专利名称：一种低成本屈服强度700MPa级非调质处理高强耐候钢及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种低成本屈服强度700MPa级别非调质处理高强耐候钢的制造方 法，属于热轧高强钢生产技术领域。
背景技术：
目前远程运输用集装箱的使用量占据较大比重，并且部分是在北美以及北欧等严 寒地区使用，使用环境非常苛刻。由于局部腐蚀而经不住长期使用的情况较多。对于集装 箱的使用要求是轻量化、长寿命和耐候性，从而对于制造材料提出的要求是既具备高强度， 又具有一定的耐候性。对此，众多的专利涉及到了高强耐候钢板的制造，采用的微合金化的方法不尽相 同。本专利发明人已经申请过一种《一种低成本屈服强度700Mpa级非调质处理高强 钢板及其制造方法》的专利，在该专利中，提出了一种屈服强度高于700Mpa级高强度集装箱 用钢，是针对普通地区使用，对耐候性不作要求而提出的，故没有添加耐腐蚀元素。公开号CN101285157A的专利公开了一种700MPa级别耐候钢的制造。广州珠江钢 铁有限责任公司采用薄板坯连铸连轧流程制备，其中精炼后钢水的主要化学成分(wt)为 C :0· 03 0. 07%，Si 彡 0. 3%，Μη :1· 51 2. ;P 彡 0. 02% ；S 彡 0. 008% ；Cu 0. 2 0. 4% ；Cr 0. 4 0. 7% ；Ni 0. 10 0. 35% ；Ti 0. 08 0. 14% ；N 彡 0. 008% ；其余为铁 Fe。所述改善的700MPa级高强耐候钢的屈服强度大于700MPa，抗拉强度大于750MPa，延伸 率大于14%，-20°C半尺寸试样(5*10*55mm)冲击吸收功Akv彡33J。该专利是在CSP生 产线进行生产的，而本专利是常规的热连轧机进行生产，生产特点差距较大，并且延伸率较 低，塑性一般。公开号CN101135029A公开了一种700MPa级别耐候钢的制造。宝山钢铁股份有 限公司提出一种屈服强度700MPa级耐大气腐蚀钢，其化学成分重量百分比为C 0. 05 0. l%;Si ^ 0. 5%;Μη :0· 8 1· 6%;P 彡 0. 02%;S^0. 01%;Α1 :0· 01 0· 05 ； Cu :0· 2 0. 55 ；Cr :0. 4 0. 8 % ；Ni 0. 12 0. 4 % ；Ca 0. 001 0. 006 % ；N 0. 0010 0. 008 % ；
其余为铁Fe不可避免的杂质元素。其生产方法，a)冶炼、浇铸成钢坯；b)钢坯在1200°C以 上再加热，950°C以上开始精轧，精轧终轧温度低于910°C，并且随着成品板厚的增加终轧温 度应相应降低；c)以5 15°C /S的冷却速率冷却到450°C至650°C卷取，然后再空冷到室 温。本发明具有优良的综合力学性能，屈服强度不小于700MPa，适合钢板减薄设计；耐候性 为普通钢材的2 8倍；生产工艺简单，生产周期短，钢材成本较低。该专利较低的卷取温 度对于轧机的要求较高，耗电大，资源浪费严重。通过对该专利产品的实物化验分析可以发 现，产品中添加了一定含量的Mo元素，成本增加明显。目前不同企业生产的高强度级别的钢材采用微合金化思想，不同的企业采用的合 金成分不同，合金量也有所不同。随着社会和经济的发展，钢铁工业所面临的节省资源、节约能源、保护环境的压力越来越大。目前国内外在生产700MPa钢时，不仅造成了钢材成本 的增加，同时合金元素的增多也增加了钢材后期的回收再利用的难度，尤其是稀有元素，比 如经常添加的Mo等。
发明内容
为了节省资源，使得生产的钢带不仅满足耐腐蚀的要求，并且屈服强度在700MPa 以上，本专利提出了一种低成本的非调质处理的热轧耐候钢板制造方法。本发明提供一种低成本屈服强度700Mpa级非调质处理高强耐候集装箱用钢及其 制造方法，是在碳锰结构钢成分的基础上，通过添加适量的Nb，Ti, Cu, Cr, Ni等微合金元素 和采用控轧控冷技术，考虑到普通热连轧机的生产特点，利用高Ti成分设计，增加强化效 果。同时降低Si含量，保证良好的冷成型性能。生产屈服强度在700MPa以上，抗拉强度在 SOOMPa以上，延伸率在18%以上，同时具有良好成型性能的钢带，其耐候性与添加Mo元素 的相同钢带区别不大，同时高强度能够满足轻量化的需要，疲劳性能也大大提高。