CN115572904A - 一种屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法 - Google Patents

一种屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法，包括以下步骤：1)KR脱硫；2)转炉冶炼；3)LF精炼；4)连铸；5)铸坯检查；6)铸坯加热；7)粗轧；8)精轧；9)层流冷却；10)热轧卷取；11)酸洗；12)冷连轧；13)连续退火；14)平整；15)切边；16)成品卷取。所得的高耐候性冷轧钢带成品力学性能结果为屈服强度≥340MPa，抗拉强度≥460MPa，断后伸长率A50≥28％；所得的高耐候性钢带相对冷轧Q235腐蚀速率在58％以内。钢带具有较高的强度，力学性能稳定，加工成型及耐大气腐蚀性能优良，满足了各工业领域对薄规格高强度耐候钢板的需求。

Description

一种屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法。
背景技术
耐候钢又称耐大气腐蚀钢，一般是通过在常规钢铁产品中添加一定量的Cu、P、Cr、Ni、Ti等合金元素，从而提高钢铁材料的耐大气腐蚀的性能。耐候钢的耐腐蚀性可以达到普碳钢的2～8倍，从而具备抗蚀延寿、减薄降耗、省工节能等特点。相对于不锈钢，在具有较好耐大气腐蚀性能基础上，耐候钢产品成本更为低廉，且具备良好的力学性能和焊接性能。在无严重大气污染或非特别潮湿的地区，耐候钢可以不用涂装，直接裸露于大气中，一般经过几年时间后，锈层逐渐稳定，腐蚀不再发展，因此没有油漆老化等问题，无需涂装维护，大大降低了维护成本。
耐候钢产品目前广泛应用于轨道交通、铁路货箱、集装箱、桥梁、塔架、换热器等交通、工业及建筑领域，其耐腐蚀性能的稳定性是决定产品使用寿命的重要因素之一。目前市场上耐候钢原料主要还是厚规格的热轧产品，但随着技术的发展和加工工艺的提高，用户对于材料的表面质量、尺寸精度、板形控制等要求越来越严格，耐候钢材料逐步向薄规格、高强度、高耐蚀性方向发展，因此具备这些优点的冷轧钢带产品需求量越来越大，不同的应用领域及加工工艺，对应不同强度层级的耐候性冷轧材料种类也在不断丰富，其中屈服强度在340MPa以上的冷轧耐候钢产品便有较大需求。
据检索，申请公布号为CN113637904A的专利中公开了一种340MPa级冷轧汽车用低成本耐候钢及其制作方法，该技术中C、Si、Mn、P等化学元素设定范围较宽，会导致冷轧成品力学性能及耐腐蚀性能的波动较大，不利于产品质量的稳定控制；该技术中冷轧机组须采用激光焊机，钢带的焊接应用场景受限，从而大大限制了该专利的应用与推广。
公开号为CN110318006B的专利中公开了一种冷轧耐候钢及其制备方法，其Cu、Ni、Si等合金元素添加量高，产品合金成本相对较高；其制备步骤中冷轧总压下率低，限制了成品厚度向薄规格拓展，增加了热轧备料生产难度，板形控制受影响。
申请公布号为CN104250703A的专利中公开了一种340MPa级冷轧低合金高强钢及其制造方法，其成分设计是在低碳钢的基础上添加Nb、Ti合金，通过析出强化提高钢带强度，产品不具备耐大气腐蚀特性；其制造方法采用CSP薄板坯连铸连轧和罩退生产工艺，无粗轧工序，退火时间长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法，通过对产品成分及制造方法进行控制，获得厚度为0.6mm～2.5mm的高耐候性冷轧钢带产品，满足轨道交通、集装箱、换热器等工业制造领域对于薄规格且高强度耐候钢板的需求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法，所述的冷轧钢带的主要化学成分及其质量百分比为：C：0.07％～0.09％，Si：0.15％～0.35％，Mn：0.25％～0.40％，P：0.07％～0.09％，S：≤0.015％，Alt：0.02％～0.04％，Cu：0.20％～0.30％，Cr：0.30％～0.40％，Ni：0.10％～0.20％，无其他合金元素添加，其余为Fe和不可避免的残余元素。
