CN114657474A - 一种355-500MPa级耐候性结构钢及生产工艺 - Google Patents

一种355-500MPa级耐候性结构钢及生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种355‑500MPa级耐候性结构钢及生产工艺，属于钢材生产的技术领域。包括重量百分比的以下成分：C：0.08％～0.10％、Si：0.30％～0.55％、Mn：1.00％～1.35％、S≤0.005％、P≤0.020％、Nb：0.020％～0.045％；Cu：0.25％～0.45％、Cr：0.40％～0.55％、Ni：0.16％～0.25％，Als：0.020％～0.050％、N：0.001％～0.006％、Ti：0.006％～0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。制备工艺包括铸坯生产；铸坯加热；钢板轧制；钢板冷却矫直；所述钢板冷却矫直时，对不同级别的钢板采用不同的冷却方式，冷却后的钢板进入矫直机矫直，然后进行空冷。本发明采用一套成分生产不同强度级别的附加耐候性能的结构钢板，扩大了坯料适用范围，满足了耐候性的结构钢板小批量订货和生产组织的需要，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种355-500MPa级耐候性结构钢及生产工艺
技术领域
本发明属于钢材生产的技术领域，具体涉及一种355-500MPa级耐候性结构钢及生产工艺。
背景技术
腐蚀是造成金属失效的主要形式之一。具有耐候性能的结构钢是添加一定数量的P、Cu、Cr、Ni、Mo等合金元素的钢材，促进在适宜温度条件下在母材金属上形成自保护的氧化膜可以增强其抗大气腐蚀性。耐候钢由于成分设计的特殊性且一般订货批量比较小，一是增加了组浇的难度，二是一旦生产出来之后总有铸坯剩余，而不能改判为常规产品，造成坯料利用率不高，这都抬高了生产成本，降低了生产交付节奏。
发明内容
针对现有技术中耐候钢坯料成分特殊不易组浇、不能改判，剩余坯料利用率不高且不同强度级别耐候钢板成分不同无法同时生产的问题，造成耐候钢生产成本高，本发明提供了一种355-500MPa级耐候性结构钢及柔性生产工艺，以解决上述问题。
本发明的技术方案为：
一种355-500MPa级耐候性结构钢，包括重量百分比的以下成分：C：0.08％～0.10％、Si：0.30％～0.55％、Mn：1.00％～1.35％、S≤0.005％、P≤0.020％、Nb：0.020％～0.045％；Cu：0.25％～0.45％、Cr：0.40％～0.55％、Ni：0.16％～0.25％，Als：0.020％～0.050％、N：0.001％～0.006％、Ti：0.006％～0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
所述355-500MPa级耐候性结构钢的制备方法如下：
(1)铸坯生产；(2)铸坯加热；(3)钢板轧制；(4)钢板冷却矫直；
所述钢板冷却矫直时，对不同级别的钢板采用不同的冷却方式，冷却后的钢板进入矫直机矫直，然后进行空冷。
所述铸坯生产的步骤为：按照规定成分配料，采用210吨顶底复吹转炉冶炼和LF、RH真空精炼，精炼后的钢水N≤0.0060％，S≤0.005％，采用低过热度浇铸、稳速拉钢和铸坯轻压下技术，确保铸坯低倍偏析低于C类1.5级，无内部裂纹；铸坯落地后进行堆垛缓冷，缓冷时间48小时以上。
所述铸坯加热的步骤为：铸坯加热温度在1150～1200℃，加热时间按照9～14min/cm控制；出钢温度为1150～1180℃。
所述钢板轧制的步骤为：铸坯出炉经除鳞后，粗轧阶段轧制温度为1050～1170℃，中间坯厚度不小于成品厚度的2倍，至少保证连续三道次15％以上的大压下率；粗轧阶段轧制完毕后，中间坯待温至800～860℃，终轧温度为800～840℃，成品厚度规格10～80mm厚。
所述钢板冷却矫直过程中，不同级别的钢板采用的冷却方式为：
生产355MPa级钢板时，12mm及以下钢板轧后空冷，12mm以上钢板轧后轧后采用水冷工艺，钢板冷却开始温度控制在790～820℃，冷却速率2～6℃/s，钢板终冷温度660～710℃；
生产420MPa级钢板时，轧后采用水冷工艺，钢板冷却开始温度控制在790～820℃，冷却速率4～9℃/s，钢板终冷温度650～700℃；
生产460MPa级钢板时，轧后采用水冷工艺，钢板冷却开始温度控制在790～820℃，冷却速率6～11℃/s，钢板终冷温度620～670℃；
生产500MPa级钢板时，轧后采用水冷工艺，钢板冷却开始温度控制在790～820℃，冷却速率8～14℃/s，钢板终冷温度580～630℃。
生产后的钢板性能满足以下条件：
