一种无镍耐候钢及其热轧板制备方法技术

本发明专利技术提供一种低成本无镍耐候钢及其热轧薄板制备方法，主要解决现有无镍耐候钢存在的Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ含量较高，会导致冷裂纹指数偏高，焊接性能不是很好等技术问题。技术方案是该耐候钢的合金成分及重量百分数含量为：Ｃ：．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，其余为Ｆｅ。主要用于替代高等级０９ＣｕＰＣｒＮｉ耐候钢。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐候钢
，具体涉及一种具有良好力学性能、冲击性能、焊接性 能和耐腐蚀等综合性能的无镍耐候钢及其热轧薄板制造技术。
技术介绍
目前，国内外已有多个关于耐候钢的专利技术专利报道。成分设计思路除添加可提高 耐腐蚀性能的Cu、P元素之外，主要采用两条路线。一种添加Cr、Ni、V、Ti等贵金属合金元 素，其中，Cr元素可提高力学和耐腐蚀性能，Ni元素除提高耐腐蚀性能之外，还能有效抑制 铜元素因高温选择氧化(选择氧化钢中的铁，而铜不被氧化)，阻止板坯轧制过程中氧化铁 皮下富集的液相铜沿晶界向基体内部渗透，造成板坯表面和边部出现缺陷和开裂。例如，国 内市场占有率最高的集装箱板用钢09CuPCrNi，成分为含铜约0. 30%，含镍约0. 25%。但 是，随着国际镍等贵金属价格波动，该类钢生产成本较高。另一种设计路线是通过增加低成本合金元素取代贵金属元素制备经济型耐候钢。 中国专利85108118提出了一种低合金耐大气腐蚀钢，添加0. 04-0. 08% V和0. 05-0. 10% Re取代M、Cr元素提高材料的力学性能。但是，Cr元素的去除会明显降低材料的耐腐蚀性 能，与本专利技术相比，不能应用于海洋等较强腐蚀环境下使用产品的制造，且添加V、Re元素 使其价格仍然较高。与本专利技术专利较接近的另一个中国专利200510045624. 6提供了一种 经济型耐候钢，合金成分去掉Cr、Ni后，对耐候性能最有利的低成本合金元素Cu、P含量也 相应限制在0. 1 0. 4% Cu和< 0. 034% P，低于本专利技术Cu、P元素含量，通过增加较多C、 Si、Mn元素以提高材料的耐腐蚀性能，成分范围0. 12-0. 21% C ；0. 2-2. 0% Si ；0. 7-2. 0% Mn。但是，合金元素的过多添加一方面仍会导致成本的增加，另一方面板坯中添加较多Si 元素会造成钢板氧化铁皮难以去除，材料的C、Si、Mn含量较高，会导致冷裂纹指数偏高，焊 接性能不是很好，且降低或去除Cu、P、Cr元素对板坯的耐腐蚀性能也有不好的影响。此外， 该类专利均未涉及国内外实际生产中普遍存在的无镍含铜钢热轧过程中克服铜的热脆引 起表面网裂的方法，特别是在生产热轧薄板时，由于板坯变形尺寸较大，该现象最为突出。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低成本无镍耐候钢及其热轧薄板制备方法。主要解决现 有无镍耐候钢存在的c、Si、Mn含量较高，会导致冷裂纹指数偏高，焊接性能不是很好等技 术问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是1)成分设计该耐候钢的合金成分及重量百分数含量为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,其余为 Fe。进一步的是通过Si、C、S、B元素成分范围的优化提高耐候钢的抗铜致热裂纹性 能、耐腐蚀性能、焊接性能和综合力学性能。其中，C、S元素添加范围低于09CuPCrNi，Si元素的添加范围控制在09CUPCrM成分范围的上限，增加了微量B元素。2)本专利技术还提供了一种用于热轧薄板生产的制造方法按上述配比备料、然后进 行转炉或电炉冶炼、炉外精炼、铸造、板坯再加热、控制轧制、控制冷却，板坯在加热炉内采 用三段加热工艺，第一段预热段板坯温度预加热到1000 1050°C;第二段加热段炉气温 度设定1250 1300°C，使板坯温度快速通过1100 1200°C铜致热裂纹敏感温度；第三段 均热段炉气温度设定为1200 1220°C，降低出钢温度，使板坯在轧线上温度能迅速降至铜 致热裂纹敏感温度以下。