一种抗拉强度≥1200MPa级的异型材用钢及生产方法技术

一种抗拉强度≥1200MPa级的异型材用钢，其组分及wt%为：C 0.17～0.25％，Si 1.5～2.0％，Mn2.4～2.8％，P≤0.02％，S≤0.01％，Als 0.01～0.10%，N≤0.005%，Nb不超过0.05％，Ti不超过0.05％；工艺：冶炼并铸成板坯；铸坯加热；粗轧后精轧；酸洗后冷轧；连续退火；淬火处理；时效处理；卷取并空冷至室温；再次开卷后平整、分切，辊压成型。本发明专利技术通过添加Nb、V，在基体组织中形成Nb/V(C,N)，该相在调质热处理的均热阶段起到钉扎作用，阻碍奥氏体的长大，促进形成细化的奥氏体相，从而得到力学性能优良的型材用超高强度钢，即屈服强度≥1050MPa，抗拉强度≥1200MPa，延伸率≥12%。延伸率≥12%。延伸率≥12%。

【技术实现步骤摘要】
一种抗拉强度
≥
1200MPa级的异型材用钢及生产方法


[0001]本专利技术涉及太阳能光伏支架、建筑型材、汽车、电力设施用超高强度钢及生产方法，确切地属于抗拉强度≥1200MPa的异型材制造用钢及其生产方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国积极布局碳达峰和碳中和工作，切实推进绿色低碳发展。钢铁是现代生产制造的基础材料，也是现有制造业中碳排放量最大行业；如何通过上下游产业协同，引领钢铁产业绿色发展，具有重要社会价值。优化和提升钢铁材料的强度与应用性能，实现构件轻量化，有效减少钢铁材料使用量，是推进钢铁材料碳达峰的最好途径。
[0003]钢制异型材广泛地用于太阳能光伏支架、建筑、汽车、电力设施等承载结构。由于其服役工况和应用环境非常复杂，因此通常要求型钢材料兼具良好的强度与韧性。钢制异型材根据加工工艺的不同，可分为辊压(冷弯)异型钢、热轧异型钢、焊接异型钢等。辊压异型钢是目前使用最广泛的异型钢加工工艺之一，其具有制备工艺简单、连续性生产成本低等优势；然而，目前制造的钢制异型材，普遍采用Q235或Q345加工而成(材料抗拉强度≤600MPa)，存在材料强度低、自重大等问题，导致其应用范围受限。
[0004]中国专利公开号为CN 111519091的文献，公开了《一种高强度异型钢的加工工艺》，通过对特定化学成分钢坯预处理、多次冷拉成型和退火处理加工完成；所制型钢的抗拉强度621MPa，屈服强度523MPa，延伸率未表述。
[0005]中国专利公开号为CN110343965的文献，公开了《一种高强度异型钢及其制备方法》，其通过对特定化学成分钢坯预处理、等温球化退火、压缩、成型、定型、淬火和多次回火工艺加工完成；所制型钢的抗拉强度966～985MPa，屈服强度966～985MPa，延伸率未表述。
[0006]上述高强度型钢生产原料为厚钢坯，且需要反复成型与热处理，工艺较为复杂，且强度仍然较低，尚待研究提升。

