熱軋高強(qiáng)低鎳銅比厚規(guī)格耐候鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋼材生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱軋高強(qiáng)低鎳銅比厚規(guī)格耐候鋼及 其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 耐候鋼又稱(chēng)耐大氣腐蝕鋼，是在碳錳鋼的基礎(chǔ)上添加一定量的Cu、Cr、Ni等元素， 獲取優(yōu)異的耐大氣腐蝕性能，而且時(shí)間越長(zhǎng)，耐腐蝕性能越好，廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、集 裝箱、鐵道車(chē)輛等鋼結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域?，F(xiàn)有700MPa級(jí)高強(qiáng)度耐候鋼并未采用低鎳銅比設(shè)計(jì) 思路，而且為保證力學(xué)性能，合金元素含量較高，尤其是厚規(guī)格耐候鋼，所以，開(kāi)發(fā)出工藝簡(jiǎn) 單，性能穩(wěn)定，成本較低的熱軋高強(qiáng)低鎳銅比厚規(guī)格耐候鋼具有重要的意義。
[0003] 現(xiàn)有700MPa級(jí)高強(qiáng)耐候鋼為保證耐腐蝕性能往往添加較高含量的Cu、Ni元素，為 防止發(fā)生"銅脆"缺陷，鎳銅比一般控制在〇. 5以上，合金成本很高，而且厚度規(guī)格主要控制 在10. 0mm以下。為保證力學(xué)性能滿(mǎn)足要求，一些專(zhuān)利所述發(fā)明添加一定量Mo元素，極大提 高了合金成本，降低經(jīng)濟(jì)效益；一些專(zhuān)利所述發(fā)明添加很高含量的Cr元素，Cr含量控制范 圍是2. 5?10. 0%，很高含量的Cr不但極大地提高冶煉成本和難度，而且對(duì)鋼材的成型性 能會(huì)產(chǎn)生不利的影響；一些專(zhuān)利所述發(fā)明采用較低的卷取溫度，通過(guò)獲取一定量的貝氏體 組織提高力學(xué)性能，但是降低卷取溫度不利于高強(qiáng)耐候鋼的板形控制，此外，一些專(zhuān)利所述 發(fā)明的厚度規(guī)格雖達(dá)到14. 0mm，但是強(qiáng)度級(jí)別較低，屈服強(qiáng)度只有485MPa?525MPa，遠(yuǎn)低 于本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種產(chǎn)品性能優(yōu)異、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單且具備良好經(jīng)濟(jì)效益的熱 軋高強(qiáng)低鎳銅比厚規(guī)格耐候鋼及其生產(chǎn)方法。
[0005] 本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種熱軋高強(qiáng)低鎳銅比厚規(guī)格耐候鋼，其化學(xué)成分質(zhì) 量百分比為：
[0006] C :0? 055 ?0? 065% ;Si :0? 56 ?0? 64% ;Mn :0? 55 ?0? 65% ;P :0? 022-0. 030% ; S 彡 0? 005 % ;Cu :0? 15 ?0? 19 % ;Cr :1. 05 ?1. 25 % ;Ni :0? 05-0. 09 % ;Nb :0? 052 ? 0.058% ;Ti :0. 125?0. 135%，其余為Fe以及不可避免的雜質(zhì)，其中，鎳銅比小于等于 0? 45。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種生產(chǎn)上述熱軋高強(qiáng)低鎳銅比厚規(guī)格耐候鋼的方 法，包括：將冶煉連鑄獲得的上述化學(xué)成分的板坯進(jìn)行加熱后，依次經(jīng)過(guò)粗除鱗、定寬壓力 機(jī)、粗軋、飛剪、精除鱗、精軋、超快冷、層流冷卻后卷取獲得成品；
