CN1884608A - 一种基于薄板坯连铸连轧工艺生产700MPa级V－N微合金化高强耐大气腐蚀钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于薄板坯连铸连轧工艺生产700MPa级V－N微合金化高强耐候钢板的方法，该方法针对薄板坯连铸连轧特点及冶金成分，采用电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯凝固后直接进入辊底式加热或均热炉、热轧、层流冷却、卷取。其中钢水化学成分范围为(Wt.％)：C：≤0.08％；Si：0.25～0.75％；Mn：0.8～2.0％；P：0.070～0.150％；S：≤0.040％；Cu：0.25～0.60％；Cr：0.30～1.25wt％；Ni：≤0.65％；V：0.05～0.20％；N：0.015～0.030％。本发明的的优点在于，可稳定地获得钢板的高强度、高成形性能、高耐候性和良好的焊接性能，钢的冶金成分较简单，合金化生产成本较低，是用于生产集装箱、铁路车厢和需要耐候高强度的工业设施建设的理想板材。

Description

一种基于薄板坯连铸连轧工艺生产700MPa级V-N微合金化 高强耐大气腐蚀钢的方法

技术领域

本发明涉及低合金钢生产技术领域，特别涉及一种基于薄板坯连铸连轧工艺生产700MPa级V-N微合金化高强耐大气腐蚀钢的方法。

背景技术

高强度耐大气腐蚀钢是指σ_s≥450MPa的耐候钢，这类钢主要用在特种集装箱、桥梁及高速火车车箱的制造上，在减重、提速、增加货运量、延长设备使用寿命和降低物流成本都起着重要的作用。由于高强度耐候钢在要求高的耐蚀性的同时要求高的强度级别和较好的成形性能和焊接性能，因此对冶金工艺过程和设备控制水平要求很高。

国外，美国最早于1913年在传统流程上研制成功了含Cu-P-Cr-Ni的Cor-tenA耐大气腐蚀用钢，在Cor-tenA的基础上研制出以铬锰合金化为主的Cor-Ten B系列。日本引入美国的Cor-tenA钢专利，生产出了SPA-H钢，并研制了Cu-P系列的耐大气腐蚀钢，目前日本已经在传统流程上开发出屈服强度超过700Mpa的超高强度耐候钢。在欧洲许多工业发达国家如德国、瑞典也广泛使用耐大气腐蚀钢制造车辆，主要为Cu-P-Cr-Ni系或Cu-P-Cr系。发展最前沿的是瑞典钢公司新近在传统流程上通过Nb、V、Ti、Mo复合微合金化技术研制的Domex系列，屈服强度主要为550、700MPa的集装箱用耐候钢。

国外代表性耐候钢的化学成分见表1。

近年，我国宝钢、武钢、本钢、鞍钢、攀钢等传统流程热轧板带生产线已批量生产出集装箱和铁路等应用的高强耐候钢板，我国从20世纪60年代起广泛研制耐候钢，已开发出一批钢号，其中有Cu-P系列、Cu-P-Re系列、Cu、P、Cr、Ni系列，09CuPTiRe、08CuPVRe、10MnCuPTi和09CuPCrNi已成为车辆制造的主导材料。

                                        表1  国外代表性耐候钢的化学成份

国别	钢号	WB/％
													C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	Ti	V	Mb
		美国日本德国俄国波兰	CORTEN-AMAYARI-RTRITENSPA-HSPA-CFUICORTENCUPTEN-GYAWENSOST35/50K152-310XH д II10H	≤0.12≤0.12≤0.12≤0.12≤0.12≤0.12≤0.12≤0.120.07～0.120.07～0.12≤0.12≤0.12	0.25～0.750.10～0.500.300.25～0.750.25～0.750.25～0.75≤0.06≤0.350.30～0.600.25～0.500.17～0.370.30～0.70	0.20～0.500.50～1.001.250.20～0.500.20～0.500.20～0.50≤0.060.60～0.900.30～0.500.90～1.200.30～0.600.25～0.50	0.07～0.150.08～0.12＜0.040.07～0.150.07～0.150.07～0.150.06～0.120.06～0.120.08～0.130.05～0.090.07～0.12＜0.05	≤0.05≤0.05≤0.05≤0.04≤0.05≤0.05≤0.04≤0.04≤0.05≤0.04≤0.035≤0.05	0.30～1.250.40～1.000.30～1.250.3O～1.000.30～1.250.40～1.200.07～1.000.50～0.800.50～0.800.50～0.80	≤0.650.25～0.750.20≤0.65≤0.45≤0.650.30～0.60	0.25～0.550.50～0.700.25～0.600.25～0.550.25～0.500.20～0.500.25～0.550.20～0.350.30～0.500.30～0.500.25～0.55	0.02≤0.15												0.04～0.10	≤0.35
瑞典	DONEX600DONEX700												≤0.12≤0.12	≤0.30≤0.40	≤0.19≤2.10	≤0.10≤0.10	≤0.010≤0.010	Al≤0015，含少量Nb、V、TiAl≤0015，含少量Nb、V、Ti、Mb

