專利名稱：一種高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶及其制造方法，具體講是一種550MPa級高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶及其制造方法。

背景技術(shù)：
耐大氣腐蝕鋼主要用于制造集裝箱、鐵路車輛、電站鍋爐耐腐蝕件、石油井架以及工程機(jī)械等要求耐大氣腐蝕性能的結(jié)構(gòu)件，其中鐵路行業(yè)是耐大氣腐蝕鋼最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。鐵路車輛的發(fā)展趨勢是高速與重載，提高鋼材強(qiáng)度以減輕車輛自重是達(dá)此目標(biāo)的重要手段，而沖壓和彎曲是鐵路車輛用耐大氣腐蝕鋼最主要的成型方式，因此，除要求高強(qiáng)度外，還要求鐵路車輛用耐大氣腐蝕鋼具有良好的成型性能。現(xiàn)有鐵路車輛用耐大氣腐蝕鋼在強(qiáng)度提高的同時，卻存在沖壓或彎曲開裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了鐵路車輛的穩(wěn)定生產(chǎn)和安全運(yùn)行。
在本發(fā)明之前，2008年8月6日公開的公開號為CN101235469A的“一種高強(qiáng)度易成型耐大氣腐蝕鋼”發(fā)明專利，提供了一種高強(qiáng)度耐大氣腐蝕鋼，但該鋼中含有0.08-0.20％的貴重合金元素Mo，提高了鋼材成本，除此之外，還需要向鋼中加入昂貴的稀土元素，加入量150-180克/噸鋼，這不僅進(jìn)一步提高了鋼材成本，而且在實際生產(chǎn)中很容易出現(xiàn)稀土夾雜、表面裂紋和水口結(jié)瘤等質(zhì)量問題，導(dǎo)致成品力學(xué)性能和成型異常波動，并增加了生產(chǎn)難度。
2008年10月1日公開的公開號為CN100422373C的“一種高強(qiáng)度低合金耐大氣腐蝕鋼及其生產(chǎn)方法”發(fā)明專利，提供了一種高強(qiáng)度耐大氣腐蝕鋼及其生產(chǎn)方法，但該鋼中也含有0.14-0.35％的貴重合金元素Mo，鋼材成本較高。


發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶的上述不足，本發(fā)明提供一種成本低、工藝難度小的高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶，同時提供這種鋼帶的制造方法。
本550MPa級高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為 0＜C≤0.10 Si 0.15～0.45 Mn 1.20～1.850＜P≤0.020 0＜S≤0.008Cr 0.35～1.00Ni 0.15～0.55Cu 0.25～0.50 0＜Nb+V+Ti≤0.22。
其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
一般寬度為1000～2130mm，厚度3.0～18.0mm。
本發(fā)明所述550MPa級高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶化學(xué)成分的限定理由如下。
提高鋼的強(qiáng)度既簡便又便宜的方法是提高C含量，然而，隨著C含量的提高，鋼的沖擊韌性、焊接性能和成型性能卻明顯下降。為了使成品鋼材具有良好的綜合性能，尤其是良好的成型性能，應(yīng)盡可能降低C含量，故限定C含量不得高于0.10％。
通過提高鋼中Mn含量來彌補(bǔ)因降低C含量導(dǎo)致的熱軋鋼帶強(qiáng)度的下降。Mn在鋼中可形成置換式固溶體，起到較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，使屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度線性增加。此外，Mn是奧氏體形成元素，具有穩(wěn)定奧氏體的作用，可降低奧氏體轉(zhuǎn)變溫度(Ar3)，提高鐵素體形核率，降低晶粒長大速度，即具有細(xì)化晶粒的作用。但Mn含量提高可使鋼的C當(dāng)量(Ceq)增加，對焊接性能不利。為了綜合改善強(qiáng)韌性并兼顧焊接和成型性能，應(yīng)適當(dāng)提高M(jìn)n含量。因此，將Mn含量限定在0.70-1.40％范圍。
Si在鐵素體中的固溶強(qiáng)化系數(shù)比Mn高，Si對提高強(qiáng)度非常有效，但卻降低鋼的沖擊韌性和成型性能，采用Si合金化的幅度有限。為此，將Si含量限定在0.15-0.45％范圍。
P對鋼的沖擊韌性、焊接性能和成型性能都是有害的。P在鋼中易析出并形成Fe3P，增加鋼的脆性，特別是劇烈地降低鋼的低溫沖擊韌性；P會惡化鋼的焊接性能；此外P在γ鐵和α鐵中的擴(kuò)散速度小，易形成偏析，從而對鋼的成型性能造成不利影響。因本發(fā)明熱軋鋼帶對焊接性能要求嚴(yán)格，因此將其P含量限制在0.020％以下。