技术实现思路

[0007]本专利技术在于克服现有技术存在的强度高，但延伸率不超过7％的不足，提供一种抗拉强度不低于1200MPa，屈服强度不低于1050MPa，延伸率不低于12％，且满足型材制造要求的型材用钢及生产方法。
[0008]实现上述目的的措施：
[0009]一种抗拉强度≥1200MPa级的异型材用钢，其组分及重量百分比含量为：C 0.17～0.25％，Si：1.5～2.0％，Mn：2.4～2.8％，P≤0.02％，S≤0.01％，Als：0.01～0.10％，N≤0.005％，Nb不超过0.05％，Ti不超过0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0010]优选地：所述组分及重量百分比含量为：C：0.19～0.23％，Si：1.7～1.9％，Mn：2.5～2.7％，P≤0.01％，S≤0.005，Als：0.01～0.07％，Nb不超过0.038％，Ti不超过0.035％。
[0011]生产一种抗拉强度≥1200MPa级的异型材用钢的方法，其步骤：
[0012]1)冶炼并连铸成板坯；
[0013]2)对铸坯进行加热，其中出炉温度为1150～1250℃；
[0014]3)经常规粗轧后进行精轧，控制终轧温度在850～900℃；
[0015]4)经常规酸洗后冷轧至成品厚度，并控制冷轧压下总量不低于50％；
[0016]5)进行连续退火，控制退火温度在880～930℃，并在此温度下保温120～180s；
[0017]6)采用氮气、氢气、水、淬火液中的一种进行淬火处理，以冷却速度不低于45℃/s将板坯快速冷却至180～230℃；
[0018]7)进行时效处理，快速加热至330～380℃，时效处理时间在180～300s；
[0019]8)卷取并缓慢冷却至室温；
[0020]9)再次开卷后依次进行平整、分切，辊压成形。
[0021]优选地：所述退火温度控制在888～923℃。
[0022]优选地：所述淬火处理阶段的冷却温度控制在193～220℃。
[0023]优选地：所述时效处理温度控制在343～372℃。
[0024]本专利技术中各元素及主要工艺的作用及机理
[0025]C：碳是钢中的基本元素，也是最经济、有效的强化元素。碳含量设计偏低，材料强度下降明显；但碳含量过高则降低了钢的塑性，且对焊接性不利。因此从经济性和综合性能考虑，本专利技术中碳百分含量控制范围为0.17～0.25％，优选范围为0.19～0.22％。
[0026]Si：硅是钢中最基本的元素，同时也是本专利技术钢中最重要的元素之一。Si在一定温度范围内可抑制渗碳体的析出，但对ε碳化物的抑制作用比较有限。Si抑制渗碳体析出使得碳原子从马氏体中扩散至残余奥氏体中从而稳定残余奥氏体。Si的含量一般不低于1.5％，否则不能起到抑制渗碳体析出的作用；Si的含量一般也不宜超过2.0％，否则钢板焊接时容易出现热裂，对钢板的应用造成困难，故钢中Si的含量通常控制在1.5～2.0％，优选范围为1.7～1.9％。
[0027]Mn：锰具有固溶强化作用，同时也是本专利技术钢中最重要的元素之一。众所周知，Mn是扩大奥氏体相区的重要元素，可以降低钢的临界淬火速度，稳定奥氏体，细化晶粒，推迟奥氏体向珠光体的转变。在本专利技术中，为保证钢板的强度，Mn含量一般应控制在2.4％以上，Mn含量过低，在分段冷却的第一阶段空冷时，过冷奥氏体不稳定，容易转变为珠光体类型的组织如索氏体等；同时，Mn的含量一般也不宜超过2.8％，炼钢时容易发生Mn偏析，同时板坯连铸时易发生热裂。因此，钢中Mn的含量一般控制在2.4～2.8％，优选范围为2.5～2.7％。
[0028]P：磷是钢中的有害元素，易引起铸坯中心偏析。在随后的热连轧加热过程中易偏聚到晶界，使钢的脆性显著增大。同时基于成本考虑且不影响钢的性能，将其含量控制在0.02％以下。
[0029]S:硫是非常有害的元素。钢中的硫常以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂会恶化钢的韧性，并造成性能的各向异性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越好。基于对制造成本的考虑，将钢中硫含量控制在0.01％以下。
[0030]Als：铝是为了脱氧而添加的，当Als含量不足0.01％时，不能发挥其效果；另一方面，由于添加多量的铝容易形成氧化铝团块，因此，铝含量控制范围为0.01～0.10％，优选地Als：0.01～0.07％。
[0031]N:氮能够提高钢的强度；然而，氮与铌、钛结合力强，在高温时钢中就会形成颗粒粗大的氮化铌、氮化钛，严重损害钢的塑性和韧性；另外，较高的氮含量会使稳定氮元素所
需的微合金化元素含量增加，从而增加成本。因此应尽量降低氮元素的含量，本专利技术中氮控制在0.005％以下。
[0032]Nb、Ti：铌、钛是强C、N化物形成元素。钢中加入少量的铌、钛就可以形成一定量的铌、钛的碳、氮化物，从而阻碍奥氏体晶粒长大、细化奥氏体晶粒，获得超高强度的同时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗拉强度≥1200MPa级的异型材用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.17～0.25％，Si：1.5～2.0％，Mn：2.4～2.8％，P≤0.02％，S≤0.01％，Als：0.01～0.10%，N≤0.005%，Nb：不超过0.05％，Ti：不超过0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的一种抗拉强度≥1200MPa级的型材用钢，其特征在于：所述组分及重量百分比含量为：C：0.19～0.23％，Si：1.7～1.9％，Mn：2.5～2.7％，P≤0.01％，S≤0.005，Als：0.01～0.06%，Nb：不超过0.038％，Ti：不超过0.035％。3.生产如权利要求1所述的一种抗拉强度≥1200MPa级的型材用钢的方法，其步骤：1）冶炼并连铸成板坯；2）对铸坯进行加热，其中出炉温度为1150～1250℃；3）经常规粗轧后进行精轧，控制终轧温度在850～900℃；...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛珍荣，葛锐，冯宗金，
申请(专利权)人：宁波祥路中天新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：