国内鞍钢、宝钢、武钢和攀钢等几家采用传统流程的企业开发生产的高强度耐候钢的屈服强度在450MPa～550MPa级，屈服强度700MPa超高强耐候钢还在研制过程中。

综上所述，高强耐候钢的研究与开发生产在国内外的传统流程上，从成分设计的种类到生产工艺控制技术已基本成熟，已开发生产出不同成分系列的高强耐候钢，强度级别已达到700MPa。

基于薄板坯连铸连轧工艺采用V-N微合金化技术生产屈服强度700MPa以上的高强耐候钢板的新的成分设计和工艺在国内外还未见报道。由于薄板坯连铸连轧的冶金流程、材料的冶金凝固过程特征、相变历史和工艺过程同传统流程均有不同，如目前世界上已投产的薄板坯连铸连轧生产线中，约占三分之二是CSP线，而CSP线难以生产碳含量在C0.08-0.16％的包晶钢，因此需要在冶金成分设计以及工艺控制上采取新的设计和工艺路线，以较低成本生产适合于薄板坯连铸连轧工艺的高强耐候钢板，以满足市场需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于薄板坯连铸连轧工艺生产700Mpa级V-N微合金化高强耐候钢板的方法，采用该方法可稳定地获得钢板的高强度、高成形性能、高耐候性和良好的焊接性能，钢的冶金成分较简单，合金化生产成本较低。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

采用的薄板坯连铸连轧工艺流程为：电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯凝固后直接进入辊底式加热或均热炉、热轧、层流冷却、卷取；

针对的钢水化学成分范围为：C：≤0.08Wt.％；Si：0.25～0.75Wt.％；Mn：0.8～2.0Wt.％；P：0.070～0.150Wt.％；S：≤0.040Wt.％；Cu：0.25～0.60Wt.％；Cr：0.30～1.25Wt.％；Ni：≤0.65Wt.％；V：0.05～0.20Wt.％；N：0.015～0.030Wt.％；

薄板坯连铸连轧工艺参数为：铸坯入炉温度900～1050℃；均热温度1030～1200℃；开轧温度950～1120℃；终轧温度830～920℃；卷取温度550～650℃。

采用本发明的工艺流程、化学成分和连铸、加热或均热、热轧、卷取工艺参数可获得铁素体晶粒尺寸范围为2.5～7.0微米的超细晶粒或细晶粒钢，屈服强度为700MPa以上，板卷厚度范围为1.6～8mm。

本发明的技术特点是，发挥薄板坯连铸连轧短流程工艺铸坯薄、冷却速度快、组织细化的特点。本发明利用V微合金化技术，在薄板坯连铸连轧流程的铸坯中VN、V(CN)纳米尺寸析出物对晶粒的细化作用与析出强化的原理生产出700MPa级高强度耐候钢板。其优点在于，可稳定地获得钢板的高强度、高成形性能、高耐候性和良好的焊接性能，钢的冶金成分较简单，合金化生产成本较低，是用于生产集装箱、铁路车厢和需要耐候高强度的工业设施建设的理想板材。

具体实施方式

以下的实施例用于阐述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。除非有特别说明，以下实施例中钢水化学成分的百分数均为重量百分数。

实施例1

薄板坯连铸连轧工艺流程为：电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯凝固后直接进入辊底式加热或均热炉、热轧、层流冷却、卷取。

钢水的化学成分范围为：0.04～0.05％C-0.25～0.5％Si-0.8～1.4％Mn-0.07～0.09％P-0.005～0.010％S-0.25～0.29％Cu-0.15～0.20％Ni-0.4～0.5％Cr-0.15～0.20％V-0.020～0.030％Alt-0.020～0.030％N。

薄板坯连铸连轧工艺参数为：铸坯入炉温度900～1000℃；均热温度1030～1150℃；开轧温度1050～1100℃；终轧温度830～880℃；卷取温度550～600℃。