以上高耐候性冷轧钢带的化学成分设计主要特点为：
1)采用C、Si、Mn及P作为强化元素，起到强化力学性能的作用，保证钢带较高的强度性能。
C：C元素具有较强的固溶作用，不仅可以提高钢的强度，还可以发挥细晶和析出强化的作用。同时为避免处于炼钢生产中的包晶区，综合考虑，在本发明所述的高耐候性冷轧钢带中，将C元素的质量百分比控制在0.07％～0.09％。
Si：Si元素可以细化晶粒，有利于提高钢的力学性能和韧性。但Si元素含量过高会导致钢的表面质量及焊接性能变差。综合考虑，在本发明所述的高耐候性冷轧钢带中，将Si元素的质量百分比控制在0.15％～0.35％。
Mn：Mn元素具有较强的固溶强化和强韧性作用。但Mn元素含量过大会增加钢的淬透性，同时导致钢的焊接性能变差。综合考虑，在本发明所述的高耐候性冷轧钢带中，将Mn元素的质量百分比控制在0.25％～0.40％。
P：P元素固溶强化作用明显，保证钢具备较高的强度，同时P元素和Cu元素对钢的耐候性影响具有协同效应。但P元素含量过高会降低钢的韧性和塑性，降低钢带的焊接性能。综合考虑，在本发明所述的高耐候性冷轧钢带中，P元素的质量百分比为控制在0.07％～0.09％。
2)通过合金元素Cu、P、Cr、Ni的配合使用，保证钢带的抗大气腐蚀性能，即高耐候性。
Cu：Cu元素可以突出改善钢的耐大气腐蚀性能，其与P元素及Cr元素组合还可发挥协同作用，有效提高钢的耐大气腐蚀性能。但Cu元素过高会导致钢的热脆，也会增加产品成本。综合考虑，在本发明所述的高耐候性冷轧钢带中，将Cu元素的质量百分比控制在0.20％～0.30％。
Cr：Cr元素可在钢表面形成致密的氧化膜，显著改善钢的钝化能力，当Cr元素与Cu元素同时加入时提升钢的耐腐蚀效果更好。综合考虑，在本发明所述的高耐候性冷轧钢带中，将Cr元素的质量百分比控制在0.30％～0.40％。
Ni：Ni元素添加可提高钢的稳定性，提高钢的自腐蚀电位，同时锈层中富Ni元素可有效抑制Cl-的侵入，其还能有效阻止Cu的热脆引起的网裂。综合考虑，在本发明所述的高耐候性冷轧钢带中，将Ni元素的质量百分比控制在0.10％～0.20％。
3)为减少钢带中MnS夹杂析出数量，将钢带中S元素质量分数控制在0.015％以下。
本发明还提供了该高耐候性冷轧钢带的制造方法，该制造方法具体包括以下步骤：1)KR脱硫；2)转炉冶炼；3)LF精炼；4)连铸；5)铸坯检查；6)铸坯加热；7)粗轧；8)精轧；9)层流冷却；10)热轧卷取；11)酸洗；12)冷连轧；13)连续退火；14)平整；15)切边；16)成品卷取。
进一步地，所述步骤1)中要求KR结束后S≤0.020％。
进一步地，所述步骤2)中转炉终点温度为1640℃～1690℃。
进一步地，所述步骤3)中软吹时间≥10min。
进一步地，所述步骤4)中拉速≥0.9m/min下恒拉速浇注。
进一步地，所述步骤4)中产出厚度为230mm的铸坯。
进一步地，所述步骤5)中检查铸坯表面是否有裂纹存在。
进一步地，所述步骤6)中铸坯加热均匀后出炉温度为1200℃～1250℃。
进一步地，所述步骤7)中出口中间坯厚度为30mm～50mm。
进一步地，所述步骤8)中为七机架连轧精轧机组，各机架压下率模型自动计算。
进一步地，所述步骤8)中出口终轧温度为850℃～890℃。
进一步地，所述步骤9)中采取前段冷却策略，热头、热尾长度各40m～80m。
进一步地，所述步骤10)中卷取温度为580℃～620℃。
进一步地，所述步骤10)中产出热轧卷厚度为2.5mm～6.0mm。
进一步地，所述步骤11)中入口热轧卷头尾采用激光焊机进行焊接，过渡采用SPCC、DC01等低碳钢种。
进一步地，所述步骤11)中酸液温度为70℃～90℃。
进一步地，所述步骤11)中末段酸洗槽酸液浓度≥150g/L。
进一步地，所述步骤12)中为五机架连轧冷轧机组。
进一步地，所述步骤12)中按照成品厚度设定冷轧压下率，轧机总压下率为55％～76％，各机架压下率模型自动计算。
