一种400MPa级免涂镀热轧盘条、圆棒及其轧制工艺 |
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| 申请号 | CN202211658126.9 | 申请日 | 2022-12-22 | 公开(公告)号 | CN115927968B | 公开(公告)日 | 2024-05-14 |
| 申请人 | 武汉钢铁有限公司; | 发明人 | 张帆; 夏艳花; 任安超; 王彦林; 贾万军; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种400MPa级免涂 镀 热轧 盘条、圆棒，化学成分按 质量 百分数计如下：C：0.02～0.10wt％、Si：＜0.25wt％、Mn：＜0.4wt％、P＜0.03wt％、S＜0.02wt％、Cu：0.1～1.0wt％、Cr：1.0～4.5wt％、Cr/Cu＝5～11，其余为Fe及不可避免的杂质；还进行微 合金 化，其化学成分按质量百分数计还包括Nb：0.015～0.035wt％、V：0.04～0.07wt％、Nb/V＝1/3～2/3；本发明提供了一种400MPa级免涂镀热轧盘条、圆棒及其 轧制 工艺，满足下游用户免涂镀直接裸用以及全寿命周期的免维护要求，大幅降低了生产投资成本；另外，本发明通过合理的成分设计以及与轧 钢 工艺相配合，钢质强韧性优良，能满足热轧盘条、圆棒的各种冷加工要求，大幅度扩展了 耐候钢 应用场景。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种400MPa级免涂镀热轧盘条、圆棒，其特征在于化学成分按质量百分数计如下： |
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| 说明书全文 | 一种400MPa级免涂镀热轧盘条、圆棒及其轧制工艺技术领域背景技术[0002] 随着“双碳”目标推进，具有免涂镀、长寿命的耐候钢正成为当下绿色钢铁产品的发展热点；目前，国内外生产的耐候钢多数为板材，由于盘条、圆棒与板材完全不同的深加工流程和应用场景，对产品组织与性能要求差异较大，对于连轧道次多、组织性能要求高且冷加工变形量大的耐候钢结构用热轧盘条及圆钢，国内鲜有报道。 [0003] CN115110006A公开了一种具有高耐腐蚀性能的耐候钢及制备方法，一种耐候钢，其化学成分及其质量百分含量为：C：0.05～0.12％，Si：0.20～0.60％，Mn：0.30～0.60％，P：0.07～0.15％，S：≤0.015％，Cu：0.25～0.55％，Ni：≤0.20％，Cr：0.30～0.60％，余量为Fe及不可避免的杂质，耐大气腐蚀性的相对腐蚀速率为Q345B的40％以下。该发明为确保钢质耐腐蚀性能，向钢中添加了一定的P、Cu、Cr等耐候元素，但其相对腐蚀率只有40％以下，无法满足免涂镀要求，并且P的加入导致钢质冷加工性能必然恶化，对于盘条、圆棒的深加工不利。 [0004] CN114959483A公开了一种耐湿热高盐分海洋大气环境的耐候钢及其生产方法，所述耐候钢的组分按质量百分含量计为：C：0.02％～0.06％，Si：0.17％～0.37％，Mn：0.8％～1.2％，P：≤0.012％，S：≤0.005％，Cu：0.8％～1.2％，Cr：0.2％～0.4％，Ni：1.5％～2％，Mo：0.1％～0.25％，Ti：0.01％～0.03％，Sn：0.05％～0.2％，其余为Fe及不可避免夹杂。该发明通过添加大量贵重金属Ni并配合一定的耐候元素，以确保钢板兼备优异的经济性和耐蚀性，但该发明成本较高且不适用于盘条、圆棒的冷加工，只是常规的耐候板。 [0005] 盘条、圆棒往往都要经过多道工序的深加工(如：冷拔、捻股、辊压等)，其应用场景与板材有较大差距，当前免涂镀耐候钢在板材中发展较为成熟，但在盘条、圆棒领域则未见相关报道。