一种无镍耐候钢及其热轧板制备方法.pdf

发明内容：

本发明的目的是提供一种低成本无镍耐候钢及其热轧薄板制备方法。主要解决现有无镍耐候钢存在的C、Si、Mn含量较高，会导致冷裂纹指数偏高，焊接性能不是很好等技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1)成分设计：该耐候钢的合金成分及重量百分数含量为：C：0.05-0.10％、Si：0.35-0.50％、Mn：0.38-0.50％、P：0.07-0.11％、S：＜0.010％、Cr：0.45-0.60％、Cu：0.25-0.45％、B：0-50ppm，其余为Fe。

进一步的是通过Si、C、S、B元素成分范围的优化提高耐候钢的抗铜致热裂纹性能、耐腐蚀性能、焊接性能和综合力学性能。其中，C、S元素添加范围低于09CuPCrNi，Si元素的添加范围控制在09CuPCrNi成分范围的上限，增加了微量B元素。

2)本发明还提供了一种用于热轧薄板生产的制造方法：按上述配比备料、然后进行转炉或电炉冶炼、炉外精炼、铸造、板坯再加热、控制轧制、控制冷却，板坯在加热炉内采用三段加热工艺，第一段：预热段板坯温度预加热到1000～1050℃；第二段：加热段炉气温度设定1250～1300℃，使板坯温度快速通过1100～1200℃铜致热裂纹敏感温度；第三段：均热段炉气温度设定为1200～1220℃，降低出钢温度，使板坯在轧线上温度能迅速降至铜致热裂纹敏感温度以下。

进一步的是，预热段需保证板坯预热温度达到1000℃；加热段需保证板坯温度能迅速超过1200℃；均热段需保证板坯出炉温度低于1220℃，且板坯表面和心部温差小于20℃。

3)要求控制粗轧第一道次压下量小于12％，第一道次粗轧前后均增加除鳞工艺，除鳞水压力需达到18MPa～25MPa。在第一道次小变形压下量条件下一方面避免形成的富铜液相向基体内的渗透，同时有利于氧化铁皮的破碎及随后的彻底除鳞。

涉及到的机理如下：

提高耐腐蚀性能方面：Si有利于细化锈层组织，降低钢整体的腐蚀速率；S会形成硫化物夹杂，腐蚀过程中易形成孔蚀扩展，对腐蚀性能有不利影响；C含量过多则会导致合金中形成较多耐腐蚀性能相对铁素体较差的珠光体，加速材料的腐蚀速度；P是提高钢耐大气腐蚀性能最有效的合金元素之一，一般P含量在0.08％～0.15％时耐蚀性最佳，当P与Cu联合加入钢中时，可显示出更好的复合效应。

克服热轧过程中铜致表面热裂纹方面，研究表明，1100-1200℃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和轧制温度控制，使板坯加热温度迅速通过铜致热裂纹敏感温度可减少铜元素的材料表面的富集。此外，研究还表明，B、Si等元素有利于抑制含铜钢表面热裂纹，而C、N等元素不利于抑制表面热裂纹的研究，但在研究过程中多是采用添加单一某种合金元素，本发明采用多种元素成分联合调整改善产品表面质量。

采用本发明具有以下优点和效果：本发明未添加贵金属镍元素，也未增加其它合金元素，采用较低的C、Si、Mn成分设计。与09CuPCrNi高等级耐候钢相比，未减少有利于耐腐蚀性能的Cu、P、Cr元素含量，去镍后在不提高生产工艺成本的前提下，仅通过合金成分的优化控制和板坯制造工艺的控制提高无镍耐候钢热轧薄板的腐蚀性能和表面质量。产品的综合力学、焊接、耐腐蚀性能可完全替代09CuPCrNi高等级耐候钢，成本大幅降低。本发明可满足国内大多钢厂实际生产条件，不需改变热轧生产线设备直接应用。并可用于生产不同直径、厚度的管材、板材等多品种产品。