进一步地，所述步骤13)中入口冷硬卷头尾采用窄搭接焊机进行焊接，过渡采用SPCC、DC01等低碳钢种。
进一步地，所述步骤13)中退火炉均热温度为740℃～760℃，退火炉缓冷温度为620℃～640℃，退火炉快冷温度为380℃～400℃，退火炉过时效温度为320℃～350℃，退火炉终冷温度为120℃～130℃，退火炉内钢带运行速度在150～270m/min。
进一步地，所述步骤14)中根据成品厚度设定平整延伸率，平整延伸率为0.6％～1.0％。
进一步地，所述步骤15)中采用圆盘剪，根据订单宽度要求进行切边修剪；
进一步地，所述步骤16)中产出冷轧退火成品厚度为0.6mm～2.5mm。
本发明通过上述化学成分及制造方法控制，获得的高耐候性冷轧钢带产品，其内部组织为铁素体、珠光体和少量碳化物，晶粒度等级为10.5级～12级；所得的高耐候性冷轧钢带成品力学性能结果为屈服强度≥340MPa，抗拉强度≥460MPa，断后伸长率A50≥28％；所得的高耐候性钢带相对冷轧Q235腐蚀速率在58％以内。
本发明的屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带产品，钢带具有较高的强度，力学性能稳定，加工成型及耐大气腐蚀性能优良，满足了轨道交通、集装箱、换热器制造等工业领域对于薄规格高强度耐候钢板的需求。
本发明的屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带产品，在保证了钢带强韧性、耐候性的前提下，不过多增加各种合金质量百分比，且不添加Nb、Ti等贵金属合金，通过工艺控制提高力学性能，因而具有较低的原料成本。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
各实施例通过KR脱硫、转炉冶炼和LF精炼后得到符合要求化学成分的一炉钢水，钢水经连铸产出板坯，铸坯厚度为230mm，各实施例具体成分和炼钢参数如表1和表2所示。
表1实施例1-3中钢带主要化学成分
Figure BDA0003895707920000041
表2实施例1-3中炼钢参数
工艺参数 KR结束S/％ 转炉终点温度/℃ LF软吹时间/min 连铸拉速/m/min
本发明 ≤0.020 1640～1690 ≥10 ≥0.9
实施例1 0.015 1665 12 1.5
实施例2 0.015 1657 15 1.5
实施例3 0.011 1660 13 1.6
各实施例中连铸板坯送至热轧加热炉进行加热，加热均匀后出炉，依次通过粗轧机组和精轧机组轧制，层流冷却后进入热轧卷取机，产出热轧卷，各实施例具体热轧工艺参数如表3所示。
表3实施例1-3中热轧参数
工艺参数 加热温度/℃ 终轧温度/℃ 卷取温度/℃ 热轧厚度/mm
本发明 1200～1250 850～890 580～620 2.5～6.0
实施例1 1245 869 597 2.5
实施例2 1240 876 605 3.0
实施例3 1230 871 609 3.5
各实施例中热轧卷自然冷却，开卷经过酸洗处理，去除表面氧化铁皮，进入冷轧机组轧制，产出冷轧全硬卷，各实施例具体酸洗及冷轧工艺参数如表4所示。
表4实施例1-3中酸洗及冷轧参数
工艺参数 酸液温度/℃ 酸液浓度/g/L 压下率/％ 冷轧厚度/mm
本发明 70～90 ≥150 55～76 0.6～2.5
实施例1 81 165 76.0 0.6
实施例2 84 176 66.7 1.0
实施例3 79 171 65.7 1.2
各实施例中冷轧全硬卷重新开卷，经过连续退火和平整处理，最终进入冷轧卷取机，产出冷轧成品卷，各实施例具体连退工艺参数如表5所示。
表5实施例1-3中连退参数
Figure BDA0003895707920000061
各实施例得到的冷轧钢带产品，其最终力学性能情况如表6所示。
表6实施例1-3中钢带成品性能情况
性能类别 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 延伸率A50/％