在合理成分设计的基础上，采用控轧控冷工艺，加热温度在1200 1250°C以上， 加热时间根据铸坯的冷热程度不同适当控制在140 180分钟，这样利于合金元素充分固 溶。精轧在850°C 1020°C，同时卷取温度采用550°C 660°C，以获得最佳的析出沉淀强 化效果。为实现本发明目的，需采用以下工艺进行加工制造转炉冶炼，精炼，连铸，连铸坯 加热，热连轧，层流冷却，卷取，开卷剪切成板。本发明的技术方案是屈服强度700Mpa级非调质处理高强耐候集装箱用钢组成 成分，按重量百分比为c 0. 05 0. 10% ；Si 彡 0. 15% ；Mn 1. 5 2. 0% ;P 彡 0. 015% ； S 彡 0. 01% ;Cr :0· 3 0. 8% ;Cu :0· 2 0. 4% ;Ni 0. 15 0.4%;Ti 0. 09 0. 15%;Nb 0. 02 ~ 0. 08% ；N ^ 0. 005% ；0 ^ 0. 002% ；其余为铁 Fe 和不可避免杂质。上述屈服强度700Mpa级非调质处理高强耐候集装箱用钢的制造方法1)轧制成型工艺连铸坯加热温度1200 1250°C，加热时间140 180分钟；之 后进行控制轧制，粗轧开轧温度为1100 1160°C，粗轧终轧温度为1020 1060°C，粗轧过 程进行3 5道次轧制，粗轧后，中间坯料厚度为28 40mm，最终产品厚度为3 IOmm ；精 轧开轧温度为1000 1020°C，精轧终轧温度为850 920°C，精轧过程进行4 6道次轧 制，精轧过程每道次的压下量控制在15 40%，精轧机架间采用水冷；2)卷取工艺及冷却工艺将上述轧制后坯料进行层流冷却，冷却速度为10 200C /S，卷取温度为550 660°C。对上述连铸坯料是在奥氏体再结晶区、未再结晶区及形变诱导相变区控制轧制； 通过高温区的奥氏体再结晶控制轧制，充分细化奥氏体晶粒；通过精轧阶段的道次间水冷， 降低轧件温度，增加奥氏体未再结晶区的变形；精轧终轧温度控制在850 920°C，使轧制 过程中产生较大的累积应变；通过轧后快速冷却及适度温度的卷取，得到超细3 5μπι的 多边形铁素体和占5 15%的贝氏体组成。本发明与己有技术相比较，具有下列显著的优点和效果1)由于本发明采用了低成本成分设计，用较高的Ti含量代替高成本的合金元素 Mo等，通过细晶强化和沉淀强化作用，使得屈服强度达到了 700MPa以上。因此，成本降低明
4显。另外，降低Si含量到0.15%以下，实现了良好的冷弯成型性能。增加了 Ni，Cu，Cr等 耐腐蚀元素。2)本发明钢带具有超细化的多边形铁素体组织，使材料具有较高的屈服强度良好 的塑性，同时材料的韧性得到提高。适量的贝氏体可有效的提高抗拉强度，改善加工硬化能 力，降低屈强比，使材料在提高强度的同时，还具有良好的冷成型性。3)材料的低温韧性较好，韧脆转变温度低于_35°C ；常温夏比冲击功可以达到 100J以上。4)本发明高强钢带卷取温度550 660°C，较其他专利的低温卷取的易于控制。5)本发明高强钢带可达到如下综合性能ReL 700 760MPa ；Rm 780 860MPa， 6 ^ 18%。同时满足良好的耐腐蚀性能和耐候性要求。
具体实施例方式以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，实施例只用于对本发明 作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明做出的非本质的修改和调整， 仍属于本发明的保护范围。根据本发明设定的化学成分范围，下述实施例都通过以下具体工艺流程以化学 成分C，Si,Mn, S，P和Fe为原料，进行电炉或者转炉冶炼、精炼过程对钢水进行合金化处理、 连铸、铸坯直接加热或者均热、热连轧、轧后层流水冷却、卷取等流程制备而成。例1 选配高强钢的化学成分，重量百分比是=C 0. 06%, Si 0. 10%, Mn 1.80%, Nb 0. 05 % ；Ti 0. 12 % ；Cr 0. 6 % ；Cu 0. 3 % ；Ni 0. 2 % ;P 0. 008 % ；S 0. 006 % ；其 余为铁Fe与不可避免杂质。