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1、10申请公布号CN104087827A43申请公布日20141008CN104087827A21申请号201410336156722申请日20140715C22C38/12200601C21D8/0620060171申请人武汉钢铁（集团）公司地址430080湖北省武汉市武昌区友谊大道999号72发明人徐志东朱敏范植金吴杰何杰斌徐志周新龙74专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人段姣姣54发明名称耐大气腐蚀及耐低温冲击的大规格角钢及生产方法57摘要耐大气腐蚀及耐低温冲击的大规格角钢，其组分及WT为C015020、SI0205、MN1316、P0025、S0025、V005008。
2、、N0005、NB00150035、CA00010007、B00010002、ALS00150035；生产步骤常规冶炼并铸坯；对铸坯自然堆垛冷却至室温；对铸坯加热；粗轧；精轧；自然空冷至室温待用。本发明所生产的角钢在40下低温冲击功大于75J，完全满足在我国任何区域的使用，同时也耐大气腐蚀，而且力学性能满足国标Q420的要求，表面质量优良，在现有装备无需改造的情况下可以大批量生产。51INTCL权利要求书1页说明书7页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书7页附图2页10申请公布号CN104087827ACN104087827A1/1页21耐大气腐蚀及耐低。
3、温冲击的大规格角钢，其组分及重量百分比含量为C015020、SI0205、MN1316、P0025、S0025、V005008、N0005、NB00150035、CA00010007、B00010002、ALS00150035，其余为FE和杂质元素。2生产权利要求1所述的耐大气腐蚀及耐低温冲击的大规格角钢的方法，其步骤1）常规冶炼并铸坯，控制出钢温度在16601690，铸坯拉速不高于18M/MIN；2）对铸坯进行自然堆垛冷却至室温；3）对铸坯加热，控制均热段温度为10501150，加热时间在100120MIN；4）进行粗轧，并控制其开轧温度在10001100；5）进行精轧，控制其终轧温度在80。
4、0860范围；6）自然空冷至室温待用。权利要求书CN104087827A1/7页3耐大气腐蚀及耐低温冲击的大规格角钢及生产方法技术领域0001本发明涉及一种耐低温大规格高强度角钢及其生产方法，具体属于一种耐大气腐蚀及耐低温冲击的大规格角钢及生产方法，特别适用于角钢厚度大于16MM的耐大气腐蚀及耐低温冲击的大规格角钢及生产方法。背景技术0002输电铁塔用高强钢主要应用于输电铁塔建设。通常将木结构、钢筋混凝土结构或钢柱式结构的杆形结构称为杆，钢的塔形结构称为塔。输电杆塔是支承架空输电线路导线和地线，并使它们之间以及与大地之间的距离在各种可能的大气环境下，符合电气绝缘安全和工频电磁场限制的杆形和塔形。
5、的构筑物。随着高压、特高压输电线路以及大截面导线输电线路的建设。输电铁塔向大载荷、大构件方向发展。高强钢的应用前景十分广阔采用高强钢可以减小构件截面。降低用钢量，节约工程成本。某工程采用Q420高强钢后，直线塔可降低塔重46，转角塔可降低塔重47，总体塔重可降低约5。一次推广高强度角钢，能有效地降低了铁塔设计重量，节省了材料，对我国输电线路建设意义重大。0003随着经济的大发展，跨区域送电成为一种趋势，由于我国幅员辽阔，温度变化巨大，北方、高原高山地区冬季极端气温甚至低于40，如果铁塔用钢因温度低而引起脆断将严重影响人们的生活和工业生产，工同时业的大发展使得大气成分更加复杂，对普通铁塔用钢腐蚀。
6、越来越严重，这样使铁塔的使用寿命基本上都达不到设计基准期要求，而目前关于既耐低温，又耐大气腐蚀的铁塔用角钢未见有相关报道，因此迫切希望能开发出一种能耐大气腐蚀的同时又耐低温冲击的大规格高强度大角钢，该钢具有重要的经济和社会效益中国专利申请号为CN2009100739690的专利文献，公开了一种高强Q420C级铁塔角钢，其化学成分配比为C010016，MN115145，SI030050，S、P0025，V00700100，TI00040010，余量FE，CEQ042。其缺点是该钢只提出了0的冲击韧性要求，不能满足在更低温度下的严寒地区使用，同时该角钢耐大气腐蚀效果差，需要配合热镀锌才能防腐，而热。
7、镀锌工艺存在环境污染大、能耗大、成本高、投资大等问题。0004中国专利申请号为CN2013104413600的专利文献，公开了一种输电铁塔用耐低温冲击角钢，所述角钢化学成分的重量百分比为C005015，MN120160，SI001005，V002010，NI002006，CA00010005，CR001020，CU010025，P001003，MO020035，S0005002，其余为FE。其缺点是，该钢耐低温冲击满足40，但是强度低，不能满足大规格输电塔的使用，同时该方法生产的角钢不具有耐大气腐蚀效果，需要配合热镀锌才能防腐，而热镀锌工艺存在环境污染大、能耗大、成本高、投资大等问题。0005。