10～80mm 355MPa级钢板的屈服强度ReH≥355MPa，抗拉强度Rm 490-630MPa，伸长率A≥22％，-40℃纵向冲击韧性KV2≥150J；
10～60mm 420MPa级钢板的屈服强度ReH≥420MPa，抗拉强度Rm：520-680MPa，伸长率A≥22％，-40℃纵向冲击韧性KV2≥120J；
10～60mm 460MPa级钢板的屈服强度ReH≥460MPa，抗拉强度Rm：570-730MPa，伸长率A≥20％，-40℃纵向冲击韧性KV2≥120J；
10～60mm 500MPa级钢板的屈服强度ReH≥500MPa，抗拉强度Rm：600-730MPa，伸长率A≥20％，-40℃纵向冲击韧性KV2≥100J。
耐腐蚀性能用ASTM G101耐大气腐蚀指数I评价，I大于6.0以上。所述I＝26.01×Cu(％)+3.88×Ni(％)+1.20×Cr(％)+1.49×Si(％)+17.28×P(％)－7.29×Cu(％)×Ni(％)－9.10×Ni(％)×P(％)－33.39×(Cu(％))2。
本发明的有益效果为：
本发明采用一套成分生产不同强度级别的附加耐候性能的结构钢板，扩大了坯料适用范围，满足了耐候性的结构钢板小批量订货和生产组织的需要，提高了生产效率，降低了生产成本，生产的不同强度级别的附加耐候性的结构钢板具有优良的物理性能及耐候性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1制备的355MPa耐候钢显微组织200×金相图。
图2是本发明实施例1制备的420MPa耐候钢显微组织200×金相图。
图3是本发明实施例2制备的460MPa耐候钢显微组织200×金相图。
图4是本发明实施例2制备的500MPa耐候钢显微组织200×金相图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
同时生产355MPa和420MPa的钢板，具体方法如下：
(1)铸坯生产：
采用210吨顶底复吹转炉冶炼和LF、RH真空精炼，精炼后的钢水N≤0.0060％S≤0.005％，采用低过热度浇铸和稳速拉钢、铸坯轻压下技术，确保铸坯低倍偏析低于C类1.5级，无内部裂纹；铸坯落地后进行堆垛缓冷，缓冷时间48小时以上；坯料尺寸2600mm，宽2200mm，厚度300mm。铸坯成分如下表1所示：
表1-铸坯成分(％)
C Si Mn P S Als Nb Ti Cu Cr Ni N Fe
0.09 0.35 1.20 0.018 0.004 0.030 0.029 0.015 0.28 0.47 0.17 0.004 余量
(2)铸坯加热：
铸坯加热温度在1180℃，加热保温时间4.5小时；出钢温度为1160～1175℃。
(3)钢板轧制：
铸坯出炉经除鳞后，粗轧阶段轧制温度为1050～1160℃，中间坯厚度不小于成品厚度的2倍以上，至少保证连续三道次15％以上的大压下率；粗轧阶段轧制完毕后，中间坯待温至800～820℃，终轧温度为815～827℃，355MPa、420MPa级钢板成品厚度65mm、40mm厚。
(4)钢板冷却矫直：
355MPa级钢板轧后水冷：钢板冷却开始温度控制在810℃，冷却速率3.5℃/s，钢板终冷温度680℃；水冷后的钢板进入矫直机矫直，然后空冷。
420MPa级钢板水冷：水冷钢板冷却开始温度控制在817℃，冷却速率5℃/s，钢板终冷温度680℃；水冷后的钢板进入矫直机矫直，然后空冷。
对生产的钢板进行性能检测，结果如下：
65mm 355MPa级钢板的屈服强度ReH：381MPa，抗拉强度Rm 532MPa，伸长率A：26％，-40℃纵向冲击韧性KV2：252J；
40mm 420MPa级钢板的屈服强度ReH：435MPa，抗拉强度Rm：565MPa，伸长率A：24％，-40℃纵向冲击韧性KV2：198J；
耐大气腐蚀指数I≈6.35。
355MPa耐候钢组织较为细小的铁素体珠光体组织，420MPa耐候钢为更为细小的铁素体和珠光体组织。
实施例2
同时生产460MPa和500MPa的钢板，具体方法如下：
(1)铸坯生产：
采用210吨顶底复吹转炉冶炼和LF、RH真空精炼，精炼后的钢水N≤0.0060％S≤0.005％，采用低过热度浇铸和稳速拉钢，确保铸坯低倍偏析低于C类1.5级，无内部裂纹；铸坯落地后进行堆垛缓冷，缓冷时间48小时以上；坯料长2800mm，宽2195mm，厚度300mm。铸坯成分如下表2所示：
表2-铸坯成分(％)
C Si Mn P S Als Nb Ti Cu Cr Ni N Fe
0.095 0.38 1.25 0.015 0.003 0.036 0.028 0.017 0.30 0.50 0.19 0.095 余量
(2)铸坯加热：
