CN114438413A - 一种屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢及其生产方法 - Google Patents

一种屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢及其生产方法，其中提供的结构钢的化学成分按质量百分比计包括：C：0.17‑0.19％，Si：≤0.04％，Mn：0.95‑1.10％，P：≤0.018％，S：≤0.010％，Alt：0.020‑0.050％，Nb：0.020‑0.029％，Ti：0.010‑0.019％，Ca：0.0008‑0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明提供的屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢的力学性能满足屈服强度≥340MPa，抗拉强度≥480MPa，延伸率A50≥20％。

Description

一种屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金板材生产技术领域，具体涉及一种屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢及其生产方法。
背景技术
随着汽车、家电、钢结构与建筑等行业的轻量化，市场对薄规格、高强度热镀锌结构钢的需求快速增加，市场需求非常可观，同时对产品表面质量和机械性能也提出了更高要求，热镀锌高强结构钢与普通商品级镀锌产品不同，由于强度较高，可以替代原来厚规格部件，使零部件、整体设备乃至大型建筑总重降低。
专利文献CN 110819905 A公开一种340MPa级含硼高强韧性热镀锌结构钢及其生产方法，该发明成分设计中添加B元素，由于B易偏聚，在冶炼过程中难于控制，引起热脆性，增加热压力加工难度；其次该发明未提到本发明涉及的中间坯厚度、冷却模式、过热度、拉矫延伸率等工艺参数。
专利文献CN 103509996 A公开一种抗拉强度400MPa级高强度碳锰结构钢及其制造方法，其主要生产工艺为：热轧→酸洗冷轧→罩式退火→平整→成品，该发明为罩式退火，罩式退火只限于生产软质钢板，且属间歇式生产，生产周期长，效率偏低，适合小批量生产；其次该发明为冷轧产品，产品耐腐蚀性相对较差。
专利文献CN 108914008 A公开一种经济型高塑性360MPa级结构钢板及其制造方法，该发明为热轧产品，成品厚度10-60mm，尺寸精度控制较差，表面质量粗糙。
发明内容
针对现有技术中存在的一个或多个问题，本发明一个方面提供一种屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢，其化学成分的质量百分含量为：C：0.17-0.19％，Si：≤0.04％，Mn：0.95-1.10％，P：≤0.018％，S：≤0.010％，Alt：0.020-0.050％，Nb：0.020-0.029％，Ti：0.010-0.019％，Ca：0.0008-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质。
上述屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢的显微组织主要为铁素体、珠光体和碳化物，力学性能满足：屈服强度≥340MPa，抗拉强度≥480MPa，延伸率A50≥20％。
本发明另一方面提供一种屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢的生产方法，其包括以下工艺步骤：冶炼→连铸→热轧→酸轧→连续退火→热镀锌→光整、拉矫；其中：
所述冶炼→连铸工艺包括以工序：KR脱硫—转炉—LF精炼—RH真空处理—板坯连铸—缓冷；其中供铸机钢水成分为C：0.17-0.19％，Si：≤0.04％，Mn：0.95-1.10％，P：≤0.018％，S：≤0.010％，Alt：0.020-0.050％，Nb：0.020-0.029％，Ti：0.010-0.019％，Ca：0.0008-0.0020％；
所述热轧工艺包括以下工序：铸坯加热—粗轧—精轧—冷却—卷取；其中所述铸坯出炉温度1210±20℃，所述粗轧采用3+3模式2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧，中间坯厚度40-45mm；所述精轧的开轧温度1020±20℃，所述精轧的终轧温度为870±15℃，热轧钢带厚度2.3-5.0mm；所述冷却采用层流冷却设备，前分散冷却模式，冷却速度为20±5℃/s，所述卷取温度为580±15℃；
所述酸轧工艺具体为：将热轧钢带经酸洗，去除表面氧化铁皮后，经过5机架冷轧机冷轧，冷轧压下率为52-75％，轧至目标厚度0.6-2.5mm，获得冷硬卷钢；
所述热镀锌工艺具体为：将冷硬卷钢开卷后加热，加热温度和均热温度均为720±10℃，加热时间80-120s，均热时间80-120s，缓冷温度625±15℃，快冷温度465±10℃，入锌锅温度460±5℃；
所述光整、拉矫工艺具体为：光整延伸率为0.7-1.5％，拉矫延伸率为0.2-0.4％。
基于以上技术方案提供的屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢采用Nb-Ti微合金化成分设计，配合合理的热轧控轧和酸轧镀锌工艺获得，该钢种显微组织主要为铁素体、珠光体和碳化物，力学性能满足：屈服强度≥340MPa，抗拉强度≥480MPa，延伸率A50≥20％，满足强度和成型性能的良好匹配，同时本发明生产的热镀锌结构钢表面质量良好，满足相关技术要求和用户使用需求。
附图说明
图1为实施例1生产获得的屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢的显微组织图。
具体实施方式
