无铬耐候钢的制作方法及注意事项

　　专利名称：一种无铬耐候钢的制作方法

　　技术领域：

　　本发明属于冶金工程领域，涉及一种耐海岸大气或工业大气的钢种及其制造方 法。产品主要是H型钢或板带产品。

　　背景技术：

　　随着钢产量的稳步增长和全球应用技术研究的深入，国家对创建能源节约型社会 越来越重视，随着工业的迅速发展，大气污染日益严重，人们越来越关注含硫化合物、含氮 化合物和卤素化合物等主要污染物所引起的钢腐蚀问题，特别是沿海地区飞散盐粒子等对 建筑物钢结构所造成的严重腐蚀。对钢的耐蚀性提出了新的要求，并且希望成本不能有大 的变化。国家新一期的钢铁研究也对结构钢提出了低成本、高性能、长寿命的要求，一些学 者根据“当磷含量达到0. 035%，铜含量达到0. 07%时，可以显著地提高普通低碳钢的耐候 性”的研究结果提出了经济耐候钢的概念。从耐候钢的发展趋势看，合金元素的添加更加趋 于微量化，而耐候钢性能则越来越好。CN200810026086. X公开了一种600MPa级高强耐候钢及其制备方法，该600MPa级 高强耐候钢采用电炉-薄板坯连铸连轧流程制备，制备该高强耐候钢的精炼后钢水的主要 化学成分为c :0. 045 0. 07wt%,Si :0. 10 0. 29wt%,Mn :0. 8 1. 5wt%、P :0. 005 0. 030wt%, S :0. 002 0. 008wt%, Cu :0. 20 0. 5wt%, Cr :0. 3 0. 7wt%、Ni :0. 15 0. 35wt%,Ti :0. 06 0. 079wt%,Nb :0. 035 0. 050wt%,Alt :0. 025 0. 050wt%。所述 600MI^级高强耐候钢具有成本低、竞争力强、冷成形性能及焊接性能优良等优点，适用于制 造铁路车辆、集装箱、桥梁、重载汽车、塔架等。但此类耐候钢需要添加多种合金，生产成本 较高，不易被广泛应用。CN200510045624. 6发明涉及低合金钢领域，特别是经济型耐大气腐蚀的低合金碳 素结构钢，主要用于铁道、车辆、桥梁、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构。该耐候钢的 合金成分及重量百分比含量为:C :0. 12 0. 21、Si :0. 2 2. Ο,Μη :0. 7 2. 0、S ( 0. 036、 P彡0. 034,Cu 0. 10 0. 40,Al < 0. 2，其余为!^e和微量杂质。通过Cu、Mn、Si、Al等合金 化，并简单调整普通低碳钢(Q235钢)的部分元素含量，在不需改变Q235钢生产工艺条件 下，就能生产出具有良好的耐大气腐蚀性能、综合机械性能的经济耐候钢。但此类耐候钢中 铜、铝元素的过高添加对炼钢和轧钢生产工序造成诸多不变，产业化过程中的难点问题较 多，且不易于解决。CN200810046963. X针对C含量过高的缺点，本发明提供了一种屈服强度大 于450MI^级超低碳热轧耐候钢，该耐候钢的合金成分及重量百分比含量为C 0.01 0. 05%, Si 0. 10 0. 40%，Mn 1. 50 1. 90 %，P 彡 0. 02 %，S 彡 0. 010 %，Cu 0. 15 0. 55%, Cr 0. 20 0. 80%，Ni 0. 10 0. 50 %，Mo 0. 05 0. 50、Nb 0. 01 0. 05、Ca 0. 0010 0. 0020，余量为Fe及不可避免的杂质。该发明钢种的强度级别高于传统耐候钢， 由于采用超低碳设计，其冲击韧性、焊接性和耐大气腐蚀性能优良。但此类耐候钢设计时多 种合金元素的添加和超低碳要求增加了炼钢工序成本。

　　中国专利申请200610125365. 2公开了一种高强度耐候钢及其生产方法，属低合 金钢制造领域。它在成分设计上采用极低碳、⑶-CR-NI-MO-NB的加入及TI-AL-观中的 两种或两种以上复合添加，将碳含量控制在接近或小于常温下碳在A-FE中的最大溶解度 0. 0218%，以减少或抑制渗碳体的析出，保证主控组织为均勻的贝氏体组织，以得到优良的 耐候性能。综上，目前的耐候钢主要是通过添加耐腐蚀的铜、磷、铬、镍、钼等合金元素而设计 的，为提高耐蚀性能和减少因铜元素在钢材表面产生龟裂缺陷，必须添加贵重的铬、镍元 素，而铬元素在+6价状态下对人体产生巨大毒性，在增加生产成本的同时也不利于耐候钢 的应用推广。

　　发明内容

　　针对现有耐候钢钢种设计开发中的不足，本发明的目的之一是提供一种低成本高 强度的耐候钢钢种设计。本发明的钢种设计在不添加贵重金属Cr元素的前提下，通过合理 的元素成分控制，利用合金添加元素的协同作用保证钢的耐候性能，为使耐候钢在保证耐 候性、高强度，并具有优良韧性的前提下，将合金成本控制在较低水平，并适合于工业化生 产，且在炼钢和轧钢工序的生产过程控制简单易行。轧后钢材并无龟裂产生。本发明钢种 的耐候钢产品可以应用于耐工业大气和海岸大气环境下对钢材耐候性能的使用要求。本发明的另一目的是提供所述的无铬耐候钢产品的制备方法。本发明提供一种低成本耐候钢，其特征在于钢的化学成分按质量％为C 0. 06 0. 16, Si 0. 10 0. 55,Mn 0. 80 1. 70, P 0. 020 0. 065, S ^ 0. 015， Cu 0. 15 0. 25，Ni ( 0. 30，Nb ( 0. 075，B 0. 002 0. 005。其余为铁和不可避免的杂质。优选的，本钢种在轧制成材后，其性能达到下表所示的要求

