一种无p偏析的耐候钢热轧薄带及其制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种无P偏析的耐候钢热轧薄带及其制造方法，耐候钢热轧薄带其化学成分按质量百分比包括：C：0.07～0.12％；Si：0.30～0.50％；Mn：0.4～0.55％；P：0.06～0.15％；S：≤0.02％且大于0；Cr：0.6～0.8％；Ni：0.03～0.11％；Cu：0.2～0.5％；Al：≤0.046％且大于0；B：≤0.003％且大于0，余量为铁及杂质元素。本发明的耐候钢热轧薄带成本低、无中心P偏析以及片状MnS夹杂。
【专利说明】一种无 P偏析的耐候钢热轧薄带及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请属于合金钢制造领域，特别是涉及一种无 P偏析的耐候钢热轧薄带及其制 造方法。
【背景技术】
[0002] 耐候钢可以分为P含量在0.04?0. 15wt %的高耐候性钢以及P含量小于 0. 04wt%的焊接结构用耐候钢。由于集装箱的使用环境为露天以及海洋气候等，长时间暴 露于腐蚀性气体中，故集装箱用耐候钢主要采用高P的高耐候性耐候钢。
[0003] 采用传统的厚板坯连铸连轧工艺生产高P耐候钢时，在钢板板厚中心经常出现P 偏析带，影响后续使用过程中的集装箱板成型性能。P的中心偏析主要是由于在传统的厚板 坯连铸过程中，凝固初期模壁激冷，形成了由细小等轴晶粒组成的激冷晶，富集溶质的液相 还没有形成长程的流动便已凝固，从而凝固初期的P质量分数的分布较为平衡。随着凝固 继续进行，产生大量粗大的柱状晶，富集溶质的液相有条件进行长程的流动，在凝固后期， 即铸锭的中心部位P质量分数急剧升高，便形成了严重的中心偏析。传统的厚板坯连铸特 性使得P偏析带的存在不可避免。这种偏析带在后续的热连轧过程中得到保留，最终热轧 板中心亦存在较宽的P偏析带。在集装箱板冷弯成型中，易造成冷弯开裂，影响集装箱板的 使用效率。
[0004] 专利号为CN101671797B的专利提出采用薄带铸轧工艺并结合冷轧退火工序生产 一种表面负偏析磷的高磷耐候钢，其生产流程较长，成本较高。
[0005] 专利号为CN201210067075. 2和CN201210066978. 9的专利所涉及的耐候钢薄带， 添加了 Vb、V、Ti、Mo等合金成分，成本较高。
[0006] 专利号为CN200910048141. X的专利提出的薄带铸轧耐候钢的生产方法，其热轧 薄带的压下量大于30%，板型较难控制。
[0007] 另外,在传统厚板坯连铸中，易出现大量尺寸较大的MnS夹杂，在热轧大压下变形 后，形成片状夹杂保留在钢板中，这将对钢材的横向韧性和各向异性能不利，在后期的钢板 切割使用过程中容易形成钢板分层。由于钢中的S含量始终存在，这使得MnS夹杂在连铸 过程中不可避免，只有在炼钢和热轧过程中控制MnS形态才能有效提高钢板的使用性能。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种无 P偏析的耐候钢热轧薄带及其制造方法，以克服现 有技术中的不足。
[0009] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0010] 本申请实施例公开了一种无 P偏析的耐候钢热轧薄带，其化学成分按质量百分比 包括：
[0011] C :0· 07 ?0· 12% ;
[0012] Si :0· 30 ?0· 50% ;
[0013] Mn :0· 4 ?0· 55% ;
[0014] P :0· 06 ?0· 15% ;
[0015] S :彡 0.02%且大于 0 ;
[0016] Cr :0.6 ?0.8%;
[0017] Ni :0· 03 ?0· 11% ;
[0018] Cu :0.2 ?0.5%;
[0019] Al :彡 0· 046 %且大于 0 ;
[0020] B :彡 0.003%且大于 0，
[0021] 余量为铁及杂质元素。
[0022] 相应的，本申请实施例还公开了一种无 P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法，包 括步骤：
[0023] 1)、按照权利要求1所述的化学成分以及比例配料，冶炼获得钢水；
