一種無鎳高韌性耐候鋼板及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于耐候鋼技術領域，具體地，本發明涉及一種無鎳高韌性耐候鋼板及其 制造方法，特別涉及一種具有良好力學性能、沖擊韌性、焊接性能和耐腐蝕等綜合性能的無 鎳高韌性耐候鋼板及其制造方法。
【背景技術】
[0002] Cr/Cu元素作為耐候鋼的必要元素，可明顯提高其力學和耐腐蝕性能，考慮綜合力 學性能、焊接性能和表面質量等特殊使用要求，目前耐候鋼的成分設計主要采用兩條線路。 一種設計思路是添加Nb、V、Ti及貴重Ni元素，其中，Ni元素除提高耐腐蝕性能外，還能有效 抑制Cu元素因高溫選擇氧化（選擇氧化鋼中的Fe，而Cu不被氧化），阻止板坯乳制過程中 氧化鐵皮下富集的液相Cu沿晶界向基體內部滲透，造成板坯表面和邊部出現缺陷和開裂， 添加Nb、V、Ti中的一種或幾種作為細化晶粒元素，可改善鋼板強度富余量。該成分思路設 計的耐候鋼綜合力學性能、焊接性能和表面質量良好，但是成本較高。
[0003] 另一種設計思路是盡量減少使用合金元素，尤其是貴重Ni元素，利用低成本合金 元素取代貴重金屬元素制備經濟型耐候鋼，但是在綜合力學性能穩定性、表面質量控制方 面效果不好。公開號CN101864538A的專利，公開了一種無鎳耐候鋼及其熱乳板制備方法， 該專利所述耐候鋼是高耐候寬帶鋼產品，該專利采用刻意添加Cr、Cu、P的方式來實現鋼板 良好的耐候性。但是，該專利Cr、Cu元素范圍相對寬泛，對焊接會造成一定影響，該專利的 低溫沖擊韌性級別和和具體數值都相對較低。
[0004] 本發明結合前期生產經驗，在Cr/Cu必要元素基礎上，成分設計不添加Nb、V、Ti及 貴重Ni元素，極大降低了生產成本，合理設計C、Si、Mn強化元素的內控區間和嚴格控制P、 S含量，并實現窄成分控制，同時配合后續加熱和乳制工藝，取得以下效果：①C、Si、Mn強化 元素保證鋼板強度富余量；②合理的加熱制度使板坯盡量避開銅致熱裂紋敏感溫度，配合 后續除鱗工藝，獲得良好的表面質量；③窄成分控制使成分波動小，焊接裂紋敏感指數低。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供了一種無鎳高韌性耐候鋼板及其制造方法。主要解決現有無 鎳耐候鋼存在的C、S、Μη含量較高，導致冷裂紋指數偏高，焊接性能不是很好、綜合力學性 能和表面質量不好等技術問題。
[0006] 為達到上述目的，本發明提供的無鎳高韌性耐候鋼板，其成分及重量百分比含 量為：C:0· 12wt% -0· 15wt%、Si:0· 15wt% -0· 30wt%、Μη:0· 80wt% -0· 95wt%、Ρ: 彡 0· 015wt%、S:彡 0· 010wt%、Cu:0· 25wt% -0· 35wt%、Cr:0· 40wt% -0· 50wt%，其余為 Fe〇
[0007] 本發明提供的上述無鎳高韌性耐候鋼板的制備方法，包括以下步驟：
[0008] 1)按配比備料、然后依次進行轉爐冶煉、爐外精煉、板坯連鑄；
[0009] 2)對連鑄板坯加熱：加熱爐中采用三段加熱工藝，第一段：預熱段溫度設定 700-850°C;第二段：分為加熱2-1段和加熱2-2段，加熱2-1段溫度設定1050-1200°C，使 板坯溫度快速通過1100-1200°C銅致熱裂紋敏感溫度；加熱2-2段溫度設定1200-1290°C; 第三段：均熱段爐氣溫度設定為1220-1270°C;
[0010] 3)控制乳制。
[0011] 根據本發明的制備方法，其中，步驟2)加熱后，需保證板坯出爐溫度 1200-1250°C，且板坯表面和心部溫差小于25°C。
[0012] 根據本發明的制備方法，其中，步驟3)所述控制乳制的粗、精乳乳制過程中，首道 次及末道次除鱗，除鱗時上下集管全部投入，除鱗水壓25-32MPa。其余道次根據厚度規格和 溫度控制要求有選擇的投入，從而保證除鱗效果。高壓和多道次條件下的水除鱗，一方面避 免形成的富銅液相向基體內滲透而造成裂紋，同時有利于氧化鐵皮的破碎和徹底去除。
[0013] 本發明涉及到的機理如下：
[0014] 提高耐腐蝕方面：Cu在鋼中加入量一般為0.2%-0.4%，關于Cu對改善鋼的耐大 氣腐蝕性能作用機理，主要有兩種機制：一種是促進陽極鈍化論，鋼與表面二次析出的Cu 之間的陰極接觸，能促使鋼陽極鈍化，并形成保護性較好的銹層；另一種是Cu富集，Cu在基 體與銹層之間形成以Cu、P為主要成分的阻擋層，它與基體結合牢固，因而具有較好的保護 作用。Cr在鋼中加入量一般為0. 4% -1. 0%，Cr能在鋼表面形成致密的氧化膜，提高鋼的 鈍化能力。
[0015] 克服熱乳過程中銅致熱裂紋方面，研究表明，1100-1200°C是含銅鋼銅致熱裂紋的 敏感溫度，低于或高于該溫度加熱，氧化層與基體界面處銅元素富集將明顯減少，因此，通 過優化板坯在加熱爐內的加熱工藝，使板坯加熱溫度迅速通過銅致熱裂紋敏感溫度，可減 少Cu元素在材料表面的富集。
[0016] 采用本發明具有以下優點和效果：
[0017] 本發明是在添加適量Cu、Cr必要元素，通過C、Si、Μη窄成分控制，嚴格控制P、S 含量，不添加Nb、V、Ti及貴重Ni元素，僅通過合金成分優化和板坯加熱工藝的控制提高無 Ni耐候鋼的耐腐蝕性能和表面質量。配合本發明生產的無鎳耐候鋼板，實現強度富余量合 理、高韌性、良好焊接性能和表面質量等要求，極大降低了生產成本。本發明可滿足國內大 多數鋼廠實際生產條件，不需要改變熱乳生產線設備直接應用，可用于生產不同厚度規格 的各種耐候寬厚板產品。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明實施例的耐腐蝕對比試驗結果。
【具體實施方式】
[0019] 實施例化學成分見表1，按照本發明的鋼種的成分要求，轉爐冶煉、爐外精煉和板 坯連鑄工序，板坯出爐溫度控制在1200-1250 °C之間，板坯除磷后表面質量良好，
[0020] 最終鋼板的板形和表面質量良好。所得耐候鋼的力學性能見表2。
[0021] 表1本發明各實施例的化學成分（wt% )
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[0023] 表2本發明各實施例耐候鋼的力學性能
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