一种免镀锌高强角钢及其生产方法与流程

1.本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种免镀锌高强角钢及其生产方法。


背景技术：

2.目前我国电力能源超高压、特高压输送线路建设项目蓬勃发展，而电力输送需要大量的输电铁塔。这些输电铁塔通常采用铁塔角钢进行加工镀锌后组装而成。一方面随着输送电力功率的提高，需要的铁塔角钢强度也在不断提高。另一方面由于输电铁塔多跨越山川、河流等复杂地理环境，因此需要进行镀锌防腐来保证铁塔结构的寿命。而角钢镀锌不仅会增加铁塔制造的成本，而且对环保要求更加严格。
3.目前国内主要以20号以下的q235、q345和q390热轧角钢作为电力铁塔用角钢，存在电力铁塔用角钢规格厚度偏小、强度及质量等级偏低等问题，使得建造特高压输电铁塔时不得不采用双拼或多拼组合角钢，带来角钢受力不均易破坏、螺栓连接施工难、加装填板安全差、加工安装费用大等一系列问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种免镀锌高强角钢及其生产方法。本发明采用如下技术方案：一种免镀锌高强角钢，其化学成分及质量百分含量为c：0.09～0.12%，mn：1.00～1.20%，si：0.50～0.60%，v：0.05～0.07%，cr：0.50～0.60%，ni：0.40～0.50%，cu：0.25～0.30%，s≤0.010%，p：0.008～0.020%，n：0.0060～0.0120%，余量为fe和不可避免的杂质，耐蚀性指数i≥6.7。其中，耐蚀性指数i计算公式：i=26.01(%cu)+3.88(%ni)+1.20(%cr)+1.49(%si)+17.28(%p)－7.29(%cu)(%ni)－9.10(%ni)(%p)－33.39(%cu)2。
5.所述角钢的金相组织为针状铁素体+珠光体+贝氏体。
6.所述角钢的抗拉强度≥620mpa，屈服强度≥500mpa，延伸率a≥17%，-20℃横向akv≥27j。
7.上述免镀锌高强角钢的生产方法，包括转炉冶炼、lf精炼、连铸、加热、轧制、冷却、锯切定尺、喷标、入库工序；所述lf精炼工序，v采用钒氮合金进行微合金化；所述轧制工序，粗轧开轧温度1050～1100℃，精轧终轧温度790～800℃；所述冷却工序，先以10～15℃/s的冷却速度风冷至550～600℃，然后空冷至室温。
8.所述转炉冶炼工序，铜板、镍板随废钢加入转炉；mn、si采用硅锰合金进行合金化；si含量不足部分使用硅铁补齐；cr采用低碳铬铁合金化。
9.所述连铸工序，钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中包温度控制在1532～1542℃，连铸坯拉速为0.6～0.8m/min，出结晶器的连铸坯尺寸为320*460*6000～8000mm；连铸坯入缓冷坑缓冷48h及以上至温度≤300℃后出坑。
10.所述加热工序，采用步进式加热炉进行加热，连铸坯入加热炉温度≤80℃。
11.所述轧制工序，采用7道次粗轧+5道次精轧；粗轧采用单机架往复式轧制；精轧采
用1架单机架往复轧制3道次+2架单机架单道次轧制。
12.所述冷却工序，在步进式冷床进行冷却，在冷床初始端安装鼓风机对角钢进行风冷，之后继续在冷床上空冷至室温。
13.所述锯切定尺工序，采用锯切对角钢进行定尺切割。
14.本发明生产的角钢具有高强度及高韧性的优点，其强度贡献一方面来源于mn的固溶强化，另一方面作为耐候性元素cr同时具有固溶强化作用，且其强化作用不弱于mn，因此本发明虽然降低了mn含量，却提高了强度。同时，轧制工序通过控制精轧终轧温度在790-800℃的低温轧制，一方面提高了变形抗力，但轧制完成后也增加了形变能；另一方面减弱了奥氏体再结晶的能力，保存了形变能，从而在角钢形变完成后，积累足够的形变能。而后续冷床初始端的风冷缩短了形变能的释放，为vn、v（c、n）的粒子析出提供了驱动力，使vn、v（c、n）粒子弥散、均匀，保证了角钢的高强高韧性。
15.本发明生产的角钢在高强度及高韧性的同时，还具有高耐蚀性。通过对耐蚀性元素cr、ni、cu、p、si等的优化组合，耐蚀性指数i≥6.7，使角钢具有高的耐蚀性，达到了不需要镀锌防腐而直接使用的有益效果。
16.本发明角钢的金相组织为针状铁素体+珠光体+贝氏体，其中珠光体含量不超过10%，贝氏体含量不超过8%。
17.经过物理性能检验，本发明生产的免镀锌高强角钢的抗拉强度≥620mpa，屈服强度≥500mpa，延伸率a≥17%，-20℃akv≥27j（横向）；同时，其耐蚀性指数≥6.7，不需要镀锌防腐，可以直接使用，降低了铁塔制造厂家的成本，并避免了环境污染，具有环境友好型的特点。
附图说明
18.图1为实施例1高强角钢的金相组织图。
具体实施方式
19.下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
20.实施例1-12一种免镀锌高强角钢，其化学成分及质量百分含量为c：0.09～0.12%，mn：1.00～1.20%，si：0.50～0.60%，v：0.05～0.07%，cr：0.50～0.60%，ni：0.40～0.50%，cu：0.25～0.30%，s≤0.010%，p：0.008～0.020%，n：0.0060～0.0120%，余量为fe和不可避免的杂质，耐蚀性指数i≥6.7。
21.上述免镀锌高强角钢的生产方法，包括转炉冶炼、lf精炼、连铸、加热、轧制、冷却、锯切定尺、喷标、入库工序；（1）转炉冶炼工序：铜板、镍板随废钢加入转炉；mn、si采用硅锰合金进行合金化；si含量不足部分使用硅铁补齐；cr采用低碳铬铁合金化；（2）lf精炼工序：v采用钒氮合金进行微合金化，保证钢中n含量；（3）连铸工序：钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，中包温度控制在1532～1542℃，连铸坯拉速为0.6～0.8m/min，出结晶器的连铸坯尺寸为320*460*6000～8000mm；连铸坯入缓冷坑缓冷48h及以上至温度≤300℃后出坑；
（4）加热工序：采用步进式加热炉进行加热，连铸坯入加热炉温度≤80℃，加热炉均热温度1240～1280℃；（5）轧制工序：采用7道次粗轧+5道次精轧；粗轧开轧温度1050～1100℃，粗轧采用单机架往复式轧制；精轧采用1架单机架往复轧制3道次+2架单机架单道次轧制，终轧温度790～800℃；（6）冷却工序：在步进式冷床进行冷却，在冷床初始端安装鼓风机对角钢进行风冷，冷却速度控制在10～15℃/s，冷却至550～600℃后继续在冷床上空冷至室温；（7）锯切定尺工序：采用锯切对角钢进行定尺切割。
22.表1. 各实施例高强角钢化学成分及质量百分含量（%）表1成分中余量为fe和不可避免的杂质。
23.表2. 各实施例生产工序参数
表3. 各实施例高强角钢金相组织表4. 各实施例高强角钢力学性能
由图1可知，实施例1角钢的金相组织为针状铁素体+少量珠光体+少量贝氏体。观察区域内，铁素体晶粒的平均尺寸为9.5μm，在铁素体基体上有vn、v（c、v）粒子弥散均匀分布，粒子平均尺寸为3.5nm。其余实施例角钢的金相组织图与图1类似，故省略。