S含量較高時可導(dǎo)致鋼產(chǎn)生“熱脆”缺陷，加入鋼中的Mn可與S形成MnS塑性夾雜物，減輕S的有害影響。但在軋制過程中沿軋制方向延伸的MnS易使鋼帶形成帶狀組織，降低鋼帶的橫向沖擊韌性和成型性能。S對鋼的耐蝕性也十分有害，鋼中的硫化物可成為銹蝕的發(fā)源地，因此限定S含量不得高于0.008％。
Cr、Ni、Cu元素在鋼中可起到不同程度的固溶強(qiáng)化作用，其中Ni還可改善鋼的低溫沖擊韌性，但加入這些元素的主要目的卻在于賦予成品熱軋鋼帶良好的耐大氣腐蝕性能。Cr、Ni、Cu元素的適量組合，可使鋼獲得優(yōu)良的耐大氣腐蝕性能，為此對Cr、Ni、Cu元素含量限定如下0.35％≤Cr≤1.00％，0.15％≤Ni≤0.55％，0.25％≤Cu≤0.50％。
在加熱過程中溶解于奧氏體中的Nb、V、Ti的碳化物、氮化物或碳、氮化合物可有效阻止奧氏體晶粒張大，這對改善鋼材的焊接性能可起到積極作用。在固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、位錯強(qiáng)化、析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化等諸多強(qiáng)化手段中，細(xì)晶強(qiáng)化是同時提高材料強(qiáng)度和韌性的唯一方法，是鋼鐵材料極為重要的強(qiáng)化方式，而加入Nb、V、Ti等微合金化元素則是使這一機(jī)制充分發(fā)揮作用的重要手段。相變后在鐵素體基體上析出的更細(xì)小彌散的Nb、V、Ti的碳化物、氮化物或碳、氮化合物則起到了析出強(qiáng)化作用。為使Nb、V、Ti元素有效發(fā)揮上述作用，限定Nb+V+Ti總量不高于0.22％。
本550MPa級高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶及其制造方法包括下述依次的步驟 A制備連鑄坯 通過鐵水預(yù)處理脫硫、頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉和板坯連鑄，獲得的連鑄坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為 0＜C≤0.10 Si 0.15～0.45Mn 1.20～1.850＜P≤0.020 0＜S≤0.008Cr 0.35～1.00Ni 0.15～0.55Cu 0.25～0.50 0＜Nb+V+Ti≤0.22。
其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
B采用控制軋制和控制冷卻工藝將連鑄坯加工成熱軋鋼帶 連鑄坯在步進(jìn)式加熱爐中加熱，加熱溫度不低于1200℃，保溫時間不短于2.5小時，使奧氏體均勻化；連鑄坯經(jīng)過粗軋和精軋兩個階段的熱加工，生產(chǎn)出厚度范圍為3.0～18.0mm的成品熱軋鋼帶，熱軋鋼帶終軋溫度790～890℃，以實現(xiàn)奧氏體軋制。熱軋鋼帶終軋后快速水冷至450～650℃卷取，以獲得細(xì)小均勻的鐵素體晶粒和彌散的析出物，然后再在空氣中冷卻到室溫。
本550MPa級高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶及其制造方法，在于通過化學(xué)成分和控制軋制、控制冷卻工藝制度的合理匹配，生產(chǎn)出一種低成本高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶，其有害元素含量和帶狀組織級別較低，具有良好的成型性能。
本發(fā)明熱軋鋼帶與CN101235470A、CN100422373C發(fā)明專利產(chǎn)品力學(xué)性能、成型性能的對比見表1。
表1
由表1可以看出，對比專利CN101235469A產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度555～635MPa，抗拉強(qiáng)度660～750MPa，-40℃夏比沖擊功116～130J，對比專利CN100422373C產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度575～595MPa，抗拉強(qiáng)度605～645MPa，-40℃夏比沖擊功210～260J，本發(fā)明熱軋鋼帶的屈服強(qiáng)度為580～630MPa，抗拉強(qiáng)度為665～730MPa，-40℃夏比沖擊功230～316J，這說明本發(fā)明熱軋鋼帶具有較高的強(qiáng)度和沖擊韌性，強(qiáng)韌性匹配較好。對比專利CN101235469A產(chǎn)品的延伸率22.5～27％，對比專利CN100422373C產(chǎn)品的延伸率為22～28％，本發(fā)明熱軋鋼帶的延伸率為24.5～31.5％，本發(fā)明熱軋鋼帶的塑性較高。對比專利CN101235469A產(chǎn)品的屈強(qiáng)比為0.84～0.86，180°d＝0冷彎試驗完好，對比專利CN100422373C產(chǎn)品的屈強(qiáng)比為0.9～0.96，180°d＝2a冷彎試驗完好，本發(fā)明熱軋鋼帶的屈強(qiáng)比為0.80～0.86，180°d＝0冷彎試驗完好，這說明本發(fā)明熱軋鋼帶具有較好的成型性能?？傊?，本發(fā)明熱軋鋼帶具有較高的綜合力學(xué)性能和優(yōu)良的成型性能，以其為原料制造鐵路車輛，可有效避免沖壓或彎曲開裂現(xiàn)象，對保障鐵路車輛的穩(wěn)定生產(chǎn)和安全運(yùn)行起到積極作用。

