本發(fā)明涉及耐候鋼制造領(lǐng)域，具體涉及一種低溫韌性優(yōu)異的鐵素體+珠光體組織高強(qiáng)度高韌性熱軋耐候鋼板及其制備方法
背景技術(shù)：
：耐候鋼是指通過添加少量cu、p、cr、ni、mo、re等合金元素，使其在大氣中具有良好耐腐蝕性能的低合金鋼。隨著耐候鋼向工程機(jī)械、橋梁、建筑、輸電塔架等戶外承載結(jié)構(gòu)件的推廣應(yīng)用，復(fù)雜的使用工況環(huán)境要求耐候鋼不但具有良好的耐大氣腐蝕性能，更需要具有高強(qiáng)度和穩(wěn)定的低溫韌性，尤其是寒冷地區(qū)低溫使用的工程機(jī)械和橋梁用鋼，更是要求-40℃甚至-60℃的沖擊性能，因此使用高強(qiáng)度、高韌性耐候鋼以提高鋼結(jié)構(gòu)的安全性非常必要。專利cn101660099a公開了一種高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼及其生產(chǎn)方法。其化學(xué)成分為c：0.05～0.10％、si：0.30～0.45％、mn：1.00～1.50％、p：≤0.015％、s：≤0.010％、cr：0.50～0.70％、ni：0.20～0.30％、cu：0.20～0.40％、al：≤0.05％、ti：0.01～0.025％、nb：0.03～0.05％以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。鋼水經(jīng)過lf和rh精煉處理，采用550℃～590℃低溫卷取得到針狀鐵素體+貝氏體組織，雖然屈服強(qiáng)度達(dá)到450mpa級別，但是延伸率較低22.5～25.0％，且采用lf、rh雙連精煉工序延長生產(chǎn)周期、增加生產(chǎn)成本。專利cn101864538a公開了一種無鎳耐候鋼及其熱軋板制備方法。采用c：0.05～0.10％、si：0.35～0.50％、mn：0.38～0.50％、p：0.07～0.11％、s：＜0.010％、cr：0.45～0.60％、cu：0.25～0.45％、b：0～50ppm的成分設(shè)計(jì)。屈服強(qiáng)度＞400mpa，-40℃縱向沖擊只有32～36j。由于p含量較高，對鋼板的低溫沖擊韌性和焊接性能不利。專利cn102021495公開了一種420mpa高韌性耐候橋梁鋼及其熱軋板卷的制備方法?；瘜W(xué)成分為c：0.015～0.045％、si：0.20～0.35％、mn：1.20～1.50％、p：≤0.018％、s：≤0.0005％、ti：0.010～0.020％、nb：0.030～0.050％、cr：0.25～0.50％、ni：0.25～0.40％、cu：0.25～0.40％、al：0.015～0.040％、b：0.0002～0.0003％，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)。同時(shí)采用450℃～600℃低溫卷取，得到針狀鐵素體組織。由于c含量較低，添加了大量的mn和微合金元素nb提高強(qiáng)度，生產(chǎn)成本較高。專利cn101824581a公開了一種屈服強(qiáng)度450mpa級高強(qiáng)耐候鋼板及其生產(chǎn)方法。在低碳錳鋼基礎(chǔ)上采用單一nb微合金化和控軋控冷工藝，該發(fā)明基于csp短流程，適用于薄規(guī)格耐候鋼的生產(chǎn)。本發(fā)明針對上述問題基于傳統(tǒng)熱連軋生產(chǎn)線開發(fā)了適用于厚規(guī)格如10、12、16mm厚度的高強(qiáng)度高韌性熱軋耐候鋼板，屈服強(qiáng)度：450～500mpa，抗拉強(qiáng)度：≥550mpa，延伸率25.0％～30.0％，-60℃縱向沖擊功＞300j(試樣尺寸：10×10×55mm)，具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性匹配。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對以上現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度高韌性熱軋耐候鋼板及其制備方法，該耐候鋼具有良好的耐大氣腐蝕性、焊接性能、成形性能和強(qiáng)韌性匹配?？蓮V泛應(yīng)用于橋梁、建筑結(jié)構(gòu)、戶外塔架、工程機(jī)械等對低溫韌性要求較高的戶外結(jié)構(gòu)件。