一种400MPa级无Ni热轧耐候钢板及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种400MPa级无Ni热轧耐候钢板及其生产方法，所述耐候钢板包括以下重量百分比的化学成分：C：0.07％～0.11％、Si：0.30％～0.55％、Mn：0.30～0.50％、P：0.020～0.150％、S：≤0.005％、Cr：0.30％～0.80％、Cu：0.25％～0.40％、Als：0.015％～0.040％、Ti：0.015％～0.040％、N：≤0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，本发明专利技术通过合金成分、冶炼、连铸、热轧全流程协同设计，解决了400MPa级无Ni耐候钢的连铸漏钢和热轧卷表面裂纹缺陷控制难题，在常规流程下实现400MPa级无Ni热轧耐候钢板的批量稳定生产。耐候钢板的批量稳定生产。耐候钢板的批量稳定生产。

【技术实现步骤摘要】
一种400MPa级无Ni热轧耐候钢板及其生产方法


[0001]本专利技术属于钢铁材料领域，具体涉及一种400MPa级无Ni热轧耐候钢板及其生产方法。

技术介绍

[0002]耐候钢即耐大气腐蚀钢，是在普通碳钢的基础上添加少量Cu、P、Cr、Ni等合金元素的一类低合金钢。耐候钢在大气环境下使用时钢基体表面形成一层致密的、附着牢固的非晶态保护性锈层，从而阻止空气中的氧气、水等腐蚀性介质向基体扩散，提高耐大气腐蚀能力。耐候钢由于具有良好的耐大气腐蚀性能、强韧性和焊接性能，延长服役寿命，广泛应用于铁道车辆、集装箱、建筑、桥梁、塔架等钢结构制造。
[0003]Cu是耐候钢中最主要的合金元素之一，能显著提高钢材的耐大气腐蚀性能。但是Cu是低熔点合金元素，熔点只有1083℃，由于Cu的存在易导致耐候钢连铸过程中产生漏钢，热轧卷加热和热轧过程中产生边部裂纹、表面翘皮等表面质量缺陷。以往耐候钢耐中常常通过复合添加Cu、Ni，控制Ni/Cu≥0.5，形成高熔点的Cu
‑
Ni二元合金相，抑制液相铜富集，解决上述制造过程中存在的难题。Ni能促进钢的自腐蚀电位正移，降低腐蚀倾向，在锈层富集，促进致密内锈层形成，提高材料的耐大气腐蚀性能。然而Ni是贵重合金元素，添加Ni不仅显著提高耐候钢制造成本，同时也加速了我国Ni资源消耗。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种400MPa级无Ni热轧耐候钢板及其生产方法，该耐候钢板的生产成本大幅降低，且具有良好的耐大气腐蚀性和综合力学性能，板材厚度≥3.0mm。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种400MPa级无Ni热轧耐候钢板，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.07％～0.11％、Si：0.30％～0.55％、Mn：0.30～0.50％、P：0.020～0.150％、S：≤0.005％、Cr：0.30％～0.80％、Cu：0.25％～0.40％、Als：0.015％～0.040％、Ti：0.015％～0.040％、N：≤0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，且所述400MPa级无Ni热轧耐候钢板的耐候指数I≥7.0。
[0007]所述400MPa级无Ni热轧耐候钢板的金相组织为多边形铁素体+珠光体。
[0008]所述400MPa级无Ni热轧耐候钢板的屈服强度R
eL
≥400MPa，抗拉强度Rm≥500MPa，延伸率A≥25％，
‑
20℃KV2≥100J。
[0009]所述400MPa级无Ni热轧耐候钢板的生产方法，包括以下步骤：铁水预处理深脱硫
→
转炉顶底复合吹炼
→
LF精炼
→
连铸
→
加热
→
热连轧
→
层流冷却
→
卷取。
[0010]所述连铸步骤中，采用低过热度浇铸和无Ni耐候钢专用保护渣进行保护浇铸避免漏钢。中间包钢水过热度控制在10～25℃；保护渣主要理化性能指标：碱度为0.90～1.40、1300℃粘度为0.030～0.150Pa
·
s、熔点为1030～1150℃。
[0011]所述连铸步骤中，连铸板坯的厚度为230mm或250mm，连铸坯拉速控制在≤1.5m/min。铸坯切割后采用直装或热装轧制，板坯入炉温度≥600℃，缩短板坯在加热炉内的时间。
[0012]所述加热步骤中，板坯进入步进梁式加热炉进行加热，为避免低熔点合金元素Cu导致的“铜脆”表面缺陷，控制加热炉一加段出口温度＜1070℃，二加段以≥150℃/h的升温速率快速升温至1150～1200℃，板坯出炉温度≤1200℃，在炉时间120～180min；采用低温快速加热，缩短在炉时间，降低液相Cu在奥氏体晶界的富集。
