CN113846269A - 一种具有高强塑性冷轧高耐候钢板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有高强塑性冷轧高耐候钢板及其制备方法，述具有高强塑性的冷轧高耐候钢板的化学成分及重量百分比如下：C：0.01～0.05％、Si：≤0.25％、Mn：0.15～0.45％、P：≤0.015％、S：≤0.01％、Cu：0.2～0.35％、Ni：0.20～0.35％、Cr：4.0～6.0％、Als：0.035～0.055％、Ti：0.010～0.025％、N：≤0.0080％，Re：0.005～0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述冷轧耐候钢具有高强度高塑性，屈强比能够稳定≤0.75，强塑积能够稳定＞17500MPa，耐腐蚀性能≤30％。可满足冲压结构要求，以及辊压成形要求。

Description

一种具有高强塑性冷轧高耐候钢板及其制备方法
技术领域
本发明属于耐候钢板技术领域，具体涉及一种具有高强塑性冷轧高耐候钢板及其制备方法。
背景技术
随着国内各行各业高速发展，对于动车、桥梁、集装箱、护栏等行业用冷轧耐候高提出了更高要求，不仅需要超强的耐大气腐蚀性能，同时也要求具有较高强塑性，即需要高强度保证安全性，同时需要较好的塑性，保证一定的成形性能，又能具有超强耐候性能。通常要保证高耐候性能，耐候钢中必然添加大量合金元素，由于合金元素含量较高，Cu、Cr、Ni等元素会出现固溶强化作用，进而导致强度增加，强度与塑性呈反比关系，塑性降低，冲压性能不能满足，一些复杂件就难以成形。
在金属材料中，用于描述材料的塑性有很多指标，其中屈强比和强塑积是重要的指标之一，屈强比是指材料的屈服强度与抗拉强度的比值，屈强比越小，表面构件承载能力越好，材料发生塑性变形后有加大的变形程度才达到抗拉强度，进而断裂。因此材料的屈服强度越小，表面材料的塑韧性越好。强塑积是用来表征金属材料强韧性水平的综合性能指标，指钢材的抗拉强度与断后延伸率的乘积，近似等于钢的拉伸曲线所包围面积，表明钢材在拉伸过程中所吸收的能量或外力拉断试样所做的功，因此金属材料的强塑积越高，表面材料的塑韧性越好，需外界做的功越高。
冷轧耐候钢产品厚度一般为0.5～2.5mm，且需要进行冲压成形，其制备出的结构件既需要高强度高安全性，又需要一定的成形性，这致使冷轧耐候钢需要有较好的强塑性。通常冷轧耐候钢产品的屈强比≤0.75时，材料的屈服和抗拉强度较低，但是强塑积很难稳定的维持在＞17500MPa；对于一些高强度冷轧耐候钢，延伸率较低，其强塑积可能会大于17500MPa时，但这样的高强度冷轧耐候钢的屈强比均通常大于0.75。现有技术中很难同时控制耐候钢板的屈强比≤0.75，强塑积＞17500MPa。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有高强塑性冷轧高耐候钢板及其制备方法，所述冷轧耐候钢具有高强度高塑性，屈强比能够稳定≤0.75，强塑积能够稳定＞17500MPa。
本发明采取的技术方案如下：
一种具有高强塑性的冷轧高耐候钢板，所述具有高强塑性的冷轧高耐候钢板的化学成分及重量百分比如下：C：0.01～0.05％、Si：≤0.25％、Mn：0.15～0.45％、P：≤0.015％、S：≤0.01％、Cu：0.2～0.35％、Ni：0.20～0.35％、Cr：4.0～6.0％、Als：0.035～0.055％、Ti：0.010～0.025％、N：≤0.0080％，Re：0.005～0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质。
所述Si含量优选为0.10～0.25％。
所述冷轧高耐候钢板的金相组织为铁素体+少量贝氏体+少量珠光体，其中，贝氏体、珠光体占比均为5％～15％；晶粒度等级为9.0～11级。
