CN102628139A - 一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢及其制造方法,所述钢是由下述重量百分比的成分组成:C:0.10~0.18,Si≤0.20,Mn:0.40~0.80,P≤0.030,S≤0.025,余量为Fe及不可避免的杂质。所述制造方法体现了低成本思想,采用最为经济的强化元素C保证强度,减少了较为贵重合金元素Mn的使用量;转炉冶炼后,通过吹氩进行炉外精炼,提高了发明钢的冶金质量,也没有过多地增加成本;还通过控制浇铸时钢水过热度、粗轧出口温度、精轧终轧温度、卷取温度等工艺参数,使发明钢具有良好的冷弯成型性能,冷弯产品不开裂,薄规格长条状冷弯产品不发生扭曲变形,冷弯产品尺寸精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳素结构钢及其制造方法,属钢铁材料制造领域。
背景技术
在本发明前,中国专利申请号CN200610045617.0公开了“一种中薄板坯连铸连轧生产超细晶粒钢板的方法及钢板”,根据变形诱导铁素体相变原理,采用大变形应变累积、轧后快速冷却,生产出超细晶粒钢材,屈服强度达到400MPa以上,抗拉强度在510~580MPa之间;中国专利申请号CN200410040735.3公开了“厚规格超细晶粒热轧钢板及其生产工艺”,该发明热轧钢板的化学成分简单、成本低,通过坯料加热、粗轧、精轧和冷却等全流程控制技术,生产的6.5mm~8.0mm厚度的超细晶粒热轧钢板,抗拉强度和屈服强度高、延伸率较高。上述两个发明钢的强度都高于本案,且超细晶粒钢材经过焊接后,因焊接接头晶粒长大导致强度、韧性降低,不适合用于冷弯成型加工;就制造方法而言,这两个专利均涉及了热装温度、加热温度、精轧入口温度、精轧出口温度、轧后冷却速度和卷取温度等,没有提及冶炼工艺。申请号为CN200510047538.9和CN200310104864.X分别公开的“一种宽厚规格超细晶粒热轧卷板及生产方法”和“一种低碳420MPa级复合强化超细晶粒带钢制备方法”,所涉及钢均通过轧制后较大的冷却速度,得到铁素体+贝氏体和铁素体+贝氏体+珠光体组织,这种钢强度高,也不适合用于冷弯成型加工。又有如美国专利US20020018881公开了一种抗节点疲劳性能良好的钢材,这类钢对冶金质量的要求近乎苛刻,对化学成份提出了明确的要求;日本专利JP19790003011涉及一种经过热处理后具有良好低温韧性的管线钢,为保证性能,还添加了其它的合金元素。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢及其制造方法,本发明热轧钢的化学成分简单,不含其它合金元素,成本低;发挥冶金工艺装备的能力,获得适合冷弯成型加工的综合性能,生产工艺窗口较宽,适合大生产操作。
所述目的是通过如下方案实现的:
一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢,是由下述重量百分比的成分组成:C:0.10~0.18,Si≤0.20,Mn:0.40~0.80,P≤0.030,S≤0.025,余量为Fe及不可避免的杂质。
在上述成分中,优选采用下述重量比例的一种或多种成分:
C 0.147~0.165,Si 0.14~0.19,Mn 0.43~0.59,P 0.023,S0.017。
还可以优选采用下述重量比例的一种或多种成分:
C 0.11~0.155,Si 0.09~0.15,Mn 0.60~0.79,P 0.017,S0.014。
以下详述本发明中C、Si、Mn、P、S限定量的理由。
C在钢中以间隙原子的形式存在,能非常有效地提高钢材强度,是最为经济的强化元素,为保证发明钢的强度达到设计要求,且体现低成本理念,C含量下限是0.10%;随着钢中碳含量增加,钢材的伸长率和冲击韧性下降,考虑到本发明钢主要用作冷弯成型的原材料,高延性是发明钢最重要的性能要求,同时,冷弯成型产品大多是闭口形状,需要采用高频焊接工艺成型,因此,还要兼顾钢材的焊接性,因而C含量不能太高,所以C含量上限是0.18%。
Si在钢中以固溶形态存在于铁素体或奥氏体中,显著提高钢的屈服强度,降低钢的塑性和韧性,不利于冷弯成型加工;在炼钢过程中用硅作为还原剂和脱氧剂的工艺成熟,成本低廉,所以Si含量上限是0.20%。
Mn固溶于铁素体和奥氏体中,扩大奥氏体区,降低钢冷却过程的相变点,提高钢的淬透性,可提高钢的屈服强度和抗拉强度,对延性无明显影响;Mn还与钢中的S形成较高熔点的MnS,避免在晶界上形成FeS薄膜,消除钢的热脆性,所以Mn含量下限为0.40%;但Mn含量过高时,给冷弯成型加工带来困难,导致冷弯成型产品具有较大的残余应力,甚至影响冷弯产品的尺寸精度,影响使用性能,且Mn含量过高还对焊接性能有不利影响,Mn含量上限为0.80%。