[0024] 2)、将步骤1)获得的钢水进行薄带连铸，获得铸带；
[0025] 3)、对步骤2)中的铸带进行热乳，最后进行冷却。
[0026] 优选的，在上述的无 P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法中，所述步骤1)中，采用 铁水预脱硫，转炉顶底复合吹炼，RH真空循环脱氧工艺，同时进行钙处理，LF精炼，得到成 分合格钢水。
[0027] 优选的，在上述的无 P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法中，所述步骤2)中，将钢 水采用双辊薄带铸轧设备进行铸轧，钢水的开浇温度为1500?1600°C，铸轧速度为30? 100m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸。
[0028] 优选的，在上述的无 P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法中，所述铸带的厚度为 1. 2 ?3. Omnin
[0029] 优选的，在上述的无 P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法中，所述步骤3)中，所述 铸带经过压下量为5%?20%的一道次热轧轧制成薄带，热轧温度为850?1050°C。
[0030] 优选的，在上述的无 P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法中，所述薄带的厚度为 I. 0 ?2. 6mm。
[0031] 优选的，在上述的无 P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法中，所述热轧后的薄带 以5?50°C /s的速率冷却至500?600°C，卷取后得到热轧卷，然后空冷至室温。
[0032] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0033] 1、本发明的耐候钢成本低。在成分设计时，降低了合金成本较高的Ni元素；在耐 候钢制备过程中，采用薄带铸轧的短流程生产方法，生产工序少，生产成本及人力成分显著 降低。
[0034] 2、本发明的耐候钢成型性能高。耐候钢热轧薄带在生产过程中，由于铸带厚度较 薄并且凝固速度较快，在薄带钢中无明显的中心P偏析带和长条状的MnS夹杂带，表现出较 高的韧性和成型性能，避免在后续使用的冷弯过程中出现开裂。
[0035] 3、本发明的耐候钢薄带，采用高P成分，具有优良的耐腐蚀性能。同时，通过添 加 Cr、B等合金元素使耐候钢薄带具有较高的力学性能，其屈服强度> 390MPa，抗拉强度 彡490MPa，断后延伸率彡21%。
[0036] 4、采用一道次小压下量热轧，有效改善热轧薄带的表面质量以及板型。本发明耐 候钢的一道次热轧压下量在5 %?20 %，铸带在热轧过程中的相对延伸率较小，可以避免 热轧带钢出现严重的浪形，相对大压下量热轧可以有效改善带钢的板型。另外，一道次小压 下量的热轧可有效改善带钢表面质量，消除铸带表面缺陷，使热轧带钢表面光滑平整。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038] 图1所示为本发明实施例1中获得的耐候钢的金相照片；
[0039] 图2所示为对比例中获得的耐候钢的金相照片；
[0040] 图3所示为对比例中获得的耐候钢的冷弯照片；
[0041] 图4所示为经过72小时周期浸润试验后，本发明实施例1中耐候钢与对比例耐候 钢以及Q235B普碳耐候钢性能的对比图。
【具体实施方式】
[0042] 本发明实施例公开了一种无 P偏析的耐候钢热轧薄带，其化学成分按质量百分 比包括：C :0· 07 ?0· 12 % ;Si :0· 30 ?0· 50 % ;Mn :0· 4 ?0· 55 % ;P :0· 06 ?0· 15 % ;S : 彡 0· 02%且大于 0 ;Cr :0· 6 ?0· 8% ;Ni :0· 03 ?0· 11% ;Cu :0· 2 ?0· 5% ;A1 :彡 0· 046% 且大于0 ;B :彡0. 003%且大于0,余量为铁及杂质元素。
