.015%～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；
采用控轧控冷工艺：
铸坯加热：铸坯入炉进行加热，奥氏体化温度为1200～1250℃；
一阶段轧制：粗轧温度为1050～1100℃，采用25MPa高压水除鳞，除鳞1～2道，确保氧化铁皮除净；
二阶段轧制：精轧温度为900～1000℃；随后层流冷却，返红温度为700～750℃，冷却速率1～10℃/s；
产品组织为均匀的等轴多边形铁素体+珠光体+少量贝氏体，沿长度方向组织类型一致。
2.根据权利要求1所述的一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.07%，Si：0.15%～0.30%，Mn：1.40%～1.50%，P：0.010%～0.011%，S≤0.002%，Nb：0.010%～0.020%，Ti：0.010%～0.020%，Ni：0.25%～0.30%，Cr：0.52%～0.60%，Cu：0.35%～0.45%，Mo：0.10%～0.3%，Al：0.035%～0.042%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种具有良好低温韧性的热轧耐候角钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.09%，Si：0.30%～0.50%，Mn：1.25%～1.30%，P：0.010%～0.011%，S≤0.002%，Nb：0.015%～0.018%，Ti：0.013%～0.015%，Ni：0.28%～0.45%，Cr：0.40%～0.50%，Cu：0.25%～0.35%，Mo：0.10%～0.3%，Al：0.035%～0.042%，余量为Fe和不可避免的杂质。
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