铸坯加热温度在1190℃，加热保温时间按照4.6小时；出钢温度为1170-1180℃。
(3)钢板轧制：
铸坯出炉经除鳞后，粗轧阶段轧制温度为1050～1170℃，中间坯厚度不小于成品厚度的2倍，至少保证连续三道次15％以上的大压下率；粗轧阶段轧制完毕后，中间坯待温至820～830℃，终轧温度为800～820℃，460MPa、500MPa级钢板轧制成品厚度分别为60mm和30mm。
(4)钢板冷却矫直：
460MPa级钢板水冷；水冷钢板冷却开始温度控制在825℃，冷却速率8℃/s，钢板终冷温度640℃；水冷后的钢板进入矫直机矫直，然后空冷。
500MPa级钢板水冷；水冷钢板冷却开始温度控制在815℃，冷却速率12℃/s，钢板终冷温度620℃；水冷后的钢板进入矫直机矫直，然后空冷。
对生产的钢板进行性能检测，结果如下：
60mm 460MPa级钢板的屈服强度ReH：490MPa，抗拉强度Rm：610MPa，伸长率A：22％，-40℃纵向冲击韧性KV2 180J；
30mm 500MPa级钢板的屈服强度ReH：520MPa，抗拉强度Rm：650MPa，伸长率A：18％，-40℃纵向冲击韧性KV2 175J。
耐大气腐蚀指数I≈6.47。
460MPa耐候钢为细小的针状铁素体和少部分短小的珠光体组织，500MPa耐候钢显微为细小的贝氏体组织和少部分针状铁素体组织。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种355-500MPa级耐候性结构钢，其特征在于，包括重量百分比的以下成分：C：0.08％～0.10％、Si：0.30％～0.55％、Mn：1.00％～1.35％、S≤0.005％、P≤0.020％、Nb：0.020％～0.045％；Cu：0.25％～0.45％、Cr：0.40％～0.55％、Ni：0.16％～0.25％，Als：0.020％～0.050％、N：0.001％～0.006％、Ti：0.006％～0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
2.一种如权利要求1所述的355-500MPa级耐候性结构钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铸坯生产；(2)铸坯加热；(3)钢板轧制；(4)钢板冷却矫直；
所述钢板冷却矫直时，对不同级别的钢板采用不同的冷却方式，冷却后的钢板进入矫直机矫直，然后进行空冷。
3.如权利要求2所述的355-500MPa级耐候性结构钢的制备方法，其特征在于，所述铸坯生产的步骤为：按照规定成分配料，采用210吨顶底复吹转炉冶炼和LF、RH真空精炼，精炼后的钢水N≤0.0060％，S≤0.005％，采用低过热度浇铸、稳速拉钢和铸坯轻压下技术，确保铸坯低倍偏析低于C类1.5级，无内部裂纹；铸坯落地后进行堆垛缓冷，缓冷时间48小时以上。
4.如权利要求2所述的355-500MPa级耐候性结构钢的制备方法，其特征在于，所述铸坯加热的步骤为：铸坯加热温度在1150～1200℃，加热时间按照9～14min/cm控制；出钢温度为1150～1180℃。
5.如权利要求2所述的355-500MPa级耐候性结构钢的制备方法，其特征在于，所述钢板轧制的步骤为：铸坯出炉经除鳞后，粗轧阶段轧制温度为1050～1170℃，中间坯厚度不小于成品厚度的2倍，至少保证连续三道次15％以上的大压下率；粗轧阶段轧制完毕后，中间坯待温至800～860℃，终轧温度为800～840℃，成品厚度规格10～80mm厚。
6.如权利要求2所述的355-500MPa级耐候性结构钢的制备方法，其特征在于，生产355MPa级钢板时，12mm及以下钢板轧后空冷，12mm以上钢板轧后轧后采用水冷工艺，钢板冷却开始温度控制在790～820℃，冷却速率2～6℃/s，钢板终冷温度660～710℃。
7.如权利要求2所述的355-500MPa级耐候性结构钢的制备方法，其特征在于，生产420MPa级钢板时，轧后采用水冷工艺，钢板冷却开始温度控制在790～820℃，冷却速率4～9℃/s，钢板终冷温度650～700℃。
8.如权利要求2所述的355-500MPa级耐候性结构钢的制备方法，其特征在于，生产460MPa级钢板时，轧后采用水冷工艺，钢板冷却开始温度控制在790～820℃，冷却速率6～11℃/s，钢板终冷温度620～670℃。
9.如权利要求2所述的355-500MPa级耐候性结构钢的制备方法，其特征在于，生产500MPa级钢板时，轧后采用水冷工艺，钢板冷却开始温度控制在790～820℃，冷却速率8～14℃/s，钢板终冷温度580～630℃。
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