所述冷轧高耐候钢板的厚度0.5～2.5mm，屈服强度400～500MPa，抗拉强度540～670MPa，延伸率≥26％，屈强比≤0.75，强塑积稳定的＞17500MPa，耐腐蚀性能≤30％。
本发明还提供了所述的具有高强塑性的冷轧高耐候钢板生产方法，所述生产方法包括以下步骤：铁水预处理--转炉冶炼--RH精炼--LF精炼--连铸--热轧--冷轧--连续退火--平整。
所述铁水预处理步骤中，要求前扒渣和后扒渣；铁水脱硫后目标硫含量小于0.005％。
所述转炉冶炼步骤中，加强挡渣操作。
所述RH精炼步骤中，采用深处理脱碳工艺，脱碳结束后添加铝粒对钢水进行最终脱氧。
所述LF精炼步骤中，钢水添加微碳铬铁将铬含量控制在4.0～6.0％，再通过电解镍和紫铜板，控制Cu的含量在0.2～0.35％。
所述连铸步骤中，中包目标温度控制在液相线温度以上10～35℃，连铸得到的铸坯进行堆垛缓冷至400℃以下。
所述热轧步骤中，加热炉出炉温度为1210～1250℃，终轧温度840℃～900℃，卷取温度650℃～720℃，卷取温度过高或过低，均会影响热轧板表面压氧情况。
所述热轧步骤中，经过粗轧至目标厚度32～48mm，再进入7机架热连轧至4.0～5.0mm厚度。
所述冷轧步骤中，冷轧总压下率55％～75％；采用高压下率，可使基板加工硬化程度高，晶粒变成程度大，在后续的退火过程中增加形变能，促进组织发生再结晶。热轧板卷首先进入酸洗槽，除去表面氧化铁皮，送入五机架连轧机组，轧制成目标厚度0.5～2.5mm。
所述连续退火步骤中，加热温度820～850℃，均热温度820～840℃，退火速度80～100m/min。本发明采用高退火温度，有利于晶粒发生完全再结晶，同时高退火温度有利于利用稀土元素发挥作用，而且高温卷取温度有利于Cr元素的淬透性，奥氏体发生回熔，促使部分组织形成贝氏体，进而提高钢板的强度，残留的铁素体保证了一部分塑性，因此获得高强度、高塑性冷轧耐候钢板。普通的耐候钢通常退火温度＜810℃。
所述平整步骤中，平整延伸率0.8％～1.4％，目标值1.2％，以消除屈服平台。
为保证本发明中的冷轧高耐候钢板的高强塑性，各化学元素进行以下控制：
1)碳C：是钢种最经济的强化元素，主要通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度，然而同时在合金钢中过高的碳含量会恶化钢的焊接性能，且C含量过高会降低材料的塑韧性，因此，本发明中控制C：0.01～0.05％。
2)硅Si：在钢中可以起到固溶强化的作用，在冶炼过程中可以作为还原剂和脱氧剂加入钢中，同时硅元素可以提高钢的淬透性和抗回火型，Si元素的增加可以降低钢板的整体耐腐蚀速率，与钢中的Cu、Cr配合可以有效的改善钢的耐候性能，提高耐大气腐蚀性能，但是过高的Si含量会降低钢的韧性和焊接性能，因此，本发明中控Si：≤0.25％，优选为Si 0.10～0.25％。
3)锰Mn：作为常用的脱硫、脱氧元素，可以防止因FeS而产生的热脆和焊接热裂纹，同时可以在铁素体和奥氏体中无限固溶，提高钢板强度，可以结合淬透性元素一起控制C元素的扩散，形成局部珠光体和贝氏体组织。但是Mn元素过多会使晶粒粗化，产生回火脆性，增大钢的过热敏感性，因此，本发明中控制Mn：0.15～0.45％。
4)磷P：可以提高钢板的耐大气腐蚀性能，但是P容易产生偏析，从而降低钢的塑性、低温韧性和焊接性能，因此，本发明中控制P：≤0.015％。
5)铜Cu：可以在基体与锈层之间形成Cu和P为主的阻挡层，其与基体牢固结合而对钢板具有良好的保护，此外Cu还可以抵消钢板中杂质元素S有害作用，对钢板的耐候性有着重要作用。但Cu添加过多，会引起“Cu脆”问题，Cu含量控制0.2～0.35％。
6)铬Cr：能够在钢板表面形成致密的氧化膜提高钢板的钝化能力，在锈层中易形成富集，增加锈层对腐蚀介质的选择透过性，当Cr与Cu结合在一起，作用更为明显，本发明中控制Cr在4.0～6.0％的高含量范围内，相对传统耐候钢可将本发明中的冷轧耐候钢板的耐腐蚀性能提高一倍，同时本发明利用Cr元素的淬透性，结合实际生产工艺，控制组织类型为铁素体+少量贝氏体+少量珠光体。
