一种前分散冷却模式下Q355NHC耐候结构用钢带的制备方法

摘要

本发明公开了一种前分散冷却模式下Q355NHC耐候结构用钢带的制备方法，包括铁水预处理、转炉复合吹炼、LF精炼、连铸、板坯加热、热连轧、层流冷却和卷取；所述热连轧包括加热炉、粗轧轧制、精轧轧制；其化学成分按重量百分比计为：C：≤0.16％，Si：≤0.50％，Mn：0.50～1.50％，P：≤0.030％，S：≤0.030％，Ni：≤0.65％，Cr：0.40～0.80％，Cu：0.25～0.50％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的目的是提供一种前分散冷却模式下Q355NHC耐候结构用钢带的制备方法，通过优化轧制工艺，生产出满足标准要求的耐候结构用热轧钢带。

说明书

技术领域

本发明涉及一种前分散冷却模式下Q355NHC耐候结构用钢带的制备方法，特别是具有高强度、高腐蚀性、耐低温冲击韧性和高焊接性能，是大气环境中服役的主要钢结构材料，应用于如车辆、桥梁、输电塔架等领域。

背景技术

耐候钢就是通常所说的耐大气腐蚀钢，是指含一定量耐候性合金元素，在恶劣环境条件(主要是指腐蚀较强的环境)下既具备抵抗外界环境的耐腐蚀性能又具有高强度的低合金钢，随着我国国民经济建设的不断发展，我国从20世纪60年代起开始研制耐候钢，80年代着手耐候钢的攻关并投入批量生产，90年代初期，已开发出一批耐候钢，其中有Cu、P、Cr、N系列和Cu、P系列。宝钢耐候钢形成了屈服强度290～700MPa的系列，能够满足不同用户的使用要求。武钢已研制出强度级别达到400MPa以上的耐候钢，正在研制更高强度级别的耐候钢，济钢、本钢、通钢、太钢等钢厂根据市场需求，相继开发出耐候钢，耐候钢在建筑、桥梁等结构钢中占比很高。

耐候钢比普通碳素结构钢耐大气腐蚀性能好，主要是因为在腐蚀初期钢材表面形成了一层致密的锈层，这种锈层阻碍了腐蚀介质进入钢材基体。如果在钢材表面形成的锈层是比较疏松的则不利于对基体的保护。

杨雄等人(杨雄等，一种稀土耐候结构用钢带及其制备方法，中国专利，申请号CN107557666 A)研究了一种添加稀土元素生产的Q355NHC热轧钢带，不足之处是冶炼成分中Si、Mn含量不一致，且添加稀土元素，产品轧制工艺中冷却模式未做介绍。

沈俊杰等(沈俊杰等，宣钢Q355NHC耐候角钢生产实践，河北冶金，2017年第12期)分析了合金元素对低合金角钢性能的影响规律，采用Cu、Cr、Ni、V微合金化工艺，主要用于耐候角钢，不足之处是其成分设计中增加了V，且未提到轧制公司中的冷却模式工艺参数。

安海玉等(安海玉等，铌钛微合金化耐候钢Q355NHC的开发，四川冶金，2016年第4期)通过微合金化的成分设计方案、控制钢水纯净度，采用合理的轧制和冷却工艺，得到钢质纯净、组织细化的钢板，各项力学性能良好，采用Cu、Cr、Ni、Nb、Ti微合金化工艺，不足之处是其成分设计中增加了Nb、Ti，适用于中厚板生产，且未对冷却模式工艺参数进行分析说明。