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種高強(qiáng)度高韌性熱軋耐候鋼板，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比含量(wt，％)為：c：0.05％～0.10％、si：0.10％～0.50％、mn：1.00％～1.30％、p：≤0.015％、s：≤0.010％、cr：0.30％～0.70％、ni：0.10％～0.40％、cu：0.25％～0.50％、al：0.020％～0.050％、nb：0.010％～0.040％、ti：0.010％～0.030％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。進(jìn)一步的，該鋼板的鋼種的焊接冷裂紋敏感系數(shù)pcm和耐候指數(shù)i的要求：pcm＝c+si/30+(mn+cu+cr)/20+mo/15+ni/60+v/10+5b≤0.20％；同時(shí)，耐候指數(shù)計(jì)算公式參照美國材料與試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)astmg101-01中修正的legault-leckie公式計(jì)算該鋼種的耐候指數(shù)i，具體如下i＝26.01(％cu)+3.88(％ni)+1.20(％cr)+1.49(％si)+17.28(％p)-7.29(％cu)×(％ni)-9.10(％ni)×(％p)-33.39(％cu)2≥6.0。本發(fā)明的另一目的在于提出一種高韌性高耐蝕型耐候鋼板制備方法，采用傳統(tǒng)板帶熱連軋工藝，具體包括：(1)鐵水深脫硫至s≤0.0050％；(2)轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉(3)合金微調(diào)(4)lf爐精煉(5)板坯連鑄、加熱(6)2機(jī)架粗軋+7機(jī)架精軋(7)層流冷卻(8)卷取。進(jìn)一步的，步驟(5)中，板坯連鑄形成的連鑄坯的厚度為230mm，全流程保護(hù)澆鑄。進(jìn)一步的，熱連軋首先對板坯進(jìn)行加熱，加熱溫度為1200℃～1250℃，使微合金化元素碳氮化物在奧氏體中均勻固溶。進(jìn)一步的，熱連軋分為粗軋和精軋兩個(gè)階段。進(jìn)一步的，粗軋階段在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制，采用2架四輥可逆式軋機(jī)進(jìn)行往返軋制，粗軋階段軋制溫度控制在1050℃以上。累計(jì)壓下率≥80％，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)區(qū)進(jìn)行多道次軋制，促進(jìn)奧氏體反復(fù)再結(jié)晶細(xì)化晶粒。進(jìn)一步的，精軋階段采用7架四輥cvc軋機(jī)進(jìn)行連軋，該階段在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，累計(jì)變形量≥70％，通過累計(jì)大變形，增加形變奧氏體內(nèi)的形變帶和位錯密度，增加相變形核點(diǎn)細(xì)化晶粒，所述精軋終軋溫度為800～900℃。進(jìn)一步的，精軋結(jié)束后進(jìn)行控制冷卻、卷取，再空冷至室溫，卷取溫度控制在600～670℃以獲得鐵素體和珠光體顯微組織，晶粒度10.0～12.0級。本發(fā)明為提高耐候鋼的低溫韌性采取了以下方法：1)采用高品質(zhì)潔凈鋼冶煉工藝控制技術(shù)，全流程保護(hù)澆鑄，將s含量控制在0.0050％以下，提高鋼水純凈度，減少鋼水中非金屬夾雜物含量，一方面提高耐大氣腐蝕性能，另一方面提高其塑韌性。2)區(qū)別于傳統(tǒng)的cu-p-cr-ni系耐候鋼，成分設(shè)計(jì)時(shí)將p含量控制在0.015％以下，通過合理的提高cu、cr和ni元素設(shè)計(jì)提高其耐大氣腐蝕性能，從而降低p元素偏析對鋼材低溫韌性的不利影響。3)采用低c，低mn，nb+ti復(fù)合微合金化的成分設(shè)計(jì)，提高該鋼種的塑韌性和焊接性能。4)采用600～670℃高溫卷取使得鋼板的顯微組織以塑韌性較好的多邊形鐵素體為主。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的高強(qiáng)度高韌性熱軋耐候鋼板及其制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明鋼板的力學(xué)性能：rel：450～500mpa，rm：≥550mpa，a：25.0％～30.0％，-60℃縱向夏比v型缺口沖擊功＞300j(試樣尺寸：10×10×55mm),具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性匹配；(2)本發(fā)明鋼板的具有優(yōu)良的冷彎成形性能和焊接性能。