7)镍Ni：对钢板的固溶强化和提升淬透性有着作用。同时Ni可以细化铁素体晶粒，提高钢板的韧性，增加钢板的稳定性，提高钢板的耐蚀性，本发明中控制Ni：0.20～0.35％。
8)钛Ti：与C、N亲和力较强，在制备的过程中易形成TiN、Ti(C、N)能够有效阻止奥氏体晶粒长大，促进铁素体形核，同时Ti形成第二相能够提高钢板的强度，本发明中控制Ti：0.010～0.025％。
9)Re：能提高钢材的塑性和冲击切性，提高钢抗蠕变性能，Re增加可以细化奥氏体晶粒，且具有净化和变质作用，减少部分元素的偏聚，改善钢的性能。因其成本较高，因此含量控制0.005～0.015％
本发明基于Cu、Ni和高Cr成分体系，使钢板获得超强的耐候性能，同时结合低碳、低Mn，微Ti得到高强度性能，利用稀土以及相应冷轧退火工艺可获得优良的强塑性，本发明中的冷轧高耐候钢板的厚度0.5～2.5mm，屈服强度400～500MPa，抗拉强度540～670MPa，延伸率≥26％，屈强比≤0.75，强塑积稳定的＞17500MPa，耐腐蚀性能≤30％。可满足冲压结构要求，以及辊压成形要求。
附图说明
图1为实施例2中的冷轧高耐候钢板的金相组织图；
图2为实施例4中的冷轧高耐候钢板的金相组织图。
具体实施方式
下面结合实施例及说明书附图对本发明进行详细说明。
一种具有高强塑性的冷轧高耐候钢板，所述具有高强塑性的冷轧高耐候钢板的化学成分及重量百分比如下：C：0.01～0.05％、Si：≤0.25％、Mn：0.15～0.45％、P：≤0.015％、S：≤0.01％、Cu：0.2～0.35％、Ni：0.20～0.35％、Cr：4.0～6.0％、Als：0.035～0.055％、Ti：0.010～0.025％、N：≤0.0080％，Re：0.005～0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的具有高强塑性的冷轧高耐候钢板生产方法包括以下步骤：铁水预处理--转炉冶炼--RH精炼--LF精炼--连铸--热轧--冷轧--连续退火--平整。
所述铁水预处理步骤中，要求前扒渣和后扒渣；铁水脱硫后目标硫含量小于0.005％。
所述转炉冶炼步骤中，加强挡渣操作。
所述RH精炼步骤中，采用深处理脱碳工艺，脱碳结束后添加铝粒对钢水进行最终脱氧。
所述LF精炼步骤中，钢水添加微碳铬铁将铬含量控制在4.0～6.0％，再通过电解镍和紫铜板，控制Cu的含量在0.2～0.35％。
所述连铸步骤中，中包目标温度控制在液相线温度以上10～35℃，连铸得到的320mm厚的铸坯进行堆垛缓冷至400℃以下。
所述热轧步骤中，加热炉出炉温度为1210～1250℃，终轧温度840℃～900℃，卷取温度650℃～720℃，卷取温度过高或过低，均会影响热轧板表面压氧情况。
所述热轧步骤中，经过粗轧至目标厚度32～48mm，再进入7机架热连轧至4.0～5.0mm厚度。
所述冷轧步骤中，冷轧总压下率55％～75％；采热轧板卷首先进入酸洗槽，除去表面氧化铁皮，送入五机架连轧机组，轧制成目标厚度0.5～2.5mm。
所述连续退火步骤中，加热温度820～850℃，均热温度820～840℃，退火速度80～100m/min。
所述平整步骤中，平整延伸率0.8％～1.4％，目标值：1.2％，
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
各实施例及对比例中的冷轧耐候钢板的化学成分及重量百分比见表1，其余为不可避免的杂质和Fe。
表1
Figure BDA0003288074340000071
钢水连铸后，经过热连轧、酸洗、冷轧、连续退火，主要工艺参数、最终性能见表2。
表2生产工艺参数
Figure BDA0003288074340000072
Figure BDA0003288074340000081
各实例的性能如表3所示。
表3各实施例力学性能
