一種800MPa級高強耐候鋼板及其生產方法技術

本發明專利技術公開了一種800MPa級高強耐候鋼板及其生產方法，高強耐候鋼板化學成分的重量百分比為C≤0.12%，Si≤0.40%，Mn：1.60～2.00%，P≤0.025%，S≤0.010%，Nb+V+Ti：0.10～0.40%，Mo:0.10～0.45%，Als：0.015～0.050%，N≤0.008%，余量為Fe及不可避免的雜質元素。生產方法包括轉爐冶煉，LF精煉，板坯連鑄，板坯加熱，高壓水除鱗，控制軋制及控制冷卻工序。本發明專利技術所生產熱軋卷板，利用多種元素的綜合強化作用來提高鋼的強度，并添加Mo元素提高鋼的延遲斷裂及耐腐蝕性能，得到抗拉強度≥900MPa，屈服強度≥800MPa，延伸率≥18%的高強耐候鋼板，并實現工業化生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于冶金
，具體涉及一種800MPa級高強耐候鋼板及其生產方法。
技術介紹
從20世紀初至今，美德英日各國對耐候鋼就進行了大量深入的研究。目前在歐洲生產的耐候鋼主要為Cu-P-Cr-Ni系或Cu-Cr-Ni系，屈服強度大致為500MPa、550MPa、600MPa、650MPa和700MPa，用于集裝箱用耐候鋼抗拉強度最高達600MPa。我國在耐候鋼方面的研究最早始于20世紀60年代，以09CuPTiRE、09CuPCrNi、09CuPVRE為代表的耐候鋼，并已形成了批量生產能力，這些鋼以Cu、P為主并加入了稀土元素和V、Ti等元素，屈服強度為245MPa、345MPa，抗拉強度最高達550MPa。本專利技術所研制的耐候鋼主要采用鈮、釩、鈦復合添加的微合金鋼成分體系，利用多種元素的綜合強化作用來提高鋼的強度，并添加Mo元素提高鋼的延遲斷裂及耐腐蝕性能。采用較高鋼坯加熱溫度及較低的卷取溫度，并嚴格控制熱軋過程參數生產出熱軋屈服強度達800MPa、抗拉強度高達900MPa級耐候鋼，是目前市面上強度級別較高的一種高強耐候鋼板。由于熱軋生產工藝特點，各軋制參數在一定范圍內波動，導致對成品微觀組織及強度控制難度加大，因此軋制過程中找到最佳熱軋工藝控制參數，將是本專利技術研究的重點內容。
技術實現思路
本專利技術提供一種800MPa級高強耐候鋼及其生產方法。采用鈮、釩、鈦復合添加的微合金鋼成分體系，以析出強化為主，輔以相變強化和細晶強化，通過微合金化元素在鋼中的固溶、偏聚和沉淀，實現了軋制時的低變形抗力和產品的高強度，同時具有良好的成形性能、低溫沖擊性能和耐候性能。本專利技術的目的之一是提供一種800MPa級高強耐候鋼及生產方法，所述耐候鋼板化學成分及其重量百分比如下：C≤0.12%，Si≤0.40%，Mn：1.60～2.00%，P≤0.025%，S≤0.010%，Nb+V+Ti：0.10～0.40%，Mo:0.10～0.45%，Als：0.015～0.050%，N≤0.008%，余量為Fe及不可避免的雜質元素。本專利技術所述耐候鋼板性能指標如下：抗拉強度≥900MPa，屈服強度≥800MPa，延伸率≥18%。本專利技術所述耐候鋼板組織為鐵素體加珠光體，其中珠光體占10～16%。本專利技術的另一目的是提供上述一種800MPa級高強耐候鋼的生產方法，包括下述工序：轉爐冶煉，LF精煉，板坯連鑄，板坯加熱，高壓水除鱗，控制軋制，控制冷卻。本專利技術所述轉爐冶煉按照設定成分冶煉鋼水，鋼水LF精煉、板坯連鑄工序得到板坯。本專利技術所述板坯加熱工序將板坯加熱至1220～1300℃。本專利技術所述控制軋制工序包括粗軋、熱卷箱卷取、精軋。本專利技術所述粗軋為5道軋制，出口溫度為1060～1140℃。本專利技術所述精軋出口溫度為860～920℃。本專利技術所述控制冷卻工序中層流冷卻速度15～30℃/S，所述卷取溫度為570～630℃。本專利技術工藝中板坯優先采用直裝。本專利技術化學成分的設計思路：為實現耐候鋼板屈服強度達到800MPa級，必須在熱軋及隨后冷卻過程中實現細晶強化、析出強化、相變強化和固溶強化等最大限度的綜合控制，同時為保證具有良好的冷彎成形性能，在鋼中加入微合金元素鈮，以提高鋼的再結晶溫度，使得在較高的溫度下完成軋制也可以得到儲存大變形能的變形奧氏體組織，進而得到細小的相變組織。C:0.12%以下，對鋼的耐大氣腐蝕不利，同時C影響鋼的焊接性能、冷脆性能和沖壓性能等，耐候鋼中C含量被控制在0.12%以下。Si：0.40%以下，與其它元素如P配合使用可改善鋼的耐候性。較高的Si含量有利于細化a-Fe00H，從而降低鋼整體的腐蝕速率。Mn: 1.60～2.00%，通過固溶強化提高鋼的強度。Mn促進碳氮化物析出相在加熱時候的溶解，抑制析出相在軋制時候的析出，有利于保持較多的析出元素于軋后的冷卻過程中在鐵素體中析出，加強了析出強化。此外Mn可擴大奧氏體相區，降低過冷奧氏體相的轉變溫度，有利于相變組織的細化。