具體實施例方式 下面結(jié)合實施例詳細(xì)說明本550MPa級高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶及其制造方法的具體實施方式
，但本550MPa級高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶及其制造方法的具體實施方式
不局限于下述實施例。
下述實施例的生產(chǎn)條件為鐵水預(yù)處理設(shè)施，180噸頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐，LF精煉裝置，板坯連鑄機(jī)，半連續(xù)式熱軋鋼帶生產(chǎn)線。
耐大氣腐蝕熱軋鋼帶化學(xué)分析方法為GB/T 223，取樣方法GB/T 20066。
耐大氣腐蝕熱軋鋼帶拉伸性能檢驗方法GB/T 228，取樣方法GB/T 2975。
耐大氣腐蝕熱軋鋼帶沖擊韌性檢驗方法GB/T 229，取樣方法GB/T 2975。
耐大氣腐蝕熱軋鋼帶冷彎性能檢驗方法GB/T 232，取樣方法GB/T 2975。
耐大氣腐蝕熱軋鋼帶帶狀組織檢驗方法GB/T 13299，取樣方法GB/T13298。
耐大氣腐蝕熱軋鋼帶耐大氣腐蝕性能檢驗及取樣方法TB/T 2375。
鋼帶實施例一 本實施例550MPa級高強(qiáng)度良成型性耐大氣腐蝕熱軋鋼帶厚度3.0mm，化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為 C0.063Si0.18Mn1.22P0.010S0.003 Cr0.68Ni0.22Cu0.41Nb+V+Ti0.08，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實施例熱軋鋼帶力學(xué)性能、成型性能和帶狀組織測試結(jié)果見表2，耐大氣腐蝕性能測試結(jié)果見表3。
表2
表3
鋼帶實施例二 本實施例550MPa級高強(qiáng)度良成型性耐大氣腐蝕熱軋鋼帶厚度10.0mm，化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為 C0.083Si0.32Mn1.50P0.011S0.003 Cr0.72Ni0.22Cu0.42Nb+V+Ti0.11，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實施例熱軋鋼帶力學(xué)性能、成型性能和帶狀組織測試結(jié)果見表2，耐大氣腐蝕性能測試結(jié)果見表3。
鋼帶實施例三 本實施例550MPa級高強(qiáng)度良成型性耐大氣腐蝕熱軋鋼帶厚度18.0mm，化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為 C0.096Si0.42Mn1.80P0.010S0.003 Cr0.70Ni0.23Cu0.43Nb+V+Ti0.15，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實施例熱軋鋼帶力學(xué)性能、成型性能和帶狀組織測試結(jié)果見表2，耐大氣腐蝕性能測試結(jié)果見表3。
制造方法實施例一 本實施例制造的是鋼帶實施例一，本實施例的制造方法包括下述依次的步驟 A制備連鑄坯 通過鐵水預(yù)處理脫硫、180噸頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉和板坯連鑄，獲得的連鑄坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為 C0.063Si0.18Mn1.22P0.010S0.003 Cr0.68Ni0.22Cu0.41Nb+V+Ti0.08，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
B采用控制軋制和控制冷卻工藝將連鑄坯加工成熱軋鋼帶 連鑄坯在步進(jìn)式加熱爐中加熱到1230℃，保溫時間3小時。連鑄坯經(jīng)過粗軋和精軋兩個階段的熱加工，生產(chǎn)出厚度為3.0mm的成品熱軋鋼帶，熱軋鋼帶終軋溫度880℃。熱軋鋼帶終軋后快速水冷至630℃卷取，然后再在空氣中冷卻到室溫。
本實施例熱軋鋼帶力學(xué)性能、成型性能和帶狀組織測試結(jié)果見表2，耐大氣腐蝕性能測試結(jié)果見表3。
制造方法實施例二 本實施例制造的是鋼帶實施例二，本實施例的制造方法包括下述依次的步驟 A制備連鑄坯 通過鐵水預(yù)處理脫硫、180噸頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉和厚板坯連鑄，獲得的連鑄坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為 C0.083Si0.32Mn1.50P0.011S0.003 Cr0.72Ni0.22Cu0.42Nb+V+Ti0.11，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