根据盘条、圆棒应用场景要求，从化学成分、轧制工艺综合考虑，如何设计出一种400MPa级免涂镀热轧盘条、圆棒及其轧制工艺，以满足多个行业将镀锌材升级为免涂镀耐候材的需求，成为亟待解决的技术问题。 发明内容[0006] 本发明目的在于提供一种400MPa级免涂镀耐候热轧盘条、圆棒及其轧制工艺，具有优异的强韧性、冷镦性以及耐候性能(相对腐蚀率≤25％)，可满足深度拉拔和冷镦加工要求，并且能满足免涂镀、25年以上裸用要求。 [0007] 为达到上述目的，采用技术方案如下： [0008] 一种400MPa级免涂镀热轧盘条、圆棒，其化学成分按质量百分数计如下： [0009] C：0.02～0.10wt％、Si：＜0.25wt％、Mn：＜0.4wt％、P＜0.03wt％、S＜0.02wt％、Cu：0.1～1.0wt％、Cr：1.0～4.5wt％、Cr/Cu＝5～11，其余为Fe及不可避免的杂质。 [0010] 按上述方案，C：0.04～0.08wt％、Si：＜0.25wt％、Mn：＜0.4wt％、P＜0.03wt％、S＜0.02wt％、Cu：0.3～0.7wt％、Cr：2.0～3.0wt％、Cr/Cu＝6～10，其余为Fe及不可避免的杂质。 [0012] 上述400MPa级免涂镀热轧盘条、圆棒的轧制工艺，包括以下步骤： [0013] 钢坯加热；包括预热段、加热段和均热段； [0014] 轧制；采取低温控轧，全流程采用奥氏体未再结晶轧制； [0015] 控冷；盘条采用斯太尔摩工艺控制冷却；圆棒采用上冷床保温缓冷。 [0016] 按上述方案，所述钢坯加热工艺中钢坯为小方坯或矩形坯，断面(140～220mm)×(140～220mm)；预热段加热温度≤600℃、加热时间15min～20min；加热段分加热1段和加热2段，加热1段的加热温度600℃～1000℃、加热时间10min～15min，加热2段的加热温度1000℃～1200℃、加热时间20min～30min；均热段加热温度1150℃～1200℃、加热时间20min～ 30min。 [0017] 按上述方案，所述轧制工艺中精轧温度为830±10℃、入减定径温度840±10℃，终轧温度850±10℃。 [0018] 按上述方案，所述控冷工艺中，盘条采用斯太尔摩工艺控制冷却，0#辊道速度0.23 ～1m/s，余下8组辊道速度相对于前一组辊道提升3％(极差)；13组风机的风量为210000m /h，1#～2#风机开启5％～25％，保温盖开启，确保出2#风机温度为700±20℃，3#～13#风机全关、保温盖关闭，确保出13#风机温度＞350℃。 [0019] 按上述方案，所述控冷工艺中，圆棒上冷床温度＞850℃，采用保温罩缓冷，出保温罩温度＞600℃。 [0020] 相对于现有技术，本发明有益效果如下： [0021] 本发明提供了一种400MPa级免涂镀热轧盘条、圆棒及其轧制工艺，满足下游用户免涂镀直接裸用以及全寿命周期的免维护要求，大幅降低了生产投资成本；另外，本发明通过合理的成分设计以及与轧钢工艺相配合，钢质强韧性优良，能满足热轧盘条、圆棒的各种冷加工要求，大幅度扩展了耐候钢应用场景。 具体实施方式[0022] 以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。 [0023] 具体实施方式中，C：碳对盘条的强度和塑性影响最为显著，随着碳含量的增加，盘条强度不断提高、塑性急剧降低，碳含量还影响最终成品可拉拔性能。综合考虑，本发明碳含量为0.02～0.10wt％。 [0025] Mn：锰与硫结合生成MnS进而减轻硫的危害，并能细化珠光体、提高钢丝强度；但Mn在钢中易于偏聚，进而引起组织与性能不均匀，过高的Mn含量还将增加生产成本。综合考虑，本发明锰含量＜0.4wt％。 [0026] P：磷是提高钢耐大气腐蚀性能最有效的合金元素之一，磷在钢中能均匀溶解，有助于在钢表面形成致密的保护膜，使其内部不被大气腐蚀，通常钢中w(P)＝0.08％～0.15％时耐蚀性最佳；但对于需深度冷加工的工业线材而言，磷容易产生冷脆，对钢质量尤其是冷加工性能有较大影响，为此需进行严格控制。综合考虑，本发明磷含量P＜0.03wt％。 [0027] S：硫在本钢种属于有害元素，硫容易产生热脆，进而恶化钢丝拉拔和热处理加工条件，并且如果使钢中残余硫的质量分数降至0.01％，则可使碳素钢的耐候性获得大幅度提升。综合考虑，本发明硫含量S＜0.02wt％。 [0028] Cu：铜是生产耐腐蚀类钢铁材料常用的合金添加元素，Cu是一种化学反应速度较慢的金属元素，通过添加Cu就能够提高钢材的强度，但如果Cu含量过高，会直接影响钢材的低温韧性。值得注意的是，铜抵消钢中硫的有害作用的效果很明显，其作用特点是，钢中硫含量愈高，铜降低腐蚀速率的相对效果愈显著。这是因为铜与硫生成了难溶硫化物。综合考虑，本发明铜含量为0.1～1.0wt％。 [0029] Cr：铬是提升钢耐候性能的主要元素，铬能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力，使锈层生长速度减慢。但铬会大幅度提升钢的淬透性，过量的铬会导致钢中形成贝氏体、马氏体等异常组织，对钢的冷加工性能不利。综合考虑，本发明铬含量为1.0～4.5wt％。 [0030] Cr/Cu：同为耐候元素铜、铬存在协同强化作用，基于最经济成本考虑，本发明中Cr/Cu＝5～11。 [0031] Nb、V：铌、钒是常见微合金强化元素，可阻止奥氏体晶粒长大，细化再加热奥氏体晶粒，提高组织与性能的均匀性，但过量加入将显著提升生产成本，并且Nb、V复合微合金化强化效果优于单个元素作用。综合考虑，本发明铌、钒含量分别为0.015～0.035wt％、0.04～0.07wt％，且Nb/V＝1/3～2/3。 [0032] 本发明各实施例和对比例的化学成分见表1；各实施例和对比例加热工艺参数见表2；各实施例和对比例轧制过程工艺参数见表3；各实施例和对比例控冷工艺参数见表4。各实施例和对比例试验效果(强韧性、冷镦性能、耐候性)见表5。 [0033] 表1化学成分 [0034] [0035] 表2加热工艺参数 [0036] [0037] [0038] 表3轧制工艺参数 [0039]项目 入精轧温度，℃ 入减定径温度，℃ 吐丝温度，℃ 实施例1 825 845 840 实施例2 840 835 855 实施例3 830 840 850 实施例4 840 835 855 实施例5 825 840 845 实施例6 830 830 860 实施例7 825 845 855 实施例8 840 850 850 实施例9 835 845 860 实施例10 835 840 855 实施例11 830 845 850 实施例12 835 840 855 实施例13 835 845 840 实施例14 830 840 840 实施例15 840 850 855 对比例1 910 910 900 对比例2 920 900 890 对比例3 930 920 910 [0040] 表4控冷工艺参数 [0041] [0042] [0043] 表5试验效果 [0044] [0045] 从表5可知，对比例钢种虽然能达到400MPa级要求，但冷镦出现开裂并且相对腐蚀率≥60％，不能满足热轧盘条、圆棒深加工和免涂镀要求；而本发明开发的一种400MPa级免涂镀热轧盘条、圆棒及其轧制工艺，具有优异的强韧性，强度达到400MPa级且面缩率≥70％、相对腐蚀率≤25％，具备优良的冷加工性并可满足用户免涂镀、直接裸用要求。 |
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