CN109023097A - 一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢及生产方法 - Google Patents

一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢及生产方法 Download PDF

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Abstract

一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢，其组分及wt%为：C不超过0.06%、Si：≤0.02%、Mn：0.30～0.80%、P：≤0.02%、S：≤0.006%、Cu：0.05~0.40%，Cr：0.2~0.6%、Ti：0.04～0.11%、N：≤60ppm、O：≤40ppm。生产方法：转炉冶炼并连铸成坯；对连铸坯加热；精轧；采用层流方式冷却至卷取温度；卷取；自然冷却至室温。本发明利用超低碳+Ti微合金化及洁净钢的冶炼技术，双相钢的轧制模式，生产屈服强度≥550MPa，抗拉强度600~800MPa，延伸率A≥18%的铁路运输箱体用高强钢。该钢具有低成本、高强韧性、良好的冷成型性能、良好的焊接性能及耐蚀性能等特点。

Description

一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢 及生产方法
技术领域
本发明涉及一种集装箱用钢及生产方法，确切地属于屈服强度≥550MPa集装箱用钢及生产方法，具体为采用短流程生产的屈服强度≥550MPa低屈强比易成型铁路运输箱体用钢及生产方法。
背景技术
为了实现铁路运输重载的要求,箱体自身减重是必然的发展趋势。为保证箱体自重减轻，提高载重量，而运行安全、可靠，对铁路运输箱体用钢的强韧化及成型性能指标要求越来越高。目前，我国铁路运输箱体用钢的屈服强度级别为235～450MPa级，为满足我国铁路运输节能、重载、安全的发展需求，需要开发屈服强度550MPa级铁路运输箱体用高强钢。
目前，铁路运输箱体用高强钢主要采用冷加工成型工艺，但其存在随着强度的增加，钢板在冷加工成型中，极易产生开裂现象，导致加工成型合格率不仅低，且浪费原料、能源及人力。因此，开发一种550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用高强钢具有迫切的意义。
中国专利公开号为CN107058873A的文献，公开了“用薄板坯连铸连轧生产Rel≥550Mpa铁路集装箱用钢及其方法”，其组分及重量百分比含量为：C：0.041～0.070％，Si：0.31～0.62％，Mn：1.2～1.5％，P：≤0.010％，S：≤0.008％，Cu：0.30～0.60％，Cr：0.50～0.80％，Ni：0.30～0.50％，Nb：0.025～0.045％，Ti：0.051～0.080％，N：≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。其特点是采用Nb+Ti微合金化技术提高钢的强度，同时，大量添加了合金元素Cu、Cr、Ni提高钢的耐腐蚀性能，但合金元素的大量添加也恶化了钢的冷成型性能，该专利的强度级别满足了铁路集装箱用钢的发展要求，但高强钢冷成型开裂的问题却没有技术上的考滤，这也是高强钢推广应用中的技术难题。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种通过采用微合金化技术产生的沉淀强化和组织强化技术，以提高钢的强度，通过采用超低碳成分及按照洁净钢的冶炼，以降低钢的屈强比，进而提高钢的成型性能，使成型性能合格率提高到99％以上的屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢及生产方法。
实现上述目的的措施：
一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢，其组分及重量百分比含量为：C不超过0.06％、Si：≤0.02％、Mn：0.30～0.80％、P：≤0.02％、S：≤0.006％、Cu：0.05～0.40％，Cr：0.2～0.6％、Ti：0.04～0.11％、N：≤60ppm、O：≤40ppm，余量为Fe及不可避免的杂质；金相组织为：铁素体+贝氏体。
优选地：其组分及重量百分比含量为：C：0.02～0.06％、Si：≤0.02％、Mn：0.35～0.7％0、P：≤0.02％、S：≤0.005％、Cu：0.05～0.30％，Cr：0.25～0.55％、Ti：0.045～0.10％、N：≤50ppm、O：≤40ppm。
进一步地：其组分及重量百分比含量为：C：0.03～0.055％、Si：≤0.015％、Mn：0.40～0.60％、P：≤0.02％、S：≤0.004％、Cu：0.10～0.20％，Cr：0.25～0.4％、Ti：0.05～0.08％、N：≤50ppm、O：≤40ppm。
采用CSP生产一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢的方法，其步骤：