钢带的晶粒度和力学性能见表2。

               表2实施例1钢带的晶粒尺寸和力学性能

钢带厚度mm	晶粒尺寸μm	RelMPa	RmMpa	A％	宽冷弯b＝35mm，d＝1.5a180°
						1.8	3.8	725	800	22	完好
3.0	4.0	730	790	23	完好
						5.0	4.2	720	785	26	完好

实施例2

薄板坯连铸连轧工艺流程为：电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯凝固后直接进入辊底式加热或均热炉、热轧、层流冷却、卷取。

钢水的化学成分范围为：0.05～0.06％C-0.4～0.5％Si-1.4～1.6％Mn-0.07～0.09％P-0.005～0.010％S-0.25～0.29％Cu-0.15～0.20％Ni-0.4～0.5％Cr-0.12～0.14％V-0.020-0.030％Alt-0.015～0.025％N。

薄板坯连铸连轧工艺参数为：铸坯入炉温度980～1050℃；均热温度1100～1150℃；开轧温度1000～1080℃；终轧温度830～860℃；卷取温度580～620℃。

钢带的晶粒度和力学性能见表3。

                表3实施例2钢带的晶粒尺寸和力学性能

钢带厚度mm	晶粒尺寸μm	RelMPa	RmMPa	A％	宽冷弯b＝35mm，d＝1.5a180°
						1.6	3.8	730	815	22	完好
3.5	4.0	725	805	22	完好
						5.0	4.2	725	795	21	完好
8.0	4.3	720	805	22	完好

实施例3

薄板坯连铸连轧工艺流程为：电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯凝固后直接进入辊底式加热或均热炉、热轧、层流冷却、卷取。

钢水的化学成分范围为：0.05～0.08％C-0.4～0.5％Si-0.8～1.2％Mn-0.07～0.09％P-0.005～0.010％S-0.25～0.29％Cu-0.15～0.20％Ni-0.4～0.5％Cr-0.12～0.14％V-0.020-0.030％Alt-0.020～0.030％N。

薄板坯连铸连轧工艺参数为：铸坯入炉温度900～1000℃；均热温度1120～1200℃；开轧温度1050～1120℃；终轧温度880～920℃；卷取温度550～600℃。

钢带的晶粒度和力学性能见表4。

            表4实施例3钢带的晶粒尺寸和力学性能

钢带厚度mm	晶粒尺寸μm	RelMPa	RmMPa	A％	宽冷弯b＝35mm，d＝1.5a180°
						1.6	3.5	735	815	22	完好
2.0	3.9	735	820	23	完好
						3.0	4.3	725	800	24	完好
6.0	4.8	720	805	25	完好

实施例4

薄板坯连铸连轧工艺流程为：电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯凝固后直接进入辊底式加热或均热炉、热轧、层流冷却、卷取。

钢水的化学成分范围为：0.04～0.06％C-0.4～0.5％Si-0.8～1.2％Mn-0.07～0.09％P-0.005～0.010％S-0.25～0.29％Cu-0.15～0.20％Ni-0.4～0.5％Cr-0.15～0.20％V-0.020-0.030％Alt-0.020～0.030％N。

薄板坯连铸连轧工艺参数为：铸坯入炉温度920～960℃；均热温度1100～1150℃；开轧温度1000～1080℃；终轧温度830～860℃；卷取温度580～620℃。

钢带的晶粒度和力学性能见表5。

            表5实施例4钢带的晶粒尺寸和力学性能

钢带厚度mm

晶粒尺寸μm

RelMPa

RmMPa

A％

宽冷弯b＝35mm，d＝1.5a180°

1.8	3.4	735	820	23	完好
						3.5	3.8	725	805	20	完好
5.0	4.1	725	795	22	完好
						6.0	4.6	730	810	21	完好
8.0	4.5	720	800	26	完好

Claims (1)

1.一种基于薄板坯连铸连轧工艺生产700MPa级V-N微合金化高强耐候钢板的方法，其特征在于：

采用的薄板坯连铸连轧工艺流程为：电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯凝固后直接进入辊底式加热或均热炉、热轧、层流冷却、卷取；

针对的钢水化学成分范围为：C：≤0.08Wt.％；Si：0.25～0.75Wt.％；Mn：0.8～2.0Wt.％；P：0.070～0.150Wt.％；S：≤0.040Wt.％；Cu：0.25～0.60Wt.％；Cr：0.30～1.25Wt.％；Ni：≤0.65Wt.％；V：0.05～0.20Wt.％；N：0.015～0.030Wt.％；

薄板坯连铸连轧工艺参数为：铸坯入炉温度900～1050℃；均热温度1030～1200℃；开轧温度950～1120℃；终轧温度830～920℃；卷取温度550～650℃。