进一步的是，预热段需保证板坯预热温度达到1000°C ；加热段需保证板坯温度能 迅速超过1200°C ；均热段需保证板坯出炉温度低于1220°C，且板坯表面和心部温差小于 20 °C。3)要求控制粗轧第一道次压下量小于12%，第一道次粗轧前后均增加除鳞工艺， 除鳞水压力需达到18MPa 25MPa。在第一道次小变形压下量条件下一方面避免形成的富 铜液相向基体内的渗透，同时有利于氧化铁皮的破碎及随后的彻底除鳞。涉及到的机理如下提高耐腐蚀性能方面Si有利于细化锈层组织，降低钢整体的腐蚀速率；S会形成 硫化物夹杂，腐蚀过程中易形成孔蚀扩展，对腐蚀性能有不利影响；C含量过多则会导致合 金中形成较多耐腐蚀性能相对铁素体较差的珠光体，加速材料的腐蚀速度；P是提高钢耐 大气腐蚀性能最有效的合金元素之一，一般P含量在0. 08% 0. 15%时耐蚀性最佳，当P 与Cu联合加入钢中时，可显示出更好的复合效应。克服热轧过程中铜致表面热裂纹方面，研究表明，1100-1200°C是含铜钢铜致热裂 纹的敏感温度，低于或高于该温度加热，氧化层与基体界面处铜元素富集将明显减少，因 此，通过优化板坯在加热炉内的加热工艺和轧制温度控制，使板坯加热温度迅速通过铜致 热裂纹敏感温度可减少铜元素的材料表面的富集。此外，研究还表明，B、Si等元素有利于 抑制含铜钢表面热裂纹，而C、N等元素不利于抑制表面热裂纹的研究，但在研究过程中多 是采用添加单一某种合金元素，本专利技术采用多种元素成分联合调整改善产品表面质量。采用本专利技术具有以下优点和效果本专利技术未添加贵金属镍元素，也未增加其它合 金元素，采用较低的C、Si、Mn成分设计。与09CuPCrNi高等级耐候钢相比，未减少有利于耐 腐蚀性能的Cu、P、Cr元素含量，去镍后在不提高生产工艺成本的前提下，仅通过合金成分 的优化控制和板坯制造工艺的控制提高无镍耐候钢热轧薄板的腐蚀性能和表面质量。产品 的综合力学、焊接、耐腐蚀性能可完全替代09CUPCrM高等级耐候钢，成本大幅降低。本发 明可满足国内大多钢厂实际生产条件，不需改变热轧生产线设备直接应用。并可用于生产 不同直径、厚度的管材、板材等多品种产品。附图说明图1本专利技术在3. 5wt. % NaCl溶液中浸泡0. 5小时后测定极化曲线图2本专利技术在3. 5wt. % NaCl溶液中浸泡10天后测定极化曲线具体实施例方式本专利技术与比较例的化学成分如表1所示表1本专利技术与比较例的化学成分(wt % ) 表2本专利技术实施例和比较例的各合金成分(wt % ) 所述低成本耐候钢的制备方法采用电炉或转炉常规冶炼，控制关键合金元素的含 量和加热工艺。从热轧实际轧制结果看，实施例边部和表面质量较好，且实施例力学性能与 09CuPCrNi 相当。表3实施例加热制度 表.4实施例和09CuPCrNi的力学性能 图1、2对极化曲线分析结果见表5。可以看出，实施例中通过降低C、S元素和增 Si元素，两种腐蚀时间下的耐腐蚀性能均明显好于比较例09CuPTiRe，腐蚀速度下降接近 50%，与09CuPCrNi基本相似，甚至略高。表5实施例和比较例的极化曲线计算结果权利要求一种无镍耐候钢，其特征在于成分及重量百分比含量为C0.05-0.10％、Si0.35-0.50％、Mn0.38-0.50％、P0.07-0.11％、S＜0.010％、Cr0.45-0.60％、Cu0.25-0.45％、B0-50ppm、N＜0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无镍耐候钢，其特征在于成分及重量百分比含量为：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、Ｎ：＜０．００４５％，其余为Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴浩方，何宜柱，万兰凤，张晖，卞皓，穆海玲，
申请(专利权)人：上海梅山钢铁股份有限公司，安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]