P:0.025%以下，是提高鋼耐大氣腐蝕性能最有效的合金元素之一。當P與Cu聯合加入鋼中時，顯示出更好的復合效應。在大氣腐蝕條件下，鋼中的P是陽極去極化劑，它在鋼中能加速鋼的均勻溶解和Fe2+的氧化速率，有助于在鋼表面形成均勻銹層，促進生成非晶態接基氧化鐵FeO×(OH)3-2×致密保護膜，從而增大了電阻，成為腐蝕介質進入鋼基體的保護屏障，使鋼內部免遭大氣腐蝕。當磷形成P03-4時還起到緩蝕作用。低的磷含量可使鋼具有良好的韌性、冷成形性和焊接性。S:0.010%以下，對耐候性起不良作用，低的硫含量使鋼具有較好的韌性和冷成形性。Nb+V+Ti:0.10～0.40%，V除了溶解溫度較低和阻止再結晶的效果較弱外，和Nb有相似的作用。V僅在900℃以下對再結晶才有推遲作用，在奧氏體轉變以后，V幾乎己完全溶解，所以在固溶體中，V僅作為一個元素來影響奧氏體向鐵素體轉變。但與Nb相比，V使那些不希望有的非多邊形鐵素體產生得較少，這個特性對于厚度較大的鋼板是十分有利的。因V與鋼中的氮具有較強的親和力，所以V可以固定鋼中的“自由”氮，在鋼中，V與C和“自由”N結合形成V(C，N)化合物，大大降低了鋼中的“自由”N含量，避免了鋼的應變時效性。Nb:通過細晶強化和析出強化提高鋼的強度，Nb可提高奧氏體的再結晶溫度，即在較高的溫度下實現奧氏體非再結晶區軋制，從而可使軋件在較高的溫度下完成軋制變形，同時得到細小的相變組織。此外部分Nb在鐵素體區析出，強化鐵素體基體。Ti:改善鋼的焊接性能,同時Ti加入Nb鋼中還可延長NbC的析出孕育期，使得Nb-Ti復合鋼的碳化物析出開始時間較Nb鋼要晚，從而析出物更加細小彌散鈦的細化晶粒效果，表現為強度每提高10MPa韌脆轉變溫度降低6℃，沉淀強化效果表現為強度每提高10MPa韌脆轉變溫度升高3.5℃。Ti與N在高溫下的結合可以有效阻止Nb與N的結合，從而提高Nb在奧氏體中的固溶量，使得隨后鐵素體中Nb(C，N)的析出強化效果增強。Ti的另一個重要特點則是鋁脫氧鋼中，由于Ti和S的親合力，用Ti控制硫化物的形態，增加Ti含量可形成不易塑性變形的（Mn，Ti）S及Ti4C2S2，改善性能的不均勻性。本專利技術工藝工藝參數的設計思路：軋制工藝：采用控軋控冷技術，加熱溫度控制在1240～1280℃范圍內的中上限，精軋出口溫度在860～900℃中上限，確保單相奧氏體區相變軋制，層冷采用前段集中冷卻工藝，將變形和熱處理相結合，得到期望的組織及細化晶粒，提高材料力學性能及冷彎成形性能。軋制時鋼坯開軋溫度按1220～1300℃范圍控制，在這一溫度下，使得已經存在的大部分鈮和鈦的碳、氮化物再度固溶，然后在軋制和卷取過程中析出，起到晶粒細化和析出強化等作用。結合800MPa級高強耐候鋼板所設計化學成分，軋制溫度的選擇對析出強化和細晶強化來講有此消彼長的影響，同時注意到，如果軋制溫度高到使材料在軋時處于再結晶態或不完全再結晶態，可能會導致晶粒細化不夠甚至混晶而影響成形性能，綜上考慮，精軋出口溫度按860～920℃范圍控制，卷取溫度按570～630℃范圍控制。本專利技術根據微合金元素的碳氮化物在控軋控冷中的作用機理：微合金元素碳氮化物的沉淀強化是微合金鋼中最重要的強化方式之一。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種800MPa級高強耐候鋼板，其特征在于，所述耐候鋼板化學成分及其重量百分比如下：C≤0.12%，Si≤0.40%，Mn：1.60～2.00%，P≤0.025%，S≤0.010%，Nb+V+Ti：0.10～0.40%，Mo:0.10～0.45%，Als：0.015～0.050%，N≤0.008%，余量為Fe及不可避免的雜質元素。

【技術特征摘要】
1.一種800MPa級高強耐候鋼板，其特征在于，所述耐候鋼板化學成分及其重量百分比如下：C≤0.12%，Si≤0.40%，Mn：1.60～2.00%，P≤0.025%，S≤0.010%，Nb+V+Ti：0.10～0.40%，Mo:0.10～0.45%，Als：0.015～0.050%，N≤0.008%，余量為Fe及不可避免的雜質元素。2.根據權利要求1所述的一種800MPa級高強耐候鋼板，其特征在于，所述耐候鋼板性能指標如下：抗拉強度≥900MPa，屈服強度≥800MPa，延伸率≥18%。3.根據權利要求1所述的一種800MPa級高強耐候鋼板，其特征在于，所述耐候鋼板組織為鐵素體加珠光體，其中珠光體占10～16%。4.基于權利要求1-3任意一項所述的一種800MPa級高強耐候鋼板的生產方法，其特征在于，所述生產方...

【專利技術屬性】
技術研發人員：谷輝格，張大偉，包闊，陳超，徐立山，高玲玲，程玉君，薛啟河，王偉，喬俊，
申請(專利權)人：河北鋼鐵股份有限公司承德分公司，
類型：發明
國別省市：河北;13