1)转炉冶炼并连铸成坯，控制铸坯厚度在50～90mm；铸坯拉速在3.5～5.5m/min；
2)对连铸坯加热，控制铸坯入炉温度在750～950℃，出炉温度在1100～1250℃；
3)进行精轧：并控制精轧第1、2机架轧制压下率在50～60％，终轧温度在840～920℃；
4)采用层流方式冷却至卷取温度；
5)进行卷取，其卷取温度在560～660℃；
6)自然冷却至室温。
优选地：铸坯入炉温度在780～900℃，出炉温度在1140～1230℃。
优选地：终轧温度在856～908℃。
本发明中各元素记主要工序的作用及机理：
C是提高钢强度最经济有效的合金元素，但C含量过高会显著恶化钢的焊接性能，并影响钢的冷成型性能。同时本发明钢要具有良好的冷成型性能，所以将其含量设定为不超过0.06％。
合金元素Si是影响热轧带钢表面质量的重要元素，为保证钢板良好的表面质量，本发明钢中的Si含量设计为≤0.02％。
钢中添加Mn，不仅可以通过Mn的固溶强化提高钢的强度，而且可降低钢的相变温度，细化晶粒，提高钢的低温韧性，本发明钢Mn含量设计为0.30～0.80％。
P是低合金钢中的杂质元素之一，含P量高，一方面使钢具有较明显的冷脆倾向，另一方面P容易产生P偏析，明显恶化冷成型性能。本发明钢中的P含量控制较低水平，P含量≤0.02％。
S是钢中的有害元素，生成的硫化物夹杂严重影响钢的力学性能，同时，本发明钢采用Ti微合金化，Ti与S易生成Ti2S夹杂，从而减少钢中有效Ti的含量，进一步影响钢的力学性能，因此应尽量降低钢中的S含量，使其含量在0.006％以下。
Cu、Cr：是提高钢耐大气腐蚀性能有效的元素，本发明通过对Cu、Cr的合理匹配，使其具有良好的耐腐蚀性能，本发明Cu含量控制在0.05～0.40，Cr含量控制在0.2～0.6。
Ti是成本最低廉的微合金元素，为降低成本而又达到好的强化效果，本发明钢中采用高Ti微合金化设计，通过Ti的沉淀强化提高钢的强度，为达到最佳的沉淀强化效果，Ti含量与C含量必须合理匹配，本发明钢中Ti含量设计为0.04～0.11％。
N在钢中在钢液和钢液凝固冷却过程中易与Ti生成TiN夹杂，而高溶点的TiN在均热过程中不会溶解，从而减少在随后轧制和冷却过程中TiC的析出量，使得钢得不到设计的强化效果，从而影响钢板最终的力学性能，所以本发明中的N含量应设计为最小含量，根据转炉炼钢的实际情况，本发明钢中的N含量设计为≤50ppm％。
O在本发明钢中含量设计考虑的与N一样，O在本发明钢中主要与Ti形成Ti2O3，从而减少了在随后轧制和冷却过程中TiC的析出量，使得钢得不到设计的强化效果，从而影响钢板最终的力学性能，所以本发明中的O含量也设计为最小含量，根据转炉炼钢的实际情况，本发明钢中的O含量设计为≤40ppm％。
在本发明中，控制铸坯入炉温度为750～950℃，可避开发明钢钢坯热塑性脆性区，保证良好的铸坯质量，出炉温度1100～1250℃确保发明钢中合金元素固溶充分、元素扩散均匀、奥氏体组织均匀而不粗化。
在本发明中，终轧温度在840～920℃，采用双相钢的轧制模式获得复相组织，有利于降低钢的屈强比，提高冷成型性能；卷取温度在560～660℃，有利于微合金元素Ti的充分析出提高发明钢的强度。
与现有技术相比，本发明利用超低碳+Ti微合金化及洁净钢的冶炼技术，双相钢的轧制模式，生产屈服强度≥550MPa，抗拉强度600～800MPa，延伸率A≥18％的铁路运输箱体用高强钢。该钢具有低成本、高强韧性、良好的冷成型性能、良好的焊接性能及耐蚀性能等特点。
附图说明
图1为本发明钢板的金相组织体图。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例及对比例的化学成分列表；
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的性能检测列表。
本发明各实施例均按照以下步骤进行生产：
1)转炉冶炼并连铸成坯，控制铸坯厚度在50～90mm；铸坯拉速在3.5～5.5m/min；
2)对连铸坯加热，控制铸坯入炉温度在750～950℃，出炉温度在1100～1250℃；
3)进行精轧：并控制精轧第1、2机架轧制压下率在50～60％，终轧温度在840～920℃；
4)采用层流方式冷却至卷取温度；
5)进行卷取，其卷取温度在560～660℃；
6)自然冷却至室温。
表1本发明各实施例及对比例的化学成分(wt.％)
表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表
表3本发明各实施例及对比例的力学性能检测情况列表
从表3可以看出，本发明实施例钢的厚度规格为1.1～2.5mm，屈服强度均大于550MPa，抗拉强度在668～702MPa之间，延伸率均大于18％，屈强比小于0.85，B＝120mm的宽弯曲试验均合格。能整体表现出本发明钢具有超薄厚度规格，且不同厚度规格钢的力学能性优良，具有较低的屈强比，组织为铁素体+贝氏体复相组织，具有良好的冷成型性能。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (6)