[0013]所述加热步骤中，加热炉采用还原气氛，空气过剩系数小于1.0，减少加热过程中板坯表面Fe的氧化烧损，抑制Cu富集。
[0014]板坯出加热炉后进行高压水除鳞去除板坯表面一次氧化铁皮，然后进行热连轧。
[0015]所述热连轧步骤中，粗轧阶段轧制温度控制在1050℃以上，累计压下率≥80％，在高温下进行多道次大变形，促进形变奥氏体晶粒回复再结晶，细化奥氏体细化晶粒尺寸。粗轧机组和精轧机组之间采用保温罩对中间坯进行保温，提高中间坯头尾温度均匀性。精轧阶段采用7架四辊轧机进行连轧，精轧开轧温度≤1030℃，累计变形量≥80％，通过累计大变形，增加形变奥氏体内的形变带和位错密度，增加铁素体相变形核点，细化相变后铁素体晶粒。为保证晶粒细化效果，控制精轧终轧温度为830～890℃。
[0016]所述层流冷却步骤中，精轧结束后采用前段密集层流冷却促进带钢快速降温，冷却速度≥30℃/s。
[0017]所述卷取步骤中，卷取温度控制在570～640℃；卷取温度过高，铁素体晶粒和第二相析出粒子粗化，导致强度不足；卷取温度过低生成贝氏体组织，降低材料塑性，影响成形性能。卷取后自然冷却至室温。
[0018]本专利技术400MPa级无Ni热轧耐候钢板中的合金元素及其质量百分比设计原理如下：
[0019]C(碳)：C是提高钢材强度最经济的元素，但是C含量过高会恶化钢材的焊接性能，降低塑韧性；还会加剧异相间的电化学腐蚀，恶化耐大气腐蚀性能。本专利技术为提高耐候钢强度，将C含量设计为0.07～0.11％。
[0020]Si(硅)：Si有利于细化腐蚀产物，促进钢材表面形成致密的保护性锈层从而提高耐大气腐蚀性能，还能抑制加热过程中Fe的氧化烧损，从而抑制铜富集。但是Si含量过高会降低钢材的焊接性能。因此本专利技术将Si含量设计为0.30～0.55％。
[0021]Mn(锰)：Mn是钢中重要的固溶强化元素之一，提高钢的强度和韧性。但是Mn含量过高不但会提高耐候钢制造成本，还会恶化钢材的焊接性能。因此，将其含量设计为0.30～0.50％。
[0022]P(磷)：P是提高钢材耐大气腐蚀性能最经济的元素，还能起到固溶强化作用，但是P含量过高容易在晶界偏析降低钢材的低温韧性，增加焊接裂纹敏感性。因此将P含量设计为0.020～0.150％；
[0023]S(硫)：S是钢中的有害残余元素，恶化钢材的耐大气腐蚀性能和塑韧性，而且易与Ti、C结合生成Ti4C2S2，降低钢中有效Ti的含量，从而影响微合金元素Ti的强化效果。因此本专利技术将S含量设计为≤0.005％。
[0024]Als(铝)：Al是钢中加入的主要脱氧元素，与氧的结合力大于Ti，提高Ti的收得率。但Al含量过高会导致钢中Al的氧化物夹杂增加，降低钢材的耐大气腐蚀性能，连铸容易堵
塞水口。因此，将其含量设计为0.015～0.040％。
[0025]Cr(铬)：Cr是提高钢材耐大气腐蚀性能重要的合金元素，尤其是在与Cu复合添加的时候，能够在钢材表面富集促进致密的保护性锈层生成，显著提高钢材的耐大气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种400MPa级无Ni热轧耐候钢板，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.07％～0.11％、Si：0.30％～0.55％、Mn：0.30～0.50％、P：0.020～0.150％、S：≤0.005％、Cr：0.30％～0.80％、Cu：0.25％～0.40％、Als：0.015％～0.040％、Ti：0.015％～0.040％、N：≤0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，且所述400MPa级无Ni热轧耐候钢板的耐候指数I≥7.0。2.根据权利要求1所述的400MPa级无Ni热轧耐候钢板，其特征在于，所述400MPa级无Ni热轧耐候钢板的金相组织为多边形铁素体+珠光体。3.根据权利要求1所述的400MPa级无Ni热轧耐候钢板，其特征在于，所述400MPa级无Ni热轧耐候钢板的屈服强度R
eL
≥400MPa，抗拉强度Rm≥500MPa，延伸率A≥25％，
‑
20℃KV2≥100J。4.如权利要求1
‑
3任意一项所述400MPa级无Ni热轧耐候钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：铁水预处理深脱硫
→
转炉顶底复合吹炼
→
LF精炼
→
连铸
→
加热

【专利技术属性】
技术研发人员：胡学文，何博，郭锐，石践，汪飞，王海波，张宇光，熊华报，文亮，舒宏富，王立兵，黄敏，李雄杰，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：