CN114318155A

CN114318155A - 一种含铬astm a36钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN114318155A
Application number: CN202210004324.7A
Authority: CN
Inventors: 付中原; 郑磊; 关秀格; 陈科晓; 申维纳; 任新凯; 李占强; 左帅; 张学慧
Original assignee: Hebei Puyang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Hebei Puyang Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-01-05
Filing date: 2022-01-05
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明提供了一种含铬ASTM A36钢板及其生产方法，涉及碳素钢加工技术领域。本发明的ASTM A36钢板中化学组分的重量百分比为：C：0.07‑0.10％、Si：0.10‑0.20％、Mn：0.60‑0.90％、P：≤0.030％、S：≤0.010％、Als：0.010‑0.030％、Cr：0.30‑0.40％、Ti：0.010‑0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明的ASTM A36钢板具有良好的强度、塑性、常温韧性和成型性，可应用于对成型性有较高要求的环境。

Description

一种含铬ASTM A36钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及碳素钢加工技术领域，尤其涉及一种含铬ASTM A36中厚钢板及其生产方法。

背景技术

ASTM A36属于ASTM美国材料实验协会标准下碳素结构钢，主要适用于桥梁和建筑用焊接结构，以及一般用途的结构钢品质的碳素钢板。在长期出口钢板中占据较大比例。为满足部分客户的要求，国内ASTM A36普遍采用钢中加入≥0.30％的Cr元素，由于Cr元素的添加，导致钢板淬透性和淬硬性提高，强度提高，塑韧性降低，同时ASTM A36标准对冷弯检验较为宽松，所以导致普通ASTM A36钢板冷成型性较差，特别是折弯过程易发生开裂。

因此，通过合理的合金元素配比，以低碳中锰思路消除铬元素的有害作用，使得钢板具有优异的冷折弯性能，可满足室温环境下折弯加工，实验室冷弯可保证40mm试样宽度下r＝0a合格。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种含铬ASTM A36钢板及其生产方法，该方法制备的钢板具有优异的冷成型性，可满足室温环境下直角折弯加工。

本发明提供了一种含铬ASTM A36钢板，所述钢板的厚度为6-12mm，包括以下重量百分数的化学组分：

C：0.07-0.10％、Si：0.10-0.20％、Mn：0.60-0.90％、P：≤0.030％、S：≤0.010％、Als：0.010-0.030％、Cr：0.30-0.40％、Ti：0.010-0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明还提供了一种上述含铬ASTM A36钢板的生产方法，包括如下步骤：

(1)将上述化学成分的钢水进行冶炼，并将冶炼后的钢水浇注成180mm厚的板坯；

(2)将板坯切割后进行加热处理；

(3)对加热处理的板坯进行轧制，并将轧后钢板进行空冷。

优选的，步骤(1)是在冶炼前向转炉中加入Cr-Fe，利用吹炼时转炉温度融化Cr-Fe，冶炼过程中进行全程吹氩，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe以及其他成分，得到所述钢水。

优选的，步骤(1)所述钢水在浇注时采用氩气进行保护浇注。

优选的，步骤(2)所述加热处理的温度为1150～1250℃，加热时间为108-144min。

优选的，步骤(3)所述轧制工序中开轧温度为1060～1140℃，轧制道次为10道，快速轧制，无待温过程，终轧温度≥800℃，轧后在空气中进行自然冷却。

本发明的含铬ASTM A36钢板中含有以下化学成分：

碳：是廉价的固溶强化元素，但碳元素提高在提高强度的同时，塑性和韧性均会降低，同时碳的提高对焊接性能不利，由于为满足客户对合金要求钢中需加入≥0.30％的Cr元素，为平衡钢板的淬透性、淬硬性已经碳当量，因此我们将其限定在0.07～0.10％。

