CN110317936B - 一种动车车厢外壳用冷轧耐候钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动车车厢外壳用冷轧耐候钢及其制备方法。其厚度范围1.80mm～3.50mm，通过合理的化学成分设计，粗轧、热轧工艺控制、冷轧以及板形控制、连续退火工艺以及切边工艺，最终生产出满足动车车厢外壳用冷轧耐候钢，其屈服强度高于400MPa，抗拉强度高于550MPa，钢卷开平后至少27米，镰刀弯小于10mm，具有良好的板形要求，便于两块钢板拼接焊在一起，用于动车车厢外壳使用。

Description

一种动车车厢外壳用冷轧耐候钢及其制备方法
技术领域
本发明属于钢铁制备技术领域，具体涉及一种动车车厢外壳用冷轧耐候钢及其制备方法。
背景技术
随着国内高速铁路的发展，动车速度的提升，对于动车车厢外壳用钢使用要求越来越高，其车厢用冷轧耐候钢不仅要求较高强度，还需要具有良好的耐大气腐蚀性能。其主要原理是源于其添加的合金元素，较普通钢板在其表面可以生成锈层能够起到很好的保护作用。
由于该钢板主要用于动车侧墙板上，一节动车车厢长度27米左右，且宽度大于2.5米，因此生产时需要将钢卷经过开平后焊接，通常需要将钢卷开平成27米甚至更长后，再将两块钢板拼焊在一起以达到宽度2.5米，因此对于27米长钢板镰刀弯要小于10mm，否则会出现焊接问题，如焊接时过重合或者欠搭接。因此这对冷轧耐候钢板的平直度和镰刀弯要求极为苛刻。
同时动车车厢使用的是冷轧耐候钢板，属于冷轧高强钢，其屈服强度均＞400MPa，弹性模量较高，在实际生产过程中，板形更难控制，生产中易出现镰刀弯，进而影响客户在焊接钢板时出现废品，目前某些钢厂生产出来的冷轧耐候钢板的废品率达到40％左右，这严重造成了材料的浪费。因此动车车厢外壳用冷轧耐候钢不仅要求具有较高强度保证安全，具有良好耐候性防大气腐蚀，以及严格的板形和焊接性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动车车厢外壳用冷轧耐候钢及其制备方法。其厚度范围1.80mm～3.50mm，通过合理的化学成分设计，粗轧、热轧工艺控制、冷轧以及板形控制、连续退火工艺以及切边工艺，最终生产出满足动车车厢外壳用冷轧耐候钢。其钢卷开平后至少27米，镰刀弯小于10mm，具有良好的板形要求，便于两块钢板拼接焊在一起，用于动车车厢外壳使用。
本发明采取的技术方案为：
一种动车车厢外壳用冷轧耐候钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)铁水预处理；
2)转炉冶炼；
3)合金微调站；
4)LF炉精炼；
5)连铸；
6)热轧：先经过二辊可逆粗轧和四辊可逆粗轧，再进入7机架热连轧，精轧时控制板形的凸度和楔形；
7)热轧板卷首先进入酸洗槽，同时由纠偏辊控制板带跑偏情况，进行第一次切边，再通过纠偏辊纠偏；经过切边后，保证钢卷板形，大大降低了钢带的镰刀弯，由于冷轧耐候钢板属于高强钢，钢板强度较高，经过此次切边，降低在酸轧断带概率，同时提高冷轧压下率；将切边后的酸洗钢卷送入五机架连轧机组进行冷连轧；
8)连续退火；
9)平整；
10)重卷，重卷进行二次切边，减轻镰刀弯，确保最终产品开平后至少27米，镰刀弯≤10mm。
所述铁水预处理步骤中：要求前扒渣和后扒渣；铁水脱硫后目标硫含量小于0.015％。
所述转炉冶炼步骤中：加强挡渣操作；出钢需脱氧合金化。
所述合金微调站步骤中：进行钢包顶渣还原。
所述LF炉精炼步骤中：喂Ca前后进行弱搅拌，且搅拌时间不小于11min。
所述连铸步骤中：中包目标温度控制在液相线温度以上20～40℃，铸坯要及时检查，必要时进行清理。
所述步骤(5)中，中包目标温度控制在液相线温度以上20～40℃。
所述步骤(6)中，铸坯出炉温度1230～1270℃，优选为1238～1264℃；终轧温度880℃～910℃，优选为867～900℃；卷取温度600℃～640℃，优选为613℃～636℃，卷取温度过高或过低，会影响热轧板的力学性能和表面压氧情况。
所述步骤(6)中，精轧机上配有工作辊窜辊和工作辊弯辊系统，控制板形的凸度为20μm≤C40≤60μm，控制楔形为W40≤40μm。