Figure BDA0003288074340000082
耐腐蚀性能对比，耐腐蚀性能试验按TB/T2375执行，实验时间72h，腐蚀性能见表4。
表4耐腐蚀性能结果
Figure BDA0003288074340000083
Figure BDA0003288074340000091
上述实例可以看出，实施例1～6均采用本专利方法制备的冷轧耐候钢板，厚度0.5～2.5mm，其性能均满足本发明专利目的。而对比例1未使用稀土，虽然采用本专利生产方法，其屈服强度、抗拉强度、延伸率均满足要求，但其屈强比和强塑积均不满足；对比例2，采用本专利成分体系，但其生产工艺与本专利有区别，虽然其屈强比满足要求，但其屈服强度、抗拉强度、延伸率和强塑积均不满足要求。对比例4采用的是普通耐候钢成分，其屈服强度、抗拉强度、屈强比和强塑积以及耐候性能均不满足本专利发明目的。对此只有通过本专利成分体系，以及冷轧退火工艺，可获得厚度0.5～2.5mm，屈服强度400～500MPa，抗拉强度540～670MPa，延伸率≥26％，屈强比≤0.75，强塑积稳定的＞17500MPa，耐腐蚀性能≤30％性能要求。
上述参照实施例对一种具有高强塑性冷轧高耐候钢板及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有高强塑性的冷轧高耐候钢板，其特征在于，所述具有高强塑性的冷轧高耐候钢板的化学成分及重量百分比如下：C：0.01～0.05％、Si：≤0.25％、Mn：0.15～0.45％、P：≤0.015％、S：≤0.01％、Cu：0.2～0.35％、Ni：0.20～0.35％、Cr：4.0～6.0％、Als：0.035～0.055％、Ti：0.010～0.025％、N：≤0.0080％，Re：0.005～0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的具有高强塑性的冷轧高耐候钢板，其特征在于，Si0.10～0.25％。
3.根据权利要求1或2所述的具有高强塑性的冷轧高耐候钢板，其特征在于，所述冷轧高耐候钢板的金相组织为铁素体+少量贝氏体+少量珠光体；其中，贝氏体、珠光体占比均为5％～15％。
4.根据权利要求1或2所述的具有高强塑性的冷轧高耐候钢板，其特征在于，所述冷轧高耐候钢板的厚度0.5～2.5mm，屈服强度400～500MPa，抗拉强度540～670MPa，延伸率≥26％，屈强比≤0.75，强塑积稳定的＞17500MPa，耐腐蚀性能≤30％。
5.如权利要求1-4任意一项所述的具有高强塑性的冷轧高耐候钢板生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：铁水预处理--转炉冶炼--RH精炼--LF精炼--连铸--热轧--冷轧--连续退火--平整。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述连铸步骤中，连铸得到的铸坯进行堆垛缓冷至400℃以下。
7.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述热轧步骤中，加热炉出炉温度为1210～1250℃，终轧温度840℃～900℃，卷取温度650℃～720℃。
8.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述冷轧步骤中，冷轧总压下率55％～75％。
9.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述连续退火步骤中，加热温度820～850℃，均热温度820～840℃，退火速度80～100m/min。
10.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述平整步骤中，平整延伸率0.8％～1.4％。
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