一种耐大气腐蚀钢的生产方法与流程

本发明属于冶金技术领域，涉及一种耐大气腐蚀钢的生产方法。

背景技术：

随着高铁行业的飞速发展，铁路货车技术水平快速提升，铁路运输能力及运输效率显著提高。中国通用货车由60t级向70t级升级换代，完成了既有货车120km/h提速改造，专用货车的载重达到了80t，这就对货车用钢的综合使用性能越来越高。一般而言，随着强度的提高，材料的耐大气腐蚀性和延伸率会有所降低。

中国专利cn109797342a公布了“一种用于钢结构制作的高强度、高韧性、耐大气腐蚀钢板及其制造方法”，该发明其生产工艺采用调质状态交货，生产周期长，成本高。同时只满足485mpa耐大气腐蚀钢板的生产，难以满足生产高强度550mpa级别耐大气腐蚀钢板的要求。

中国专利cn110578085a公布了“一种屈服强度500mpa级耐大气腐蚀用热轧钢板”，其化学成分质量百分含量为c=0.12%-0.16%，碳含量较高，直接影响了材料延伸率与可焊性，同时其金相组织为铁素体+珠光体组织，珠光体出现影响材料的低温韧性，晶粒度级别8~10级，晶粒度不够细，降低了材料的强度。

中国专利cn106978566a公布了“一种铁道车辆用耐大气腐蚀钢及制备方法”，该发明化学成分及质量百分比mn=0.20%~0.50%，mn含量低，添加了大量的合金元素，制造成本高，另外该发明钢板的强度也低于500mpa。

上述3个相关专利虽然都提供了耐大气腐蚀用钢的生产方法，但均为解决耐大气腐蚀用钢在实际生产过程中表面质量的问题。从耐大气腐蚀用钢的标准可知，材料要具备耐大气腐蚀性；耐大气腐蚀指数i≥6.0，i=26.01（%cu）+3.88（%ni）+1.2（%cr）+1.49（%si）+17.28（%p）-7.29（%cu）（%ni）-9.1（%ni）（%p）-33.39（%cu）²，这就需要添加适量的合金，随着合金的加入，钢在生产过程除了产生含氧化铁皮外，还含有不同数量的合金元素的氧化铁皮，如含cr、ni、cu等，易在钢坯表面生产稳定的氧化膜，难以去除，易形成二次氧化铁的压入，影响钢板的表面质量。

技术实现要素：

本发明旨在克服上述现有技术的不足，提供一种化学成分和力学性能稳定，具有高强韧性及良好焊接性能铁道货车用耐大气腐蚀钢q550nqr1的生产方法，生产壁厚8~20mmq550nqr1,强度≥550mpa，屈强比≤0.85，延伸率≥20，负40℃冲击≥120j的耐蚀钢。

本发明的技术方案：

一种耐大气腐蚀钢的生产方法，钢的化学成分质量百分含量为c=0.06%~0.08%、si=0.30%~0.45%、mn=1.10%~1.45%、p≤0.010%、s≤0.005%、alt=0.020%~0.040%、nb=0.015%~0.060%、ti=0.010%~0.025%，mo=0.02%~0.06%，ni=0.25%~0.35%，cu=0.25%~0.35%，cr=0.45~60%，余量为fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：

（1）连铸快冷：浇铸铸坯切坯后立即进入铸坯快冷装置冷却，冷却辊速0.2~0.6m/s，上下集管水量控制100~350m³/hr，铸坯表面0~5mm，冷却终止温度500~650℃；

（2）加热：快冷后铸坯直接通过传送辊道快速运送至加热炉炉前滚到入炉，入炉温度500~650℃，加热速率3~8min/cm，空燃比1~1.2，炉膛温度控制1150~1200℃，在炉时间180~220min，出钢温度1160~1180℃；

（3）初除磷：除磷压力215bar，除磷速度0.5~1.5m/s，上集管除磷高度500~600mm；

（4）粗轧及待温坯快冷：待温坯厚度设定70~80mm，再结晶区终轧温度≥980℃，除磷道次不少于轧制道次70%，轧完后待温坯迅速进入待温坯快冷装置，摆动冷却辊速0.5~1.0m/s，摆动冷却时间30~80s，摆动冷却结束温度880~930℃；

（5）精轧：未再结晶区开轧温度860~920℃，除磷道次不少于轧制道次70%，终轧温度770~800℃；

（6）冷却：开始冷却温度740~780℃，冷却速率8~15℃/s，终冷温度550~600℃。

发明原理：

关于步骤（1）连铸快冷、步骤（2）加热，采用铸坯快冷，使铸坯表面0~5mm发生相变，形成不易产生裂纹的马氏体组织，冷却后铸坯采用通过了传送辊道热装直接入炉，不但节约了能源，降低了生产成本，而且减少铸坯冷却过程与空气接触产生的再生氧化铁皮，有利于改善铸坯入炉前的表面质量。同时步骤（2）通过低温的烧钢、热装缩短加热时间与控制空燃比调节炉膛气氛等，均减少了加热过程中再生氧化铁皮的厚度。