8、中国专利申请号为CN2012101351256的专利文献，公开了一种抗严寒高强度热轧角钢，其组分及重量百分比含量C006020，SI020050，MN110说明书CN104087827A2/7页4150，P0015，S0010，V00300070，NB00150050，NI010060，并满足CEVCMN/6CRMOV/5NICU/15040；其屈服强度大于550MPA，抗拉强度680MPA，断后伸长率24，40下冲击功55J。其缺点是C控制范围超过01，导致CEV控制范围也超过01，性能波动大，焊接性能不稳定，不利于施工；同时其冷速范围过窄，不利于现场控制；另该方法生产的角钢不具有耐大气腐蚀。
9、效果，需要配合热镀锌才能防腐，而热镀锌工艺存在环境污染大、能耗大、成本高、投资大等问题。发明内容0006本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种在保证其力学性能的前提下，并能显著提高低温冲击和耐大气腐蚀性能的大规格高强度大角钢及生产方法。0007本申请为了实现上述目的，对实现本申请的目的的起影响或者关键作用的合金元素及工艺进行了深入的研究其结果，为了即使在保证基本性能的前提下，还能使角钢在40下低温冲击功大于75J，同时也耐大气腐蚀，而且力学性能满足国标Q420的要求，表面质量优良，在现有装备无需改造的情况下可以大批量生产。因此提出了采用在成分方面主要是采用了提高V、NB元素含量，使添加铌、。
10、钒可以与钢中的碳、氮原子形成细小的碳化物和碳氮化物，这些碳化物和碳氮化物在奥氏体转化为铁素体和珠光体的过程中和转变后逐渐析出，起到细化钢筋的室温组织的作用，并阻碍晶格中的位错运动，产生沉淀强化的作用，最终达到改进钢的强韧性，V、NB叠加细化组织和沉淀强化的作用使强化效果更显著；其次还添加了少量提高耐低温冲击韧性的元素硼、钛等，改善低温冲击韧性，以及一定量的磷及稀土元素的含量，以能达到耐大气腐蚀效果，通过稀土元素的对夹杂物变性和净化作用，而不会因磷含量过高引起冲击不合问题；成分的优化，还需要匹配的工艺才行，因此，本申请经研究，工艺方面主要是采取了开轧温度在10001100，精轧终轧温度在8008。
11、60的范围，目的是终轧温度更接近相变温度，钢坯的原始奥氏体晶粒较小，通过轧制变形使相应的轧制终了的奥氏体晶粒也较小，因而使晶粒得到细化，综合性能得到改善，同时也有利于钒和钛的析出物析出更加细小和弥散，所以终轧温度在800860。0008实现上述目的的措施耐大气腐蚀及耐低温冲击的大规格角钢，其组分及重量百分比含量为C015020、SI0205、MN1316、P0025、S0025、V005008、N0005、NB00150035、CA00010007、B00010002、ALS00150035，其余为FE和杂质元素。0009生产耐大气腐蚀及耐低温冲击的大规格角钢的方法，其步骤1）常规冶炼并铸坯，。
12、控制出钢温度在16601690，铸坯拉速不高于18M/MIN；2）对铸坯进行自然堆垛冷却至室温；3）对铸坯加热，控制均热段温度为10501150，加热时间在100120MIN；4）进行粗轧，并控制其开轧温度在10001100；5）进行精轧，控制其终轧温度在800860范围；6）自然空冷至室温待用。0010本发明中各元素及主要工序的作用C是扩大和稳定奥氏体元素，提高钢材强度最有效的元素，也能提高耐热钢的高温强说明书CN104087827A3/7页5度，但是当其含量低于015时，会导致力学性能不足而增加合金添加量从而增加了生产成本，当其含量高020，会产生塑性和韧性下降，尤其是冲击韧性明显下降，因。
13、此，本发明C选择在015020。0011SI是一种廉价的置换强化元素，可以显著提高钢的强度，屈服强度，但是SI会严重损害钢的低温韧性，所以不宜太高，选择SI的范围在0205MN主要是固溶于铁素体中提高材料的强度，其又是良好的脱氧剂和脱硫剂，含有一定量的锰可以消除或减弱因硫引起的脆性，从而改善钢的加工性能，但锰含量过高时会使晶粒粗化的倾向，连铸和轧后控冷不当时容易产生白点，所以选择MN的范围在1316；P、S作为有害元素，其含量越低越好。S含量过高，会形成大量的MNS夹杂，降低钢材的机械性能，因此含量越低越好，所以选择S的范围在0025；P易在晶界偏析，增加钢筋的脆性，使低温冲击性能大幅下降，因。