将上述配制好的原料在120吨转炉上冶炼，并连铸成 160mmX 1230mmX 11800mm的连铸坯，将连铸坯加热到1230°C，加热时间150分钟，在1500mm 热连轧机上轧制，粗轧开轧温度控制为1140°C，粗轧终轧温度控制为1020°C，粗轧5道次， 中间坯厚为32mm，此后对中间坯进行精轧，精轧开轧温度控制为1000°C，精轧终轧温度控 制为880°C，精轧6道次，精轧平均每道次的压下量控制在25%，精轧机间采用水冷；将上述 轧制后坯料进行层流冷却，冷却速度为20°C /S，卷取温度为600°C，最终获取低碳复合高强 钢带，进行开卷剪切成钢板。产品力学性能检验结果如下表 1 例2 选配高强钢的化学成分，重量百分比是C 0. 07%, Si -.0.1%, Mn:1.7%, Nb :0. 07% ；Ti :0. 10% ；Cr :0· 65% ；Cu :0· 28% ；Ni :0· 3% ；P :0· 008% ；S :0· 003% ；其余为
铁Fe和不可避免杂质。将上述配制好的原料在120吨转炉上冶炼，并连铸成160mmX 1230mmX 11800mm的 连铸坯，将连铸坯加热到1230°C，加热时间145分钟，在1500mm热连轧机上轧制，粗轧开轧 温度控制为1160°C，粗轧终轧温度控制为1050°C，粗轧5道次，中间坯厚32mm，此后对中间 坯进行精轧，精轧开轧温度控制为1020°C，精轧终轧温度控制为890°C，精轧6道次，精轧平均每道次的压下量控制在25%，精轧机间采用水冷；将上述轧制后坯料进行层流冷却，冷 却速度为15°C /S，卷取温度为560°C，最终获取低碳复合高强钢带，进行开卷剪切成钢板。 产品力学性能检验结果见表2 表 2 采用TB/T2375-1993周浸腐蚀试验方法，对试制的2号钢进行耐蚀试验。根据用 户提出的要求，与Q345B进行了对比试验。结果如下 试验结果表明本发明提高强度的同时，具备良好的耐蚀性能，耐蚀性能大约是普 通结构钢Q345B的的4倍左右。
权利要求
一种低成本屈服强度700Mpa级非调质处理高强耐候钢，其特征在于化学组成按重量百分比为C0.05～0.10％；Si≤0.15％；Mn1.5～2.0％；P≤0.015％；S≤0.01％；Cr0.3～0.8％；Cu0.2～0.4％；Ni0.15～0.4％；Ti0.09～0.15％；Nb0.02～0.08％；N≤0.005％；0≤0.002％；其余为铁Fe和不可避免杂质。
2.—种权利要求1所述的低成本屈服强度700Mpa级非调质处理高强耐候钢的制造方 法，其特征在于制造步骤如下1)轧制成型工艺连铸坯加热温度1200 1250°C，加热时间140 180分钟；之后进 行控制轧制，粗轧开轧温度为1100 1160°C，粗轧终轧温度为1020 1060°C，粗轧过程进 行3 5道次轧制，粗轧后，中间坯料厚度为28 40mm，最终产品厚度为3 IOmm ；精轧开 轧温度为1000 1020°C，精轧终轧温度为850 920°C，精轧过程进行4 6道次轧制，精 轧过程每道次的压下量控制在15 40%，精轧机架间采用水冷；2)卷取工艺及冷却工艺将上述轧制后坯料进行层流冷却，冷却速度为10 20°C/S， 卷取温度为550 660°C。
全文摘要
本发明提供一种低成本屈服强度700MPa级非调质处理高强耐候集装箱用钢及其制造方法，是在碳锰结构钢成分的基础上，通过添加适量的Nb，Ti，Cu，Cr，Ni等微合金元素和采用控轧控冷技术，考虑到普通热连轧机的生产特点，利用高Ti成分设计，增加强化效果。同时降低Si含量，保证良好的冷成型性能。该耐候性集装箱用钢组分为C0.05～0.10％；Si≤0.15％；Mn1.5～2.0％；P≤0.015％；S≤0.01％；Cr0.3～0.8％；Cu0.2～0.4％；Ni0.15～0.4％；Ti0.09～0.15％；Nb0.02～0.08％；N≤0.005％；O≤0.002％；其余为铁Fe和不可避免杂质。其屈服强度在700MPa以上，抗拉强度在800MPa以上，延伸率在18％以上。
文档编号C21D8/02GK101921965SQ201010246778
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月6日 优先权日2010年8月6日
发明者孙其家, 孙新军, 王文生, 董世颂, 赵培林, 陈学涛, 陈爱娇 申请人:莱芜钢铁股份有限公司