P是钢中的有害元素,增加钢的冷脆性,降低塑性,使焊接性能变差,使冷弯性能降低,因此要求钢中含磷量≤0.030%。
S也是钢中的有害元素,使钢产生热脆性,降低钢的延性和韧性,使钢材产生各向异性,对焊接性能也不利,S含量上限是0.025%。
本发明同时提供一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢的制造方法。采用转炉顶底吹炼,按碳素结构钢工艺进行轧制,其特征在于:出钢后吹氩处理时间≥5分钟,浇铸时钢水过热度≤30℃;粗轧出口温度≤1100℃,精轧终轧温度780~880℃,卷取温度550~650℃。
本发明具有如下优点:
1.本发明钢采用最为经济的强化元素C保证强度,减少了较为贵重合金元素Mn的使用量,体现了低成本理念。
2.通过冶炼、连铸工艺参数控制,保证发明钢具有良好的冷弯成型性能,冷弯产品不开裂,薄规格长条状冷弯产品不发生扭曲变形,冷弯产品尺寸精度高。
3.本发明钢的生产工艺具有良好的适应性,生产工艺简单,制造成本低廉。
4. 本发明钢的延性高,最适合制造较复杂断面的冷弯型钢产品。
具体实施方式
本发明钢实施例的制备工艺为:
表1 实施例的化学成分(质量分数,%)
C | Si | Mn | P | S | |
实施例1 | 0.107 | 0.17 | 0.79 | 0.023 | 0.017 |
实施例2 | 0.113 | 0.18 | 0.71 | 0.027 | 0.014 |
实施例3 | 0.121 | 0.13 | 0.65 | 0.017 | 0.019 |
实施例4 | 0.133 | 0.17 | 0.67 | 0.021 | 0.024 |
实施例5 | 0.145 | 0.14 | 0.61 | 0.011 | 0.012 |
实施例6 | 0.152 | 0.09 | 0.51 | 0.018 | 0.004 |
实施例7 | 0.159 | 0.15 | 0.57 | 0.024 | 0.014 |
实施例8 | 0.165 | 0.06 | 0.47 | 0.015 | 0.013 |
实施例9 | 0.171 | 0.11 | 0.45 | 0.021 | 0.017 |
实施例10 | 0.177 | 0.03 | 0.42 | 0.011 | 0.009 |
按照本发明钢成分要求冶炼,化学成分见表1。出钢后吹氩处理时间≥5分钟,具体如约7分钟,浇铸时钢水过热度≤30℃,具体如约19℃;铸坯加热后进行轧制,控制粗轧出口温度≤1100℃,具体如约1047℃,精轧终轧温度780~880℃,具体如约831℃,卷取温度550~650℃,具体如约617℃。
实施例的力学性能见表2。
表2 实施例的力学性能
本发明钢的制造工艺简单,成本低廉,在各钢铁企业均可实施;本发明钢的延性良好,最适合冷弯成型加工。
本发明钢不需要添加其它合金元素,采用最为经济的强化元素C保证强度,减少了较为贵重合金元素Mn的使用量。转炉冶炼后,通过吹氩进行炉外精炼,提高了发明钢的冶金质量,也没有过多地增加成本。发明钢具有良好的冷弯成型性能,冷弯产品不开裂,薄规格长条状冷弯产品不发生扭曲变形,冷弯产品尺寸精度高。
虽然以上通过实施例对本发明进行了较详细的说明,但不仅仅限于这些实施例,在不脱离本发明的构思的前提下,还可以有更多等效的其他实施例,本发明的范围由权利要求书确定。
Claims (1)
1.一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢的制造方法,该钢由下述重量百分比的成分组成:C:0.10~0.18,Si≤0.20,Mn:0.40~0.80,P≤0.030,S≤0.025,余量为Fe及不可避免的杂质,其特征在于:出钢后吹氩处理时间≥5分钟,浇铸时钢水过热度≤30℃;粗轧出口温度≤1100℃,精轧终轧温度780~880℃,卷取温度550~650℃。
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CN2012101411312A CN102628139A (zh) | 2012-05-09 | 2012-05-09 | 一种抗拉强度400MPa级低成本高延性冷弯成型用钢及其制造方法 |
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