所述步骤(7)中，通过五机架进行冷连轧，冷连轧总压下率40％～60％；
所述步骤(8)中，均热段温度：790～810℃，保温时间70s～120s；过时效温度：350～390℃，优选为360～380℃，保温时间8min～9min。
所述步骤(9)中，所述平整延伸率为1.0％～1.5％。
本发明还提供了根据所述的制备方法制备得到的动车车厢外壳用冷轧耐候钢，所述车车厢外壳用冷轧耐候钢的金相组织为铁素体、珠光体和渗碳体，晶粒度等级为10.5级；屈服强度高于400MPa，抗拉强度高于550MPa，钢卷开平后至少27米，镰刀弯小于10mm。
所述动车车厢外壳用冷轧耐候钢包括以下重量百分比的化学成分：C：0.06～0.10％、Si：0.25～0.50％、Mn：0.35～0.55％、P：0.080～0.120％、S：≤0.015％、Als：0.010～0.025％、Ni：0.12～0.25％、Cu：0.25～0.40％、Cr：0.30～0.60％、N：≤0.0080％，其余为Fe和不可避免的杂质。
为保证本发明的动车用冷轧耐候钢板的板形控制和力学性能主要基于以下原理：
碳C：是钢种最经济的强化元素，主要通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度，然而随着碳含量的增加，钢板的强度明显会增加，但是塑性却会明显降低。同时在合金钢中过高的碳含量会恶化钢的焊接性能，因此本发明控制C：0.06～0.10％。
硅Si：在钢中可以起到固溶强化的作用，在冶炼过程中可以作为还原剂和脱氧剂加入钢中，同时硅元素可以提高钢的淬透性和抗回火型，Si元素的增加可以降低钢板的整体耐腐蚀速率，与钢中的Cu、Cr配合可以有效的改善钢的耐候性能，提高耐大气腐蚀性能，但是过高的Si含量会降低钢的低温韧性和焊接性能，因此本发明控制Si：0.25～0.50％。
锰Mn：作为常用的脱硫、脱氧元素，可以防止因FeS而产生的热脆和焊接热裂纹，同时可以在铁素体和奥氏体中无限固溶，提高钢板强度，也降低钢板相变临界温度，细化珠光体体组织，提高韧性。但是Mn元素过多会使晶粒粗化，产生回火脆性，增大钢的过热敏感性，因此本发明控制Mn：0.35～0.55％。
磷P：可以提高钢板的耐大气腐蚀性能，但是P容易产生偏析，从而降低钢的塑性、低温韧性和焊接性能，因此本发明控制P：0.080～0.120％。
铜Cu：可以在基体与锈层之间形成Cu和P为主的阻挡层，其与基体牢固结合而对钢板具有良好的保护，此外Cu还可以抵消钢板中杂质元素S有害作用，对钢板的耐候性有着重要作用。但Cu添加过多，会引起“Cu脆”问题，因此本发明控制Cu：0.25～0.40％。
铬Cr：能够在钢板表面形成致密的氧化膜提高钢板的钝化能力，当Cr与Cu结合在一起，作用更为明显，综合考虑成本，因此本发明控制Cr：0.30～0.60％。
镍Ni：对钢板的固溶强化和提升淬透性有着作用。同时Ni可以细化铁素体晶粒，提高钢板的韧性，增加钢板的稳定性，提高钢板的耐蚀性，综合考虑成本，因此本发明控制Ni：0.12～0.25％。
本发明通过合理的化学成分设计，热轧工艺控制、酸轧工艺以及板形控制技术、连续退火工艺以及重卷切边工艺，获得1.8mm～3.5mm冷轧耐候钢板，材料屈服强度高于400MPa，抗拉强度高于550MPa，焊接性能优异，耐大气腐蚀性能优良。同时钢卷开平后27米镰刀弯小于10mm的冷轧耐候钢板。能够满足动车车厢外壳生产要求。
附图说明
图1为实施例2中的动车车厢外壳用冷轧耐候钢的金相组织图；
图2为实施例4中的动车车厢外壳用冷轧耐候钢的金相组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
各实施例和比较例的动车车厢外壳用冷轧耐候钢的化学成分及重量百分比如表1所示：
化学成分如表1所示：其余为不可避免的杂质和Fe
Figure BDA0002151525420000051
Figure BDA0002151525420000061
各实施例中，动车车厢外壳用冷轧耐候钢的制备方法包括以下步骤：钢水连铸后，经过七机架热连轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧、连续退火、平整、重卷切边，并在热连轧时控制板形的凸度和楔形参数，而比较例中在制备的过程中没有对两者的参数进行控制，其主要工艺参数、最终性能见表2。