总之，上述专利及文献所涉及的Q355NHC耐候钢生产制备方法未能明确对不同冷却模式下钢带性能影响进行研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种前分散冷却模式下Q355NHC耐候结构用钢带的制备方法，通过优化轧制工艺，生产出满足标准要求的耐候结构用热轧钢带。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种前分散冷却模式下Q355NHC耐候结构用钢带，其化学成分按重量百分比计为：C：≤0.16％，Si：≤0.50％，Mn：0.50～1.50％，P：≤0.030％，S：≤0.030％，Ni：≤0.65％，Cr：0.40～0.80％，Cu：0.25～0.50％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，其化学成分按重量百分比计为：C：0.07％，Si：0.35％，Mn：1.14％，P：0.014％，S：0.003％，Ni：0.18％，Cr：0.55％，Cu：0.32％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，其化学成分按重量百分比计为：C：0.07％，Si：0.38％，Mn：1.15％，P：0.013％，S：0.002％，Ni：0.19％，Cr：0.56％，Cu：0.32％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，其化学成分按重量百分比计为：C：0.08％，Si：0.37％，Mn：1.16％，P：0.008％，S：0.002％，Ni：0.20％，Cr：0.58％，Cu：0.33％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，其化学成分按重量百分比计为：C：0.08％，Si：0.38％，Mn：1.14％，P：0.009％，S：0.003％，Ni：0.20％，Cr：0.58％，Cu：0.31％，余量为Fe和不可避免的杂质。

一种前分散冷却模式下Q355NHC耐候结构用钢带的制备方法，包括铁水预处理、转炉复合吹炼、LF精炼、连铸、板坯加热、热连轧、层流冷却和卷取；所述热连轧包括加热炉、粗轧轧制、精轧轧制；

其中：所述板坯加热加热步骤中，将连铸板坯加热到1180～1210℃，在炉时间控制在180～240min内；所述粗轧轧制采用3+3模式2机架轧机粗轧，粗轧开轧温度为1100～1130℃；所述精轧轧制开轧中间坯厚度为钢板成品厚度的4.5～5.5倍，精轧累压下率72％以上，终轧温度为855～875℃，精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧，所述精轧的开轧温度为940～980℃；所述冷却和卷取步骤中，所述冷却采用“11”模式的层流冷却方式，冷却方式为隔一开一，冷却速度控制为25～45℃/s，卷取温度为580～620℃。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明以低碳锰钢为基础，复合添加铜、铬、镍等微合金元素，钢中加入铜、铬能提高钢的抗大气腐蚀能力，镍可改善钢的低温冲击韧性，但是本发明人发现采用本发明提供的原料成分及质量配比，并结合控制轧制和控制冷却工艺，采用2250mm热轧生产线开发出耐候结构用钢Q355NHC，具有良好的成型性能、低温韧性和疲劳性能，成功应用于桥梁、建筑等领域，并具有以下有益效果：

本发明提供一种前分散冷却模式下Q355NHC耐候结构用钢带及其生产方法，通过合理的成分设计，该热轧钢带含有Ni：0.15～0.25％，Cu：0.30～0.40％，Cr：0.55～0.65％，微合金元素，显微组织为铁素体+珠光体，晶粒度约10级，具有高强度、良好的耐大气腐蚀性能和低温韧性等特点，适用于耐候结构用钢。力学性能和工艺性能满足抗拉强度490～630MPa，屈服强度≥355MPa，伸长率≥22％，-20℃的V型冲击值≥34J。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明实施例的典型金相组织图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同方法。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的材料和步骤进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

实施例1：

一种前分散冷却模式下Q355NHC耐候结构用钢带的制备方法：

将铁水进行脱硫预处理，转炉采用顶底复吹冶炼技术，转炉加入镍板、铜板，采用锰铁、硅铁、铬铁等合金进行脱氧合金化，调整成分满足出钢要求，转炉出钢温度≥1620℃。将转炉冶炼后钢水至LF精炼工序进行处理，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、磷铁等合金调整到目标成分。上钢前调整氩气流量使钢水处于软吹状态，喂入Si-Ca线进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min，防止钢液裸露。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度为25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1200℃，加热时间为220min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2粗轧机，7架CVC精轧机。粗轧开轧温度1120℃，精轧开轧温度965℃，粗轧首道次压下量32.0mm，中间坯厚度43.0mm，精轧终轧温度为875℃。层流冷却采用前分散冷却模式“11”(上下喷嘴隔一开一)，冷却速度28℃/s，卷取温度为605℃，成品厚度为6.0mm。实施例制备得到的钢带的力学性能检测结果见表2。