硅：是有效的钢液脱氧元素，作用为预脱氧并防止气泡等缺陷的产生，如果硅含量低于0.20％，则有可能产生气泡缺陷，但是硅含量过高会导致钢板在轧制过程生产硅橄榄石附着在钢板表面，导致除鳞不尽，钢板表面易产生氧化铁皮压入等缺陷。由于钢中加入大量的铝块和钛铁，而铝和钛是相比硅更强的脱氧元素，可代替硅元素避免气泡的产生，所以，将其含量限定在0.10～0.20之间

锰：锰是提高强度和韧性的有效元素。但是锰含量过高会增加碳当量和焊接裂纹敏感性指数，导致不利于焊接及成型组织的产生，因此，设定其含量限定在0.60～0.90％。

磷：磷是钢中有害元素之一，特别对冷塑性冷成型性能危害最大，最大设定其含量上限为0.030％。

硫：硫是钢中有害元素之一，通常在钢中以硫化锰夹杂的形式存在，恶化钢的韧性并造成性能的各向异性。所以，将钢中硫含量控制在0.010％以下。

铝：一方面铝是强脱氧元素，可以有效的控制钢中的氧含量；另一方面，铝也是细化晶粒元素，有利于韧性的提高，但是过多的铝会导致氧化铝夹杂的产生，不利于浇注和性能的提高，所以将铝含量限定在0.010～0.030％之间。

钛：钛作为细化晶粒元素，在一定范围内可以提高钢的强韧性，并有助于焊接热影响区性能的保障，但加入过量的钛会生成氮化钛大颗粒夹杂影响韧性，因此将钛含量限定在0.010～0.020％。

铬：在结构钢中，铬能显著提高强度、硬度，但同时降低塑性和韧性，同时铬的提高对焊接性能不利，为满足客户对合金含量的要求，因此将铬含量限定在0.30～0.40％。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用本方法生产的ASTM A36钢板在满足Cr≥0.30％的前提下，具有优良的强度、塑性、韧性和成型性，可满足冷弯实验40mm试样d＝0a合格，具有较好的冷塑性，可应用于常规结构及各类机械制造折弯加工领域。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的含铬ASTM A36钢板的金相结构图；

图2为本发明实施例1制备的含铬ASTM A36钢板折弯检验示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明提供的含铬ASTM A36钢板的生产方法进行进一步说明。

实施例1

一种含铬ASTM A36钢板的生产方法，步骤如下：

(1)在冶炼前向转炉加入Cr-Fe，出钢后在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe以及其他成分进行冶炼得到以下成分的钢水：

C 0.09％、Si 0.16％、Mn 0.67％、P 0.021％、S 0.006％、Als 0.018％、Ti0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质。

然后将钢水采用氩气保护浇注的方法浇注成180mm厚的板坯，冶炼过程中，转炉全程吹氩，一次拉碳；

(2)将步骤(1)制备的板坯进行切割，然后进炉1200℃加热处理125min；

(3)对加热处理的板坯进行轧制，其中开轧温度为1120℃，轧制道次为10道，终轧温度为812℃，并将轧后钢板进行空冷，获得厚度为6mm的含铬ASTM A36钢板。

实施例2

一种含铬ASTM A36钢板的生产方法，步骤如下：

(1)在冶炼前向转炉加入Cr-Fe，出钢后在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe以及其他成分进行冶炼得到以下成分的钢水：C 0.07％、Si0.16％、Mn 0.82％、P0.025％、S 0.008％、Als 0.018％、Ti 0.018％，其余为Fe及不可避免的杂质；

(2)将步骤(1)制备的板坯进行切割，然后进炉1180℃加热处理144min。

(3)对加热处理的板坯进行轧制，其中开轧温度为1080℃，轧制道次为10道，终轧温度为820℃，并将轧后钢板进行空冷，获得厚度为9.75mm的含铬ASTM A36钢板。

实施例3

一种含铬ASTM A36钢板的生产方法，步骤如下：

(1)在冶炼前向转炉加入Cr-Fe，出钢后在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe以及其他成分进行冶炼得到以下成分的钢水：C 0.08％、Si 0.18％、Mn 0.86％、P0.018％、S 0.004％、Als 0.026％、Ti 0.016％，其余为Fe及不可避免的杂质；