[0043] C :碳是提高钢种强度的最有效最经济的合金元素，为保证本发明耐候钢的使用强 度，碳含量的最佳范围为：0.07?0. 12%。
[0044] Si :在含一定合金的钢中加入适量的硅具有耐氯化物腐蚀，耐点蚀，耐浓热硝酸， 抗氧化，耐海水腐蚀等性能。当硅含量达到一定量时，硅元素可以促使钢表面形成富硅保护 膜，从而使钢种具有很好的耐蚀性。另外，当硅与铜、铬配合使用时，可以提高钢的耐海洋大 气腐蚀能力。娃也可加快钢的凝固速度，一定程度上有利于减少磷偏析。本发明娃含量的 最佳范围为：〇. 30?0. 50%。
[0045] Mn :锰是很好的强韧化元素以及奥氏体稳定化元素。在钢中加入一定含量的锰 元素可以使钢种具有较高的强度和优异的低温韧性。本发明锰含量的最佳范围为：0.4? 0· 55%。
[0046] P :是提高耐大气腐蚀性能最有效的合金元素之一。当P与Cu联合加入钢中时，显 示出更好的复合效应。在大气腐蚀条件下，钢中的P是阳极去极化剂，它在钢中能加速钢的 均匀溶解和铁的氧化速率，有助于钢表面形成均匀的FeOOH锈层，促进生成非晶态碱式氧 化铁Fex (OH) 3-2x致密保护膜，成为减缓腐蚀介质进入钢基体的保护屏障，使钢免遭大气 腐蚀。当p形成尸〇42+还起到缓蚀作用，新近研究表明的形成可阻止cr对锈层的渗透， 在海洋性气候中有利于保护性锈层的形成。本发明磷含量的最佳范围为：〇. 06?0. 15%。
[0047] S :商的硫含量会大幅度提1?钢的耐候性，但是硫含量过1?会使钢种MnS夹杂数量 及尺寸迅速增加。本发明硫含量的最佳范围为：< 〇. 02%。
[0048] Cr :铬元素可以促使钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力。当Cr与Cu 同时加入钢中时，效果尤为明显。Cr含量提高利于细化α-FeOOH，当锈层/金属界面的 a-FeOOH中Cr含量超过5%时，能有效抑制腐蚀性阴离子，特别是Cr离子的侵入。本发 明铬含量的最佳范围为：0.6?0.8%。
[0049] Ni :镍元素可以提高钢的淬透性、强度以及低温韧性。另外，镍还能有效提高钢的 耐候性能，尤其是耐海水腐蚀性能。本发明镍含量的最佳范围为：〇. 03?0. 11%。
[0050] Cu :在钢中加 Cu元素，可以使钢种无论在乡村大气、工业大气或海洋大气中，都具 有较普通碳钢优越的耐腐蚀性能。而且在污染严重的环境中，效果更明显。钢与表面二次 析出的Cu之间的阴极接触，能促使钢阳极钝化，并形成保护性较好的锈层；耐候钢基体中 存在各种有害的杂质元素，内锈层在形成中不可避免的会造成很多的微裂纹、空洞等缺陷， 降低内锈层的耐腐蚀效果，这时Cu元素在锈层中缺陷处富集，提高内锈层的致密性，堵塞 外部介质通向基体的道路，提高内锈层的整体耐蚀性。另外Cu阻碍锈层的生长，促进锈层 中a -FeOOH形成，减小FeOOH的晶粒尺寸和沉淀颗粒的大小，对锈层起到细化作用。本发 明铜含量的最佳范围为：〇. 2?0. 5%。
[0051] Al :铝是钢种的主要脱氧元素，但铝含量过高将导致氧化物夹杂增加，降低钢的纯 净度，不利于钢种的韧性。本发明铝含量的最佳范围为：< 0.046%。
[0052] B :在钢中加入微量的B元素可以改善钢的热轧性能，并可提高钢的强度。本发明 硼含量的最佳范围为：< 〇. 003%。
[0053] 相应的，本申请实施例还公开了一种无 P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法，包 括步骤：
[0054] 1)、按照权利要求1所述的化学成分以及比例配料，冶炼获得钢水；
[0055] 2)、将步骤1)获得的钢水进行薄带连铸，获得铸带；
[0056] 3)、对步骤2)中的铸带进行热乳，最后进行冷却。
[0057] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实 施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据 附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
[0058] 在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅 示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大 的其他细节。