[0008] 所述板坯進(jìn)行加熱時(shí)，采用溫裝入爐，入爐溫度為300°C?500°C，均熱段出口溫 度為1260°C?1270°C，出爐溫度為1260°C?1270°C，加熱時(shí)間為180min?240min。
[0009] 進(jìn)一步地，所述板坯在加熱過(guò)程中，分別經(jīng)過(guò)加熱一段、加熱二段及均熱段進(jìn)行 加熱，所述加熱一段空氣過(guò)剩系數(shù)為1. 10?1. 35,所述加熱二段空氣過(guò)剩系數(shù)為1. 05? 1. 15,所述均熱段氣過(guò)剩系數(shù)為0. 95?1. 03,實(shí)現(xiàn)弱還原性均熱，均熱段殘氧分析儀測(cè)量 值小于1.0%。
[0010] 進(jìn)一步地，所述加熱一段的出口溫度為700°c?900°C，所述加熱二段的出口溫度 為1250°C?1270°C，升溫速率10°C /min?12°C /min，所述均熱段的出口溫度為1260°C? 1270°C，所述均熱段時(shí)間不超過(guò)40min。
[0011] 進(jìn)一步地，所述粗軋采用1+5模式，粗軋R1采用一道次軋制、一道次除鱗，粗軋R2 采用五道次軋制、兩道次除鱗，粗軋R2出口溫度為970°C?1000°C，其中R1表示第一粗軋 機(jī)，R2表示第二粗軋機(jī)。
[0012] 進(jìn)一步地，所述精軋采用6機(jī)架連續(xù)軋制，終軋溫度為800°C?850°C ;
[0013] 進(jìn)一步地，所述精軋之后進(jìn)行超快冷冷卻，超快冷出口溫度為620°C?680°C，超 快冷冷速范圍為40°C /s?100°C /s。
[0014] 進(jìn)一步地，超快冷冷卻之后進(jìn)行層流冷卻，精確控制卷取溫度，所述卷取溫度控制 在 540°C?580°C。
[0015] 進(jìn)一步地，所述成品厚度為10. 0mm?14. 0mm，屈服強(qiáng)度大于等于700MPa，抗拉強(qiáng) 度大于等于750MPa，延伸率大于等于18%，-40°C沖擊吸收功大于等于60J，180° d = 2a彎 曲合格。
[0016] 本發(fā)明提供的一種熱軋高強(qiáng)低鎳銅比厚規(guī)格耐候鋼及其生產(chǎn)方法，采用低碳低錳 鈮鈦微合金化及低鎳銅比的成分體系，通過(guò)控制軋制及超快冷工藝，充分發(fā)揮Nb、Ti的析 出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化作用，極大拓展了熱軋高強(qiáng)耐候鋼的厚度規(guī)格，可獲得綜合力學(xué)性能優(yōu) 異的熱軋高強(qiáng)度厚規(guī)格耐候鋼板。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種熱軋高強(qiáng)低鎳銅比厚規(guī)格耐候鋼，其化學(xué)成分質(zhì)量百分 比為：
[0018] C :0? 055 ?0? 065% ;Si :0? 56 ?0? 64% ;Mn :0? 55 ?0? 65% ;P :0? 022-0. 030% ; S 彡 0? 005 % ;Cu :0? 15 ?0? 19 % ;Cr :1. 05 ?1. 25 % ;Ni :0? 05-0. 09 % ;Nb :0? 052 ? 0.058% ;Ti :0. 125?0. 135%，其余為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。其中，鎳銅比小于等于 0? 45。
[0019] 其中，C元素是鋼中最有效的強(qiáng)化元素之一，同時(shí)又是最廉價(jià)的化學(xué)元素，但是C 又可明顯降低鋼的塑性和韌性，并且碳含量越高其焊接性能越差，所以，本發(fā)明實(shí)施例中將 C含量范圍控制在0. 055%?0. 065%。