經(jīng)過180°冷彎(d＝a)后，彎曲試樣外側(cè)面沒有裂紋出現(xiàn)，便于下游用戶的冷彎成形和焊接加工；(3)本發(fā)明鋼板具有良好的耐大氣腐蝕性能，相對于q345b鋼耐腐蝕性能提高了1倍。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例的金相組織。具體實(shí)施方式圖1為本發(fā)明實(shí)施例的金相組織。鐵素體組織具有優(yōu)良的塑韌性，本發(fā)明通過成分和控軋控冷工藝設(shè)計(jì)，使得鋼板顯微組織主要為均勻細(xì)小的鐵素體，鐵素體晶粒度10.0～12.0級，從而提高材料的塑韌性。下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實(shí)施方式中的一種優(yōu)選實(shí)施例。以下通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。按照本發(fā)明提供的化學(xué)成分要求，采用鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐煉鋼→合金微調(diào)站→lf爐外精煉→連鑄工藝冶煉。以其中3爐鋼作為本發(fā)明的3個(gè)實(shí)施例。經(jīng)過lf爐外精煉后，鋼中化學(xué)成分滿足重量百分比(wt％)：c：0.05％～0.10％、si：0.10％～0.50％、mn：1.00％～1.30％、p：≤0.020％、s：≤0.010％、cr：0.30％～0.70％、ni：0.10％～0.40％、cu：0.25％～0.50％、al：0.020％～0.050％、nb：0.010％～0.040％、ti：0.010％～0.030％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。連鑄全過程進(jìn)行保護(hù)澆鑄。本發(fā)明各實(shí)施例的化學(xué)成分如表1所示，耐候指數(shù)i＞6.0，焊接冷裂紋敏感系數(shù)pcm＜0.19％。成分檢測根據(jù)gb/t4336《碳素鋼和中低合金鋼火花源原子發(fā)射光譜分析方法(常規(guī)法)》進(jìn)行。表1本發(fā)明各實(shí)施例的化學(xué)成分軋制工序采用板坯加熱→高壓水除鱗→2機(jī)架粗軋→7機(jī)架精軋→層流冷卻→卷取，主要軋制工藝參數(shù)及試驗(yàn)鋼的力學(xué)性能如表2所示。拉伸性能測試根據(jù)gb/t228.1-2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》進(jìn)行，沖擊性能測試根據(jù)gb/t229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》進(jìn)行，彎曲性能測試根據(jù)gb/t232-2010《金屬材料彎曲試驗(yàn)方法》進(jìn)行。表2軋制工序主要工藝參數(shù)及力學(xué)性能表3夏比v型縱向沖擊吸收功-20℃，akv/j-40℃，akv/j-60℃，akv/j沖擊試樣尺寸實(shí)施例12492212077.5×10×10mm實(shí)施例235632631310×10×10mm實(shí)施例336532430510×10×10mm按照tb/t2375進(jìn)行了72h周期浸潤腐蝕試驗(yàn)，以q345b低合金鋼作為對比試樣，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。實(shí)施例中的高韌性耐候鋼相對于q345b低合金鋼耐腐蝕性能提高了1倍，具有優(yōu)良的耐大氣腐蝕性能。平均腐蝕失重速率，(g/(m2·h))相對腐蝕率，％實(shí)施例12.4150實(shí)施例22.2248實(shí)施例32.2749q345b4.63100綜上所述，按本發(fā)明鋼種化學(xué)成分設(shè)計(jì)范圍及軋制工藝控制技術(shù)所得實(shí)施例鋼的屈服強(qiáng)度：450～500mpa，抗拉強(qiáng)度：≥550mpa，a：25.0％～30.0％，-60℃縱向夏比v型缺口沖擊功＞300j(試樣尺寸：10×10×55mm)，同時(shí)具有良好的耐大氣腐蝕性能和加工性能優(yōu)良?？蓮V泛應(yīng)用于大氣環(huán)境條件下，滿足橋梁、建筑、戶外塔架、工程機(jī)械等高強(qiáng)高韌性耐候鋼板的制造。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12