表2生产工艺参数
Figure BDA0002151525420000062
Figure BDA0002151525420000071
各实例的性能如表3所示。
表3各实施例力学性能
Figure BDA0002151525420000072
将上述各实施例和比较例进行耐腐蚀性能测试，并以Q235-A作为对比样，其化学成分见表4，耐腐蚀性能试验按TB/T2375执行，实验时间72h，耐腐蚀性能的测试结果见表5。
表4对比试样化学成分
Figure BDA0002151525420000073
表5耐腐蚀性能
Figure BDA0002151525420000074
Figure BDA0002151525420000081
将上述各实施例和比较例得到的动车车厢外壳用冷轧耐候钢进行焊接，并在焊缝处进行90°折弯，实施例1～5均未出现裂纹，而比较例1、2均有裂纹出现，说明本发明制备得到的冷轧耐候钢具有良好的焊接性能。
从上述内容可以看出，本发明所生产的冷轧耐候钢板屈服强度大于400MPa，抗拉强度高于550MPa，耐大气腐蚀性能≤65％，具有良好的焊接性能和耐大气腐蚀性能，27米长镰刀弯≤10mm。
上述参照实施例对一种动车车厢外壳用冷轧耐候钢及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种动车车厢外壳用冷轧耐候钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1）铁水预处理；
2）转炉冶炼；
3）合金微调站；
4）LF炉精炼；
5）连铸；
6）热轧：先经过二辊可逆粗轧和四辊可逆粗轧，再进入7机架热连轧，精轧时控制板形的凸度和楔形；
7）热轧板卷首先进入酸洗槽，同时由纠偏辊控制板带跑偏情况，进行第一次切边，再通过纠偏辊纠偏；将切边后的酸洗钢卷送入五机架连轧机组进行冷连轧；
8）连续退火；
9）平整；
10）重卷，重卷进行二次切边，确保最终产品开平后至少27米，镰刀弯≤10mm；
所述步骤（8）中，均热段温度：790~810℃，保温时间70s~120s；过时效温度：350~390℃，保温时间8min~9min；
所述步骤（6）中，终轧温度880℃~910℃；卷取温度600℃~640℃；
所述步骤（6）中，控制板形的凸度为20μm≤C40≤60μm，控制楔形为W40≤40μm；
所述步骤（7）中，通过五机架进行冷连轧，冷连轧总压下率40%~60%；
所述动车车厢外壳用冷轧耐候钢包括以下重量百分比的化学成分：C：0.06~0.10%、Si：0.25~0.50%、Mn：0.35~0.55%、P：0.080~0.120%、S：≤0.015%、Als：0.010~0.025%、Ni：0.12~0.25%、Cu：0.25~0.40%、Cr：0.30~0.60%、N：≤0.0080%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，中包目标温度控制在液相线温度以上20~40℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中，铸坯出炉温度1230~1270℃。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中，精轧机上配有工作辊窜辊和工作辊弯辊系统。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（9）中，所述平整延伸率为1.0%~1.5%。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的制备方法制备得到的动车车厢外壳用冷轧耐候钢，其特征在于，所述动车车厢外壳用冷轧耐候钢的金相组织为铁素体、珠光体和渗碳体，晶粒度等级为10.5级；屈服强度高于400MPa，抗拉强度高于550MPa，钢卷开平后至少27米，镰刀弯小于10mm。
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