实施例2：

一种前分散冷却模式下Q355NHC耐候结构用钢带的制备方法：

将铁水进行脱硫预处理，转炉采用顶底复吹冶炼技术，转炉加入镍板、铜板，采用锰铁、硅铁、铬铁等合金进行脱氧合金化，调整成分满足出钢要求，转炉出钢温度≥1620℃。将转炉冶炼后钢水至LF精炼工序进行处理，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、铬铁等合金调整到目标成分。上钢前调整氩气流量使钢水处于软吹状态，喂入Si-Ca线进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min，防止钢液裸露。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度为28℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1200℃，加热时间为200min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2粗轧机，7架CVC精轧机。粗轧开轧温度1128℃，精轧开轧温度960℃，粗轧首道次压下量29.0mm，中间坯厚度45.0mm，精轧终轧温度为866℃。层流冷却采用前分散冷却模式“11”(上下喷嘴隔一开一)，冷却速度28℃/s，卷取温度为600℃，成品厚度为8.0mm。实施例制备得到的钢带的力学性能检测结果见表2。

实施例3：

一种前分散冷却模式下Q355NHC耐候结构用钢带的制备方法：

将铁水进行脱硫预处理，转炉采用顶底复吹冶炼技术，转炉加入镍板、铜板，采用锰铁、硅铁、铬铁等合金进行脱氧合金化，调整成分满足出钢要求，转炉出钢温度≥1620℃。将转炉冶炼后钢水至LF精炼工序进行处理，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、铬铁等合金调整到目标成分。上钢前调整氩气流量使钢水处于软吹状态，喂入Si-Ca线进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min，防止钢液裸露。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度为25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1180℃，加热时间为230min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2粗轧机，7架CVC精轧机。粗轧开轧温度1108℃，精轧开轧温度966℃，粗轧首道次压下量30.0mm，中间坯厚度43.0mm，精轧终轧温度为870℃。层流冷却采用前分散冷却模式“11”(上下喷嘴隔一开一)，冷却速度22℃/s，卷取温度为610℃，成品厚度为6.0mm。

图1为本实施例制备的钢带的典型显微组织图，由该图可知，显微组织为铁素体和少量珠光体，晶粒度约10级。该实施例制备得到的钢带的力学性能检测结果见表2。

实施例4：

一种前分散冷却模式下Q355NHC耐候结构用钢带的制备方法：

将铁水进行脱硫预处理，转炉采用顶底复吹冶炼技术，转炉加入镍板、铜板，采用锰铁、硅铁、铬铁等合金进行脱氧合金化，调整成分满足出钢要求，转炉出钢温度≥1620℃。将转炉冶炼后钢水至LF精炼工序进行处理，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、磷铁等合金调整到目标成分。上钢前调整氩气流量使钢水处于软吹状态，喂入Si-Ca线进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min，防止钢液裸露。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度为25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1202℃，加热时间为200min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2粗轧机，7架CVC精轧机。粗轧开轧温度1120℃，精轧开轧温度950℃，粗轧首道次压下量31.0mm，中间坯厚度44.0mm，精轧终轧温度为864℃。层流冷却采用前分散冷却模式“11”(上下喷嘴隔一开一)，冷却速度24℃/s，卷取温度为598℃，成品厚度为8.0mm。该实施例制备得到的钢带的力学性能检测结果见表2。

表1本发明实施例1-4的化学成分(wt％)

表2本发明实施例1-5制备得到的钢带的力学性能检测结果

由表2数据可知，本发明的力学性能和工艺性能满足屈服强度≥355MPa，抗拉强度490～630MPa，延伸率A≥22％，冷弯d＝a，-20℃纵向冲击功KV

从上述实施例结果可知，本发明的耐候结构用热轧钢带具有优良的力学性能，焊接性能及低温韧性。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。