1.一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢，其组分及重量百分比含量为：C不超过0.06%、Si：≤0.02%、Mn：0.30～0.80%、P：≤0.02%、S：≤0.006%、Cu：0.05~0.40%，Cr：0.2~0.6%、Ti：0.04～0.11%、N：≤60ppm、O：≤40ppm，余量为Fe及不可避免的杂质；金相组织为：铁素体+贝氏体。
2.如权利要求1所述的一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢，其特征在于：其组分及重量百分比含量为：C：0.02~0.06%、Si：≤0.02%、Mn：0.35～0.7%0、P：≤0.02%、S：≤0.005%、Cu：0.05~0.30%，Cr：0.25~0.5%5、Ti：0.045～0.10%、N：≤50ppm、O：≤40ppm。
3.如权利要求1所述的一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢，其特征在于：其组分及重量百分比含量为：C：0.03~0.055%、Si：≤0.015%、Mn：0.40～0.60%、P：≤0.02%、S：≤0.004%、Cu：0.10~0.20%，Cr：0.25~0.4%、Ti：0.05～0.08%、N：≤50ppm 、O：≤40ppm。
4.采用CSP生产如权利要求1所述的一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢的方法，其步骤：
1）转炉冶炼并连铸成坯，控制铸坯厚度在50~90mm；铸坯拉速在3.5~5.5m/min；
2）对连铸坯加热，控制铸坯入炉温度在750~950℃，出炉温度在1100~1250℃；
3）进行精轧：并控制精轧第1、2机架轧制压下率在50~60%，终轧温度在840~920℃；
4）采用层流方式冷却至卷取温度；
5）进行卷取，其卷取温度在560~660℃；
6）自然冷却至室温。
5.如权利要求4所述的一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢的生产方法，其特征在于：铸坯入炉温度在780~900℃，出炉温度在1140~1230℃。
6.如权利要求4所述的一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢的生产方法，其特征在于：终轧温度在856~908℃。
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