关于步骤（3），设定耐蚀钢专用的除磷压力、喷嘴角度、集管高度，实现上喷嘴距钢坯的上表面的间距按照坯料厚度可调，除尽加热过程产生的氧化铁皮。

关于步骤（4）、步骤（5），轧制过程中除磷道次均不小于轧制道次70%，同时启用了待温坯快冷装置，缩短了待温坯空冷时间，提高了生产效率的同时通过中间水冷，在带温坯表面形成一层薄水层，阻止空气中的氧气的侵入，减少了表面再生氧化铁皮产生。

与现有生产技术相比，本发明采用的独特生产工艺，减少了二次氧化铁皮与热装裂纹的产生，解决了耐大气腐蚀用钢生产表面质量的难题。其有益效果是：合金成本低，热装节能环保，铸坯快冷与中间坯水冷减少再生氧化铁皮，优化轧制过程中除磷道次等保证了耐蚀钢表面质量，使加热、控制轧制、轧制冷却工艺参数良好的匹配，轧态钢板rt0.5:580~650mpa，抗拉强度rm：630~720mpa，屈强比≤0.88；延伸率a50≥20；-40℃冲击韧性≥120j，d=2a，具备高强度、强韧性，优良的表面质量。

附图说明

图1为耐蚀钢表面质量。

图2为耐蚀钢金相组织。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的内容。

实施例1：q550nqr1耐大气腐蚀钢的生产方法

冶炼钢的化学成分质量百分含量为c=0.08%、si=0.38%、mn=1.18%、p=0.008%、s=0.002%、alt=0.027%、nb=0.025%、ti=0.018%，mo=0.03%，ni=0.32%，cu=0.31%，cr=0.47%，余量为fe和不可避免的杂质，轧制4个壁厚，分别为8mm、10mm、12mm、20mm，关键工艺控制如下：

（1）连铸快冷：浇铸铸坯切坯后立即进入铸坯快冷装置冷却，冷却辊速0.5m/s，上下集管水量控制252m³/hr，启用4组，铸坯表面4.2mm，冷却终止温度550℃；

（2）加热：快冷后铸坯直接通过传送辊道快速运送至加热炉炉前滚到入炉，入炉温度532℃，加热速率6min/cm，空燃比1.1，炉膛温度控制1160~1180℃，在炉时间192min，出钢温度1176℃；

（3）初除磷：除磷压力215bar，除磷速度0.8m/s，上集管除磷高度550mm；

（4）粗轧及待温坯快冷：其中8~12mm待温坯厚度设定70mm，20mm待温坯厚度设定80mm。再结晶区终轧温度992℃，轧制7道次，机架除磷6道次，轧后采用待温坯快冷装置，摆动冷却辊速1m/s，摆动冷却时间65s。其中壁厚8~12mm摆动冷却结束温度920℃，壁厚20mm摆动冷却结束温度880℃；

（5）精轧：壁厚8~12mm未再结晶区开轧温度910℃，壁厚20mm未在结晶区开轧温度870℃。轧制7道次，机架除磷6道次，终轧温度780~790℃；

（6）冷却：开始冷却温度755~775℃，冷却速率12℃/s，终冷温度560~580℃。

四个规格实物质量检测结果见表1。

表1实施例1实物样品质量检测结果

实施例2：q550nqr1耐大气腐蚀钢的生产方法

冶炼钢的化学成分质量百分含量为c=0.07%、si=0.42%、mn=1.26%、p=0.008%、s=0.001%、alt=0.032%、nb=0.020%、ti=0.019%，mo=0.04%，ni=0.31%，cu=0.32%，cr=0.51%，余量为fe和不可避免的杂质，轧制2个壁厚，分别为14mm、16mm，关键工艺控制如下：

（1）连铸快冷：浇铸铸坯切坯后立即进入铸坯快冷装置冷却，冷却辊速0.5m/s，上下集管水量控制186m³/hr，启用4组，铸坯表面4.6mm，冷却终止温度561℃；

（2）加热：快冷后铸坯直接通过传送辊道快速运送至加热炉炉前滚到入炉，入炉温度586℃，加热速率6.2min/cm，空燃比1.1，炉膛温度控制1162~1190℃，在炉时间216min，出钢温度1172℃；

（3）初除磷：除磷压力215bar，除磷速度0.89m/s，上集管除磷高度560mm；

（4）粗轧及待温坯快冷：14~16mm待温坯厚度设定75mm。再结晶区终轧温度996℃，轧制7道次，机架除磷6道次，轧后采用待温坯快冷装置，摆动冷却辊速1m/s，摆动冷却时间72s，摆动冷却结束温度900℃；

（5）精轧：未在结晶区开轧温度900℃。轧制7道次，机架除磷6道次，终轧温度782~790℃；

（6）冷却：开始冷却温度750~770℃，冷却速率11.6℃/s，终冷温度560~580℃。

两个规格实物质量检测结果见表2。

表2实施例2实物样品质量检测结果

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