本发明旨在提供一种屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢及其生产方法。具体通过以下技术方案实现。
提供的屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢的化学成份按质量百分比计包括：C：0.17-0.19％，Si：≤0.04％，Mn：0.95-1.10％，P：≤0.018％，S：≤0.010％，Alt：0.020-0.050％，Nb：0.020-0.029％，Ti：0.010-0.019％，Ca：0.0008-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质。
提供的屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢的显微组织主要为铁素体、珠光体和碳化物，力学性能满足：屈服强度≥340MPa，抗拉强度≥480MPa，延伸率A50≥20％。
提供的屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢的生产方法包括以下工艺步骤：冶炼→连铸→热轧→酸轧→连续退火→热镀锌→光整、拉矫；其中：
所述冶炼→连铸工艺包括以工序：KR脱硫—转炉—LF精炼—RH真空处理—板坯连铸—缓冷；其中供铸机钢水成分为C：0.17-0.19％，Si：≤0.04％，Mn：0.95-1.10％，P：≤0.018％，S：≤0.010％，Alt：0.020-0.050％，Nb：0.020-0.029％，Ti：0.010-0.019％，Ca：0.0008-0.0020％；
所述热轧工艺包括以下工序：铸坯加热—粗轧—精轧—冷却—卷取；其中所述铸坯出炉温度1210±20℃，所述粗轧采用3+3模式2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧，中间坯厚度40-45mm；所述精轧的开轧温度1020±20℃，所述精轧的终轧温度为870±15℃，热轧钢带厚度2.3-5.0mm；所述冷却采用层流冷却设备，前分散冷却模式，冷却速度为20±5℃/s，所述卷取温度为580±15℃；
所述酸轧工艺具体为：将热轧钢带经i-BOX技术盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，经过5机架冷轧机冷轧，冷轧压下率为52-75％，轧至目标厚度0.6-2.5mm，获得冷硬卷钢；
所述热镀锌工艺具体为：将冷硬卷钢开卷后加热，加热温度和均热温度均为720±10℃，加热时间80-120s，均热时间80-120s，缓冷温度625±15℃，快冷温度465±10℃，入锌锅温度460±5℃；
所述光整、拉矫工艺具体为：光整延伸率为0.7-1.5％，拉矫延伸率为0.2-0.4％。
以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例旨在有助于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。
实施例1
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱鳞得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1646℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1563℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为26℃，之后进行板坯清理、缓冷以及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1226℃，加热时间为230min，将加热后的板坯进行高压水除鳞。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1030℃，精轧终轧温度为880℃，成品厚度3.5mm。层流冷却采用前分散冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到580℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为64％，轧至目标厚度1.3mm。冷硬卷镀锌工艺选用美钢联法热镀锌生产工艺及立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为80m/min，加热温度和均热温均为720℃，加热时间80-120s，均热时间80-120s；缓冷温度620℃，时间12-14s；快冷温度465℃，时间8-12s；入锌锅温度460℃，时间20-30s；光整延伸率为1.3％，拉矫延伸率为0.2％，最后进行产品性能检测，如下表2所示。如图1所示，示出了该实施例获得的屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢的显微组织图，可见显微组织为铁素体、珠光体和碳化物。
实施例2
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1648℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1562℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为24℃，之后进行板坯清理、缓冷以及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1223℃，加热的时间为235min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1026℃，精轧终轧温度为875℃，成品厚度4.5mm。层流冷却采用前分散冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到590℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为58％，轧至目标厚度1.9mm。冷硬卷镀锌工艺选用美钢联法热镀锌生产工艺及立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为80m/min，加热温度和均热温均为725℃，加热时间80-120s，均热时间80-120s；缓冷温度630℃，时间12-14s；快冷温度470℃，时间8-12s；入锌锅温度462℃，时间20-30s；光整延伸率为1.2％，拉矫延伸率为0.2％，最后进行产品性能检测，如下表2所示。