14、此含量越低越好，所以选择P的范围在0025。0012RE稀土净化钢质，变质夹杂，减少点蚀和晶间腐蚀。钢中固溶稀土提高钢基体的极化电阻和自腐蚀电位，有利于提高钢基体的耐蚀性，改变锈层的组织结构，形成粘附性好、致密耐蚀性好的锈层，提高了高强耐候钢的耐蚀性。稀土含量超过一定的值才会起到作用，所以经试验，其含量不易低于002，但若含量高于01，会大量增加钢中第二相数量，对力学性能不好，所以选择范围在00201。0013B钢中加入极少量的硼可以显著影响材料的性能，其抑制P、S偏析和沿晶断裂，提高冲击性能，改善夹杂物的形态和分布，硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止夹杂物进一步长大，使夹杂。
15、物变得细小，圆整，均匀分布于晶界，强化了晶界，使材料的韧性提高。当硼的含量大于0003时，其对钢的效果不再随含量的增加而增加，反而增加了成本，硼的控制量在00010002范围V是微合金化钢最常用也是最有效的强化元素之一。钒的作用是通过形成VN、VCN来影响钢的组织和性能，它主要是在奥氏体晶界的铁素体中沉淀析出，细化铁素体晶粒，从而提高材料的强度和低温韧性。V低于005时，析出强化效果不能够满足力学性能要求，V高于008时，析出强化使强度太高而导致韧性变差。0014NB是强碳化物型材元素，能够抑制热轧时奥氏体晶粒长大，细化组织，提高钢筋的综合力学性能，经试验，在本申请中若其NB含量高于0035，。
16、易使析出相粗大而弱化析出强化效果，而且会显著增加成本。故选择范围NB在00150035。0015AL是作为炼钢时的脱氧定氮剂，AL与钢中的N形成细小难溶ALN质点，起到阻抑作用，进而细化铁素体晶粒，AL含量过低，细化作用不明显，AL含量过高，降低了钢液的流动性，形成大量的AL2O3会在水口结瘤，从而堵住水口，所以选择AL的范围在00150035，CA可以净化钢液，提高钢的纯净度，使钢的MNS球化，发挥材料的潜能，其含量过高时，易形成粗大的非金属夹杂物，所以选择范围在00010007。0016之所以采用了开轧温度在10001100，精轧终轧温度在800860的范围，目的是终轧温度更接近相变温度，。
17、钢坯的原始奥氏体晶粒较小，通过轧制变形使相应的轧制终了的奥氏体晶粒也较小，因而使晶粒得到细化，综合性能得到改善，同时也有利于钒、铌的析出物析出更加细小和弥散。0017本发明与现有技术相比，所生产的角钢在40下低温冲击功大于75J，完全满足说明书CN104087827A4/7页6在我国任何区域的使用，同时也耐大气腐蚀，而且力学性能满足国标Q420的要求，表面质量优良，在现有装备无需改造的情况下可以大批量生产。附图说明0018图1为本发明的冲击断口形貌图；图2为图1的冲击断口形貌的金相组织图；其冲击微观断口在整个断面上均呈等轴韧窝状，大而深的韧窝分布比较均匀并且数量也较多，在大韧窝里面还有小韧窝，。
18、显示出钢材具有较高的韧性。具体实施方式0019下面对本发明予以详细描述除实施例4的铸坯尺寸为230250MM外，其余均采用200200MM的方坯；表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表；表4为本发明各实施例及对比例耐大气腐蚀结果列表。0020本发明各实施例按照以下步骤生产1）常规冶炼并铸坯，控制出钢温度在16601690，铸坯拉速不高于18M/MIN；2）对铸坯进行自然堆垛冷却至室温；3）对铸坯加热，控制均热段温度为10501150，加热时间在100120MIN；4）进行粗轧，并控制其开轧温度在100。
19、01100；5）进行精轧，控制其终轧温度在800860范围；6）自然空冷至室温待用。0021表1本发明实施例与比较例的化学成分列表（WT）说明书CN104087827A5/7页7表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表注本发明钢种的参考液相温度为1505表3本发明各实施例及对比例的力学性能对比列表说明书CN104087827A6/7页8从表3可以看出，在常温下，本发明的力学性能与目前生产的钢筋性能相当，但在40下，本发明的钢韧性要显著优良于普通对比角钢，完全能够满足各地冬季使用需求。0022表4为本发明各实施例及对比例耐大气腐蚀结果列表加工成标准样，在模拟大气的环境下进行周浸实验，实验溶液为3的硫酸氢钠，在F165型周浸试验机上进行测试，采用腐蚀速度来表征耐腐蚀能力，腐蚀速度采用失重法计算，其腐蚀速度越低，说明其耐腐蚀能力越强。从表4中可以看出，本发明的试验钢种比对比常规角钢更具有耐腐蚀能力。说明书CN104087827A7/7页90023上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。说明书CN104087827A1/2页10图1说明书附图CN104087827A102/2页11图2说明书附图CN104087827A11。