[0020] Si元素具有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化效果，可顯著提高鋼的抗拉強(qiáng)度，并小幅提高鋼的屈 服強(qiáng)度，但塑性韌性有所下降。Si與其它元素如Cu、Cr、P、Ca配合使用可改善鋼的耐候性， 較高的Si含量有利于細(xì)化a -FeOOH，從而降低鋼整體的腐蝕速率，所以，本發(fā)明實(shí)施例將 Si含量控制在0. 56%?0. 64%。
[0021] Mn元素是合金元素中對(duì)鋼強(qiáng)度及其韌性都有良好作用的元素，但是為了防止厚規(guī) 格鋼板出現(xiàn)C、Mn元素偏析，本發(fā)明實(shí)施例將Mn含量控制在0. 55 %?0. 65 %。
[0022] P元素是鋼中主要的強(qiáng)化元素，同時(shí)又是提高鋼的耐候性的元素。一方面P具有 很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化效果，另一方面P元素作為陽(yáng)極去極化劑可以顯著提高鋼的耐大氣腐蝕能 力，但是鋼中含P會(huì)惡化鋼的韌性，特別是劇烈的降低鋼的低溫沖擊韌性，故本發(fā)明實(shí)施例 將將P元素控制在0. 022 % -0. 030 %。
[0023] S元素易與Mn元素形成MnS夾雜而惡化鋼的力學(xué)性能，在高強(qiáng)耐磨鋼中S含量要 盡可能的低，以防止微裂紋在MnS夾雜處萌生，本發(fā)明實(shí)施例中S含量的上限為0. 005%。
[0024] Cu最早發(fā)現(xiàn)的耐大氣腐蝕的合金元素。鋼中加入一定量的Cu元素時(shí)，無(wú)論在鄉(xiāng)村 大氣、工業(yè)大氣還是海洋大氣中，都具有較普碳鋼優(yōu)良的耐候性。Cu、P元素同時(shí)存在還能 形成各種復(fù)合鹽，成為FeOOH結(jié)晶的核心，通過(guò)內(nèi)銹層的細(xì)化來(lái)減少離子通道和陽(yáng)極面積， 并減少Fe 304的生成，降低內(nèi)銹層的導(dǎo)電性。但是Cu元素非常容易引起"銅脆"嚴(yán)重影響帶 鋼的表面質(zhì)量，綜合考慮本發(fā)明實(shí)施例將Cu元素含量控制在0. 15 %?0. 19%。
[0025] Cr元素能夠有效地改善鋼的耐腐蝕性能，當(dāng)Cr與Cu同時(shí)加入鋼中時(shí)，效果尤為明 顯，Cr含量提高利于細(xì)化a -FeOOH，當(dāng)銹層與金屬界面的a -FeOOH中Cr含量超過(guò)5%時(shí)， 能有效抑制腐蝕性離子。此外，Cr元素能顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，增大鋼的淬透 性，但同時(shí)也能降低鋼的塑性和韌性，綜合考慮本發(fā)明實(shí)施例將鋼中的Cr元素含量控制在 1. 05%?1. 25%。
[0026] Ni是一種比較穩(wěn)定的元素，加入Ni能使鋼的自腐蝕電位向正方向變化，增加了鋼 的穩(wěn)定性，此外，Ni的加入主要是為了與Cu形成Cu-Ni合金，防止"銅脆"的發(fā)生。但是Ni 元素是一種非常昂貴的合金元素，極大的增加了合金成本，綜合考慮本發(fā)明實(shí)施例將Ni含 量控制在0.05%?0.09%。
[0027] Nb元素是細(xì)化晶粒最有效的元素之一，Nb在奧氏體中的形變誘導(dǎo)析出可有效抑 制奧氏體再結(jié)晶，以達(dá)到細(xì)化相變之后鐵素體晶粒的目的，另外，Nb在奧氏體中的形變誘導(dǎo) 析出以及在鐵素體中的脫溶析出都可以起到一定的沉淀強(qiáng)化，所以本發(fā)明實(shí)施例將Nb含 量控制在0. 052 %?0. 058 %。
[0028] Ti是強(qiáng)碳化物形成元素，它與C、0、N、S有極強(qiáng)的親和力。Ti與N結(jié)合形成TiN，