实施例3
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1656℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1561℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为23℃，之后进行板坯清理、缓冷以及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1220℃，加热的时间为225min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1032℃，精轧终轧温度为882℃，成品厚度2.3mm。层流冷却采用前分散冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到575℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为74％，轧至目标厚度0.6mm。冷硬卷镀锌工艺选用美钢联法热镀锌生产工艺及立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为85m/min，加热温度和均热温均为718℃，加热时间80-120s，均热时间80-120s；缓冷温度625℃，时间12-14s；快冷温度460℃，时间8-12s；入锌锅温度458℃，时间20-30s；光整延伸率为1.0％，拉矫延伸率为0.2％，最后进行产品性能检测，如下表2所示。
实施例4
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1640℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1563℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为25℃，之后进行板坯清理、缓冷以及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1210℃，加热时间为228min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1018℃，精轧终轧温度为868℃，成品厚度3.0mm。层流冷却采用前分散冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到585℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为70％，轧至目标厚度0.9mm。冷硬卷镀锌工艺选用美钢联法热镀锌生产工艺及立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为85m/min，加热温度和均热温均为727℃，加热时间80-120s，均热时间80-120s；缓冷温度635℃，时间12-14s；快冷温度472℃，时间8-12s；入锌锅温度460℃，时间20-30s；光整延伸率为1.2％，拉矫延伸率为0.2％，最后进行产品性能检测，如下表2所示。
实施例5
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1648℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1564℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为28℃，之后进行板坯清理、缓冷以及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1206℃，加热时间为232min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1021℃，精轧终轧温度为860℃，成品厚度3.8mm。层流冷却采用前分散冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到570℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为63％，轧至目标厚度1.4mm。冷硬卷镀锌工艺选用美钢联法热镀锌生产工艺及立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为82m/min，加热温度和均热温均为715℃，加热时间80-120s，均热时间80-120s；缓冷温度618℃，时间12-14s；快冷温度463℃，时间8-12s；入锌锅温度460℃，时间20-30s；光整延伸率为1.1％，拉矫延伸率为0.2％，最后进行产品性能检测，如下表2所示。
实施例6