[0059] 实施例1
[0060] (1)冶炼：采用铁水预脱硫，转炉顶底复合吹炼，RH真空循环脱氧工艺，同时进行 钙处理，LF精炼，得到成分合格钢水，按重量百分比为：C :0.08%、Si :0.30%、Mn :0.48%、 P :0· 08%、S :0· 005%、Cr :0· 60%、Ni :0· 04%、Cu :0· 27%、A1 :0· 03%、B :0· 003%、余量为 铁及杂质元素。
[0061] (2)薄带连铸：将成分合格的钢水采用双辊薄带铸轧设备进行铸轧，钢水的开浇 温度为15KTC，铸轧速度为35m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸。获得厚度为 3mm的铸带。
[0062] (3)热轧：铸带随后经过压下量为13%的一道次热轧轧制成2. 6mm的薄带，热轧温 度为 1050°C。
[0063] (4)冷却及卷取：热轧薄带以45°C /s的速率冷却至600°C，卷取后得到热轧卷，然 后空冷至室温。
[0064] 表1实施例1耐候钢力学性能
[0065]
【权利要求】
1. 一种无P偏析的耐候钢热轧薄带，其特征在于，其化学成分按质量百分比包括： C :0? 07 ?0? 12% ; Si :0. 30 ?0. 50% ; Mn :0. 4 ?0. 55% ; P :0. 06 ?0. 15% ; S :彡0? 02%且大于0 ; Cr :0? 6 ?0? 8% ; Ni :0. 03 ?0. 11% ; Cu :0? 2 ?0? 5% ; Al :彡0? 046%且大于0 ; B :彡0? 003%且大于0， 余量为铁及杂质元素。
2. 权利要求1所述的无P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法，其特征在于，包括步骤： 1) 、按照权利要求1所述的化学成分以及比例配料，冶炼获得钢水； 2) 、将步骤1)获得的钢水进行薄带连铸，获得铸带； 3) 、对步骤2)中的铸带进行热轧，最后进行冷却。
3. 根据权利要求2所述的无P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法，其特征在于：所述 步骤1)中，采用铁水预脱硫，转炉顶底复合吹炼，RH真空循环脱氧工艺，同时进行钙处理， LF精炼，得到成分合格钢水。
4. 根据权利要求2所述的无P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法，其特征在于：所述 步骤2)中，将钢水采用双辊薄带铸轧设备进行铸轧，钢水的开浇温度为1500?1600°C，铸 乳速度为30?100m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸。
5. 根据权利要求4所述的无P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法，其特征在于：所述 铸带的厚度为1. 2?3. Omm。
6. 根据权利要求2所述的无P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法，其特征在于：所 述步骤3)中，所述铸带经过压下量为5%?20%的一道次热轧轧制成薄带，热轧温度为 850 ?1050°C。
7. 根据权利要求6所述的无P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法，其特征在于：所述 薄带的厚度为I. 〇?2. 6mm。
8. 根据权利要求6所述的无P偏析的耐候钢热轧薄带的制造方法，其特征在于：所述 热轧后的薄带以5?50°C /s的速率冷却至500?600°C，卷取后得到热轧卷，然后空冷至 室温。
【文档编号】C21D8/02GK104313491SQ201410591781
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】陈爱华, 汤茜, 李化龙, 刘海涛, 刘俭 申请人:江苏沙钢集团有限公司, 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司