一种无镍高韧性耐候钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于耐候钢技术领域，具体地，本发明涉及一种无镍高韧性耐候钢板及其 制造方法，特别涉及一种具有良好力学性能、冲击韧性、焊接性能和耐腐蚀等综合性能的无 镍高韧性耐候钢板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] Cr/Cu元素作为耐候钢的必要元素，可明显提高其力学和耐腐蚀性能，考虑综合力 学性能、焊接性能和表面质量等特殊使用要求，目前耐候钢的成分设计主要采用两条线路。 一种设计思路是添加Nb、V、Ti及贵重Ni元素，其中，Ni元素除提高耐腐蚀性能外，还能有效 抑制Cu元素因高温选择氧化（选择氧化钢中的Fe，而Cu不被氧化），阻止板坯乳制过程中 氧化铁皮下富集的液相Cu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， 添加Nb、V、Ti中的一种或几种作为细化晶粒元素，可改善钢板强度富余量。该成分思路设 计的耐候钢综合力学性能、焊接性能和表面质量良好，但是成本较高。
[0003] 另一种设计思路是尽量减少使用合金元素，尤其是贵重Ni元素，利用低成本合金 元素取代贵重金属元素制备经济型耐候钢，但是在综合力学性能稳定性、表面质量控制方 面效果不好。公开号CN101864538A的专利，公开了一种无镍耐候钢及其热乳板制备方法， 该专利所述耐候钢是高耐候宽带钢产品，该专利采用刻意添加Cr、Cu、P的方式来实现钢板 良好的耐候性。但是，该专利Cr、Cu元素范围相对宽泛，对焊接会造成一定影响，该专利的 低温冲击韧性级别和和具体数值都相对较低。
[0004] 本发明结合前期生产经验，在Cr/Cu必要元素基础上，成分设计不添加Nb、V、Ti及 贵重Ni元素，极大降低了生产成本，合理设计C、Si、Mn强化元素的内控区间和严格控制P、 S含量，并实现窄成分控制，同时配合后续加热和乳制工艺，取得以下效果：①C、Si、Mn强化 元素保证钢板强度富余量；②合理的加热制度使板坯尽量避开铜致热裂纹敏感温度，配合 后续除鳞工艺，获得良好的表面质量；③窄成分控制使成分波动小，焊接裂纹敏感指数低。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供了一种无镍高韧性耐候钢板及其制造方法。主要解决现有无 镍耐候钢存在的C、S、Μη含量较高，导致冷裂纹指数偏高，焊接性能不是很好、综合力学性 能和表面质量不好等技术问题。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供的无镍高韧性耐候钢板，其成分及重量百分比含 量为：C:0· 12wt% -0· 15wt%、Si:0· 15wt% -0· 30wt%、Μη:0· 80wt% -0· 95wt%、Ρ: 彡 0· 015wt%、S:彡 0· 010wt%、Cu:0· 25wt% -0· 35wt%、Cr:0· 40wt% -0· 50wt%，其余为 Fe〇
[0007] 本发明提供的上述无镍高韧性耐候钢板的制备方法，包括以下步骤：
[0008] 1)按配比备料、然后依次进行转炉冶炼、炉外精炼、板坯连铸；
[0009] 2)对连铸板坯加热：加热炉中采用三段加热工艺，第一段：预热段温度设定 700-850°C;第二段：分为加热2-1段和加热2-2段，加热2-1段温度设定1050-1200°C，使 板坯温度快速通过1100-1200°C铜致热裂纹敏感温度；加热2-2段温度设定1200-1290°C; 第三段：均热段炉气温度设定为1220-1270°C;
[0010] 3)控制乳制。
[0011] 根据本发明的制备方法，其中，步骤2)加热后，需保证板坯出炉温度 1200-1250°C，且板坯表面和心部温差小于25°C。
[0012] 根据本发明的制备方法，其中，步骤3)所述控制乳制的粗、精乳乳制过程中，首道 次及末道次除鳞，除鳞时上下集管全部投入，除鳞水压25-32MPa。其余道次根据厚度规格和 温度控制要求有选择的投入，从而保证除鳞效果。高压和多道次条件下的水除鳞，一方面避 免形成的富铜液相向基体内渗透而造成裂纹，同时有利于氧化铁皮的破碎和彻底去除。
[0013] 本发明涉及到的机理如下：
[0014] 提高耐腐蚀方面：Cu在钢中加入量一般为0.2%-0.4%，关于Cu对改善钢的耐大 气腐蚀性能作用机理，主要有两种机制：一种是促进阳极钝化论，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；另一种是Cu富集，Cu在基 体与锈层之间形成以Cu、P为主要成分的阻挡层，它与基体结合牢固，因而具有较好的保护 作用。Cr在钢中加入量一般为0. 4% -1. 0%，Cr能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的 钝化能力。
[0015] 克服热乳过程中铜致热裂纹方面，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，使板坯加热温度迅速通过铜致热裂纹敏感温度，可减 少Cu元素在材料表面的富集。
[0016] 采用本发明具有以下优点和效果：
[0017] 本发明是在添加适量Cu、Cr必要元素，通过C、Si、Μη窄成分控制，严格控制P、S 含量，不添加Nb、V、Ti及贵重Ni元素，仅通过合金成分优化和板坯加热工艺的控制提高无 Ni耐候钢的耐腐蚀性能和表面质量。配合本发明生产的无镍耐候钢板，实现强度富余量合 理、高韧性、良好焊接性能和表面质量等要求，极大降低了生产成本。本发明可满足国内大 多数钢厂实际生产条件，不需要改变热乳生产线设备直接应用，可用于生产不同厚度规格 的各种耐候宽厚板产品。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明实施例的耐腐蚀对比试验结果。
【具体实施方式】
[0019] 实施例化学成分见表1，按照本发明的钢种的成分要求，转炉冶炼、炉外精炼和板 坯连铸工序，板坯出炉温度控制在1200-1250 °C之间，板坯除磷后表面质量良好，
[0020] 最终钢板的板形和表面质量良好。所得耐候钢的力学性能见表2。
[0021] 表1本发明各实施例的化学成分（wt% )
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[0023] 表2本发明各实施例耐候钢的力学性能
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