本发明 ≥340 ≥460 ≥28
实施例1 386 493 34.0
实施例2 370 487 33.0
实施例3 381 483 35.5
本发明的钢带具有较高的强度，力学性能稳定，加工成型及耐大气腐蚀性能优良，满足了轨道交通、集装箱、换热器制造等工业领域对于薄规格高强度耐候钢板的需求。
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1.一种屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法，其特征在于，冷轧钢带的主要化学成分及其质量百分比为：C：0.07％～0.09％，Si：0.15％～0.35％，Mn：0.25％～0.40％，P：0.07％～0.09％，S：≤0.015％，Alt：0.02％～0.04％，Cu：0.20％～0.30％，Cr：0.30％～0.40％，Ni：0.10％～0.20％，无其他合金元素添加，其余为Fe和不可避免的残余元素；包括以下步骤：
1)KR脱硫：要求KR结束后S≤0.020％；
2)转炉冶炼：转炉终点温度为1640℃～1690℃；
3)LF精炼：软吹时间≥10min；
4)连铸：拉速≥0.9m/min下恒拉速浇注，产出厚度为230mm的铸坯；
5)铸坯检查：检查铸坯表面是否有裂纹存在；
6)铸坯加热：铸坯加热均匀后出炉温度为1200℃～1250℃；
7)粗轧：出口中间坯厚度为30mm～50mm；
8)精轧；
9)层流冷却；
10)热轧卷取；
11)酸洗：酸液温度为70℃～90℃，末段酸洗槽酸液浓度≥150g/L；
12)冷连轧；
13)连续退火；
14)平整：根据成品厚度设定平整延伸率，平整延伸率为0.6％～1.0％；
15)切边：采用圆盘剪，根据订单宽度要求进行切边修剪；
16)成品卷取：冷轧退火成品厚度为0.6mm～2.5mm。
2.如权利要求1所述的屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述步骤8)中为七机架连轧精轧机组，各机架压下率模型自动计算，出口终轧温度为850℃～890℃。
3.如权利要求1所述的屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述步骤9)中层流冷却采取前段冷却策略，热头、热尾长度各40m～80m。
4.如权利要求1所述的屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述步骤10)中卷取温度为580℃～620℃，产出热轧卷厚度为2.5mm～6.0mm。
5.如权利要求1所述的屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述步骤11)中酸洗入口热轧卷头尾采用激光焊机进行焊接，过渡采用SPCC、DC01低碳钢种。
6.如权利要求1所述的屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述步骤12)中冷连轧采用五机架连轧冷轧机组，按照成品厚度设定冷轧压下率，轧机总压下率为55％～76％，各机架压下率模型自动计算。
7.如权利要求1所述的屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述步骤13)中连续退火入口冷硬卷头尾采用窄搭接焊机进行焊接，过渡采用SPCC、DC01低碳钢种。
8.如权利要求1所述的屈服强度340MPa级高耐候性冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述步骤13)中退火炉均热温度为740℃～760℃，退火炉缓冷温度为620℃～640℃，退火炉快冷温度为380℃～400℃，退火炉过时效温度为320℃～350℃，退火炉终冷温度为120℃～130℃，退火炉内钢带运行速度在150～270m/min。
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