　　权利要求

　　1.一种低成本耐候钢，其特征在于钢的化学成分按质量％为C 0. 06 0. 16，Si 0. 10 0. 55，Mn 0. 80 1. 70，P 0. 020 0. 065，S 彡 0. 015，Cu 0. 15 0. 25，Ni ( 0. 30，Nb ( 0. 075，B 0. 002 0. 005。其余为铁和不可避免的杂质。

　　2.如权利要求1所述的低成本耐候钢，其特征在于，本钢种在轧制成材后，其性能达到 下表所示的要求

　　3.如权利要求1或2所述的低成本耐候钢，其特征在于，产品形态是H型钢或4 40mm 的板带产品。

　　4.如权利要求3所述的所述的无铬耐候钢H型钢的制备方法，包括高炉铁水转炉炼钢、 LF(或RH)精炼、异形坯(或矩形坯)连铸、BD初轧、精轧、冷床空冷、矫直、切割成材H型 钢，具体包括下列步骤1)铁水预脱硫后运至转炉进行冶炼；采用LF(或RH)精炼，使钢的化学成分按质量％为C 0. 06 0. 16，Si 0. 10 0. 55，Mn 0. 80 1. 70，P 0. 020 0. 065，S 彡 0. 015，Cu 0. 15 0. 25，Ni ( 0. 30，Nb ( 0. 075，B 0. 002 0. 005 ；其余为铁和不可避免的杂质；2)精炼完毕后进入异型坯(或矩形坯)连铸工序，生产出近终型连铸坯料(或矩形坯 坯料)；3)坯料采用冷装或热装热送方式进入加热炉，加热到1180 1280°C出炉，进行高压水 除鳞；4)除完鳞的坯料通过辊道送至BD粗轧机和TM精轧机组轧制，粗轧后温度不低于 1090°C，终轧温度的控制对翼缘位置在830-870°C;轧制产品尺寸按照国标GB/T1U63-2005 执行；5)轧制成材后在输送辊道上对两侧翼缘进行强制冷却；6)轧件上冷床进行空冷；7)当轧件冷至100°C以下后，进矫直机进行矫直。8)将轧件切割成材H型钢、收集。

　　5.如权利要求4所述的所述的无铬耐候钢H型钢的制备方法，其特征在于，步骤2)所 述的近终型连铸坯料为H型近终型连铸坯料。

　　6.如权利要求4所述的所述的无铬耐候钢H型钢的制备方法，其特征在于，步骤3)中 加热到1180 1240°C出炉。

　　7.如权利要求4 7任一项所述的所述的无铬耐候钢H型钢的制备方法，其特征在于， 步骤4)中终轧温度翼缘位置控制在830-850°C。优选的，步骤4)中终轧温度翼缘位置控制在830-850°C，步骤幻中对轧后的H型钢进 行缓冷。

　　8.如权利要求3所述的无铬耐候钢板带钢的制备方法，包括高炉铁水转炉炼钢、LF(或 RH)精炼、板坯、轧制、冷却、卷曲成板材，具体包括下列步骤1)铁水预脱硫后运至转炉进行冶炼；采用LF(或RH)精炼，使钢的化学成分按质量％为C 0. 06 0. 16，Si 0. 10 0. 55，Mn 0. 80 1. 70，P 0. 020 0. 065，S 彡 0. 015，Cu 0. 15 0. 25，Ni ( 0. 30，Nb ( 0. 075，B 0. 002 0. 005 ；其余为铁和不可避免的杂质；2)钢水出站前，喂入500m 700mSi-Ca线进行钙化处理。钢水的液相线温度为 1500 1550°C，精炼时间20 60分钟，软吹时间6 20分钟，软吹要求包内钢液微动，钢 水不得裸露；3)连铸，全程保护浇注，保护渣采用集装箱板保护渣；开浇时加入开浇渣，开浇拉速 0. 3 0. 6m/min,正常浇铸拉速0. 8 1. 2m/min。4)钢坯送入加热炉，还原性或中性氛围加热，钢坯加热到1180 1280°C出炉，进行高 压水除鳞；5)进入粗轧、精轧，轧件的精轧出口温度在830-900°C之间，6)冷却并卷曲成板材，卷曲温度控制在675士10°C，卷曲呈卷后缓冷至室温。

　　9.如权利要求8所述的无铬耐候钢板带钢的制备方法，其特征在于，步骤4)中加热到 1180 1240°C出炉；步骤5)中终轧温度翼缘位置控制以830_860°C为佳。

　　10.如权利要求3所述的无铬耐候钢的应用，用于建筑、桥梁结构。

　　全文摘要

　　本发明属于冶金制造领域，涉及一种低成本耐候钢种的成分及其制造方法。钢的化学成分按质量％为C 0.06～0.16，Si 0.10～0.55，Mn 0.80～1.70，P 0.020～0.065，S≤0.015，Cu 0.15～0.25，Ni≤0.30，Nb≤0.075，B 0.002～0.005。其余为铁和不可避免的杂质。本钢种的发明主要元素为C、Si、Mn、P、S、Cu、Ni、Nb、B等合金元素，余量为Fe。本钢种经过冶炼、轧制、冷却后成材，不需要后续的热处理工艺，并使钢获得良好的耐候和力学性能。本产品为非调制钢，主要用于建筑、桥梁等结构用钢。

　　文档编号C22C38/16GK102127710SQ20111008680

　　公开日2011年7月20日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日

　　发明者尹德全, 张思勋, 李广艳, 王慧玉, 董杰 申请人:莱芜钢铁集团有限公司