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1652℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1565℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为22℃，之后进行板坯清理、缓冷以及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1218℃，加热时间为227min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1020℃，精轧终轧温度为859℃，成品厚度5.2mm。层流冷却采用前分散冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到578℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为52％，轧至目标厚度2.5mm。冷硬卷镀锌工艺选用美钢联法热镀锌生产工艺及立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为80m/min，加热温度和均热温均为730℃，加热时间80-120s，均热时间80-120s；缓冷温度615℃，时间12-14s；快冷温度471℃，时间8-12s；入锌锅温度460℃，时间20-30s；光整延伸率为1.5％，拉矫延伸率为0.2％，最后进行产品性能检测，如下表2所示。
对比例1
生产方法按照实施例1所示的方法，不同之处在于LF炉外精炼供铸机化学成分与实施例1所用的不同，如下表1所示。最后进行产品性能检测，如下表2所示。
对比例2
生产方法按照实施例6所示的方法，不同之处在于LF炉外精炼供铸机化学成分与实施例6所用的不同，如下表1所示。最后进行产品性能检测，如下表2所示。
对比例3
生产方法按照实施例1所示的方法，不同之处在于LF炉外精炼供铸机化学成分与实施例1所用的不同，如下表1所示。最后进行产品性能检测，如下表2所示。
表1：本发明实施例1-6和对比例1-3的化学成分(wt％)
Figure BDA0003485995910000061
Figure BDA0003485995910000071
表2：本发明实施例1-6和对比例1-3的钢卷的力学性能
实施例 屈服强度R<sub>eL</sub>(MPa) 抗拉强度R<sub>m</sub>(MPa) 延伸率A<sub>50</sub>(％)
实施例1 402 536 24
实施例2 391 523 26
实施例3 446 545 23
实施例4 425 537 27
实施例5 400 528 25
实施例6 388 516 28
对比例1 322 498 26
对比例2 336 512 28
对比例3 314 476 27
标准要求 ≥340 ≥480 ≥20
有以上表1和表2记载的内容可知，本发明提供的热镀锌高强结构钢的力学性能可满足：屈服强度≥340MPa，抗拉强度≥480MPa，延伸率A50≥20％，优选可满足：屈服强度≥388MPa，抗拉强度≥516MPa，延伸率A50≥23％。根据对比例1-3的结果可知，在本发明的以下化学成分的基础上：C：0.17-0.19％，Si：≤0.04％，Mn：0.95-1.10％，P：≤0.018％，S：≤0.010％，Alt：0.020-0.050％，Nb：0.020-0.029％，Ti：0.010-0.019％，Ca：0.0008-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质，无论是改变Mn的含量，还是同时改变C和Mn的含量，亦或者是同时改变C和Nb的含量，均会导致获得的结构钢不能满足预定的力学性能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢，其化学成分的质量百分含量为：C：0.17-0.19％，Si：≤0.04％，Mn：0.95-1.10％，P：≤0.018％，S：≤0.010％，Alt：0.020-0.050％，Nb：0.020-0.029％，Ti：0.010-0.019％，Ca：0.0008-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢，其显微组织主要为铁素体、珠光体和碳化物，力学性能满足：屈服强度≥340MPa，抗拉强度≥480MPa，延伸率A50≥20％。
3.权利要求1或2所述的屈服强度340MPa级热镀锌高强结构钢的生产方法，其包括以下工艺步骤：冶炼→连铸→热轧→酸轧→连续退火→热镀锌→光整、拉矫；其中：
所述冶炼→连铸工艺包括以工序：KR脱硫—转炉—LF精炼—RH真空处理—板坯连铸—缓冷；其中供铸机钢水成分为C：0.17-0.19％，Si：≤0.04％，Mn：0.95-1.10％，P：≤0.018％，S：≤0.010％，Alt：0.020-0.050％，Nb：0.020-0.029％，Ti：0.010-0.019％，Ca：0.0008-0.0020％；
所述热轧工艺包括以下工序：铸坯加热—粗轧—精轧—冷却—卷取；其中所述铸坯出炉温度1210±20℃，所述粗轧采用3+3模式2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧，中间坯厚度40-45mm；所述精轧的开轧温度1020±20℃，所述精轧的终轧温度为870±15℃，热轧钢带厚度2.3-5.0mm；所述冷却采用层流冷却设备，前分散冷却模式，冷却速度为20±5℃/s，所述卷取温度为580±15℃；
所述酸轧工艺具体为：将热轧钢带经酸洗，去除表面氧化铁皮后，经过5机架冷轧机冷轧，冷轧压下率为52-75％，轧至目标厚度0.6-2.5mm，获得冷硬卷钢；
所述热镀锌工艺具体为：将冷硬卷钢开卷后加热，加热温度和均热温度均为720±10℃，加热时间80-120s，均热时间80-120s，缓冷温度625±15℃，快冷温度465±10℃，入锌锅温度460±5℃；
所述光整、拉矫工艺具体为：光整延伸率为0.7-1.5％，拉矫延伸率为0.2-0.4％。
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