(2)将步骤(1)制备的板坯进行切割，然后进炉1190℃加热处理126min。

(3)对加热处理的板坯进行轧制，其中开轧温度为1072℃，轧制道次为10道，终轧温度为840℃，并将轧后钢板进行空冷，获得厚度为12mm的含铬ASTM A36钢板。

实施例1～3含铬ASTM A36钢板化学成分如表1所示：

表1

化学成分	C％	Si％	Mn％	P％	S％	Als％	Ti％	Cr％
									实施例1	0.09	0.16	0.67	0.021	0.006	0.018	0.020	0.33
实施例2	0.07	0.16	0.82	0.025	0.008	0.018	0.018	0.35
									实施例3	0.08	0.18	0.86	0.018	0.004	0.026	0.016	0.36

将实施例1～3制备的含铬ASTM A36钢板分别进行力学性能测试，测试方法如下：

(1)按照GB/T 2975-2018《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》规范进行冷弯试样的制备，冷弯试样样坯取自钢板宽度1/4处，保留上下两个原始轧制面；

(2)GB/T 232-2010《金属材料弯曲试验方法》规定的常规冷弯检验，试样宽度为20～40mm，随着试样宽度的增加，冷弯要求越严，本检验方法冷弯试样为宽度40mm、长度为40～60mm，厚度为钢板厚度的长方体试样。

(3)ASTM A36/A36M-2019《碳素结构钢》中规定180°冷弯试验中，当钢板厚度≤16mm时冷弯内弧半径r＝1.5t(t为试样厚度)。本检验方法180°冷弯试验，冷弯内弧半径为0，即将试样进行对折，并压实。

(4)试样对折压实后，观察试样外表面是否存在肉眼可见裂纹等缺陷，如有则判定为不合格，如无裂纹等缺陷，则为合格。

具体力学性能测试结果如表2：

表2

产品性能评估：

将表2结果与现有ASTM A36标准规定相比较，采用本方法生产的ASTMA36钢板具有优良的强度、塑性、韧性和成型性，特别是在加入≥0.30％Cr元素的同时，其强度富余量适中，延伸率达到30％以上，具有较好的冷塑性，冷弯试样180°r＝0a表面无任何缺陷。

通过+20℃韧性试验可以看出，在+20℃时，纵向冲击功可达到180J以上(1#试样6mm钢板冲击检验采用5*10mm小试样，折算为标准试样10*10mm值为220/187.2/189.4J)，远高于要求值27J的水平，其断口纤维百分率在95％以上，表明该钢具有良好的韧性。

另外，本发明克服了Cr元素对塑性和成型性的不利影响，采用40mm冷弯试样180°r＝0a作为其出厂检验标准，大大提高了钢的综合性能，可应用于折弯加工领域。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种含铬ASTMA36钢板，其特征在于，所述钢板的厚度为6-12mm，包括以下重量百分数的化学组分：

2.根据权利要求1所述含铬ASTMA36钢板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

(2)将板坯切割后进行加热处理；

(3)对加热处理的板坯进行轧制，并将轧后钢板进行空冷。

3.根据权利要求2所述含铬ASTMA36钢板的生产方法，其特征在于，步骤(1)是在冶炼前向转炉中加入Cr-Fe，利用吹炼时转炉温度融化Cr-Fe，冶炼过程中进行全程吹氩，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe以及其他成分，得到所述钢水。

4.根据权利要求2所述含铬钢板的生产方法，其特征在于，步骤(1)所述钢水在浇注时采用氩气进行保护浇注。

5.根据权利要求2所述含铬ASTMA36钢板的生产方法，其特征在于，步骤(2)所述加热处理的温度为1100～1220℃，加热时间为108-144min。

6.根据权利要求2所述含铬ASTMA36钢板的生产方法，其特征在于，步骤(3)所述轧制工序中开轧温度为1080～1150℃，轧制道次为10道，快速轧制，无待温过程，终轧温度≥800℃，轧后在空气中进行自然冷却。