B采用控制軋制和控制冷卻工藝將連鑄坯加工成熱軋鋼帶 連鑄坯在步進(jìn)式加熱爐中加熱到1220℃，保溫時間3小時。連鑄坯經(jīng)過粗軋和精軋兩個階段的熱加工，生產(chǎn)出厚度為10.0mm的成品熱軋鋼帶，熱軋鋼帶終軋溫度850℃，熱軋鋼帶終軋后快速水冷至600℃卷取，然后再在空氣中冷卻到室溫。
本實施例熱軋鋼帶力學(xué)性能、成型性能和帶狀組織測試結(jié)果見表2，耐大氣腐蝕性能測試結(jié)果見表3。
制造方法實施例三 本實施例制造的是鋼帶實施例三，本實施例的制造方法包括下述依次的步驟 A制備連鑄坯 通過鐵水預(yù)處理脫硫、180噸頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉和厚板坯連鑄，獲得的連鑄坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為 C0.096Si0.42Mn1.80P0.010S0.003 Cr0.70Ni0.23Cu0.43Nb+V+Ti0.15，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
B采用控制軋制和控制冷卻工藝將連鑄坯加工成熱軋鋼帶 連鑄坯在步進(jìn)式加熱爐中加熱到1220℃，保溫時間3小時。連鑄坯經(jīng)過粗軋和精軋兩個階段的熱加工，生產(chǎn)出厚度為18.0mm的成品熱軋鋼帶，熱軋鋼帶終軋溫度830℃，熱軋鋼帶終軋后快速水冷至570℃卷取，然后再在空氣中冷卻到室溫。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶，它的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為
0＜C≤0.10 0.15≤Si≤0.45 1.20≤Mn≤1.85 0＜P≤0.020
0＜S≤0.008 0.35≤Cr≤1.00 0.15≤Ni≤0.55 0.25≤Cu≤0.50
0＜Nb+V+Ti≤0.22。其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶的制造方法，它包括下述依次的步驟
A制備連鑄坯
通過鐵水預(yù)處理脫硫、頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉和板坯連鑄，獲得的連鑄坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為
0＜C≤0.10 0.15≤Si≤0.45 1.20≤Mn≤1.85 0＜P≤0.020
0＜S≤0.0080.35≤Cr≤1.00 0.15≤Ni≤0.55 0.25≤Cu≤0.50
0＜Nb+V+Ti≤0.22。其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
B采用控制軋制和控制冷卻工藝將連鑄坯加工成熱軋鋼帶。
3.按照權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶的制造方法，其特征是連鑄坯在步進(jìn)式加熱爐中加熱，加熱溫度不低于1200℃，保溫時間不短于2.5小時，使奧氏體均勻化；連鑄坯經(jīng)過粗軋和精軋兩個階段的熱加工，生產(chǎn)出厚度為3.0～18.0mm的成品熱軋鋼帶，熱軋鋼帶終軋溫度790～890℃，以實現(xiàn)奧氏體軋制；熱軋鋼帶終軋后快速水冷至450～650℃卷取，以獲得細(xì)小均勻的鐵素體晶粒和彌散的析出物；然后再在空氣中冷卻到室溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度耐大氣腐蝕熱軋鋼帶及其制造方法，熱軋鋼帶成分的質(zhì)量百分配比為0＜C≤0.10，0.15≤Si≤0.45，1.20≤Mn≤1.85，0＜P≤0.020，0＜S≤0.008，0.35≤Cr≤1.00，0.15≤Ni≤0.55，0.25≤Cu≤0.50，0＜Nb+V+Ti≤0.22。鋼帶制造方法的步驟為A通過鐵水預(yù)處理脫硫、頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉和厚板坯連鑄制備連鑄坯；B采用控制軋制和控制冷卻工藝將連鑄坯加工成熱軋鋼帶，終軋溫度790-890℃，快速水冷至450-650℃卷取，然后冷卻到室溫。用本550MPa級高強(qiáng)度良成型性耐大氣腐蝕熱軋鋼帶制造方法加工的鋼帶，其有害元素含量和帶狀組織級別較低，具有較高的綜合力學(xué)性能、耐大氣腐蝕性能和優(yōu)良的成型性能。
文檔編號C22C38/58GK101768704SQ201010101420
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者辛建卿, 焦向斌 申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司