CN111575589B

CN111575589B - 环卫车用超高强度钢及其生产方法

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Publication number: CN111575589B
Application number: CN202010553979.0A
Authority: CN
Inventors: 刘志勇; 冯佳; 陈吉清; 宋育来; 王成; 石磊
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2021-04-27
Anticipated expiration: 2040-06-17
Also published as: CN111575589A

Abstract

本发明公开了一种环卫车用超高强度钢，该钢的化学成分按质量百分比（%）为：C：0.01~0.07、Si:≤0.04、Mn：1.4~2.0、P：≤0.02、S：≤0.003、Cu：0.10~0.30，Cr：0.10~0.50，Ti：0.08~0.18，Sb：0.01~0.15，余量为平衡铁及不可避免的杂质。本发明还公开了一种环卫车用超高强度钢的生产方法。本发明利用超低碳+Ti微合金化及洁净钢的冶炼技术，能生产出屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥10%的环卫车用超高强度钢，使该钢具有高强度、良好的冷成型性能、良好的焊接性能及耐蚀性能。

Description

环卫车用超高强度钢及其生产方法

技术领域

本发明属于低合金高强钢制造领域，主要涉及一种环卫车用超高强度钢及其生产方法。

背景技术

随着节能环保成为发展趋势，大众对城市环卫车的载重量和自重要求越来越高，要求环卫车自重必须减重15％以上。为达到这一要求，环卫车制造企业除了对车辆结构进行优化设计外，还对其使用钢材也提出了新的要求。

目前环卫车使用的钢材屈服强度为345MPa级。为满足车辆自身减重15％以上的要求，同时安全的使用寿命要求材料具有更高的耐腐蚀性，迫切需要一种新型钢材，以便制作出符合要求的环卫车。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环卫车用超高强度钢及其生产方法，所述环卫车用超高强度钢的厚度为1.2～3.0mm，屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥10％，可用于生产环卫车，以便于减轻环卫车的自重；所述生产方法能生产厚度规格1.2～3.0mm超薄规格高强度热轧钢，适用于环卫车轻质要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种环卫车用超高强度钢，钢的化学成分按质量百分比(％)为：C：0.01～0.07、Si:≤0.04、Mn：1.4～2.0、P：≤0.02、S：≤0.003、Cu：0.10～0.30，Cr：0.10～0.50，Ti：0.08～0.18，Sb：0.01～0.15，余量为平衡铁及不可避免的杂质。

按上述方案，所述超高强度钢的厚度为1.2～3.0mm，屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥10％。

按上述方案，所述超高强度钢采用的腐蚀方法为：温度23±2℃在10％H₂SO₄+3.5％NaCl溶液中全浸24h，腐蚀率≤0.8g/m²·h。

本发明还提供上述环卫车用超高强度钢的生产方法，该生产方法主要包括如下步骤：铁水脱硫→转炉冶炼→吹氩→炉外精炼→连铸→均热炉→热连轧→卷取→精整→入库，其中，

在转炉炼钢阶段，连铸坯厚度为50～90mm；铸坯拉速为3.5～5.5m/min；

在热连轧阶段，精轧第1、2机架轧制压下率控制在50～60％，终轧温度为840～920℃；

在卷取阶段，卷取温度为560～660℃。

上述生产方法中，优选采用下述生产工艺：在转炉炼钢阶段，连铸坯厚度为55～85mm；铸坯拉速为3.8～5.0m/min；

在热连轧阶段，精轧第1、2机架轧制压下率控制在50～60％，终轧温度为850～910℃；

在卷取阶段，卷取温度为580～640℃。

上述生产方法中，优选采用下述生产工艺：

在转炉炼钢阶段，连铸坯厚度为60～80mm；铸坯拉速为4.0～4.6m/min；

在热连轧阶段，精轧第1、2机架轧制压下率控制在50～60％，终轧温度为860～890℃；

在卷取阶段，卷取温度为590～620℃。

在转炉炼钢阶段，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为750～950℃，出炉温度为1100～1250℃。

上述生产方法中，优选采用下述生产工艺：

在转炉炼钢阶段，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为780～900℃，出炉温度为1140～1230℃。

上述生产方法中，优选采用下述生产工艺：在转炉炼钢阶段，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为820～880℃，出炉温度为1160～1210℃。

钢材的性能由钢的成分、工艺、组织决定，一种环卫车用超高强度钢在性能上需要高强度、良好的成型性能、焊接性能和耐腐蚀性能，设计组织为贝氏体，采用超低碳成分设计和洁净钢的冶炼技术，通过固溶强化、组织强化、微合金化技术产生的沉淀强化技术提高钢的强度。耐蚀性由Cu+Cr+Sb的复合效益来提供。

本发明的主要合金元素含量基于以下原理：

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，并且会促进珠光体转变，降低钢的耐蚀性能。本发明采用低C设计，提高钢的焊接性能，减少碳化物组织形成，提高钢的耐腐蚀性能及成型性能，本发明钢中的C含量为0.01～0.07％。

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≤0.04％。

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1.40～2.00％。

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0.003％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0.1～0.3％，Cr含量控制在0.1～0.5％。

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0.08～0.18％。

Sb：Sb可在钢铁表面形成致密的保护膜，同时促进Cu、P元素在致密内锈层的富集，提高钢在酸性条件下耐蚀性能。但Sb易富集在晶界影响钢的成型性和韧性，为尽可能减小Sb的不利影响，充分发挥其有益作用，控制Sb在0.01～0.15％。

本发明的有益效果在于：

所述环卫车用超高强度钢具有良好的焊接性能、成型性能的特点；

以廉价的Ti微合金化技术为基础，并通过Mn的固溶强化、TiC析出相的沉淀强化、TiN高温下细化奥氏体晶粒，最终细化成品得到的贝氏体组织从而产生细晶强化和组织强化，提高钢的强度；

避免大量添加合金元素，节省了成本；

能生产厚度规格1.2～3.0mm超薄规格高强度热轧钢，突破了热轧高强钢带的厚度规格极限，为钢材节能环保、轻量化提供了选择，满足了环卫车用超高强度钢需求；

采用CSP生产工艺，利用超低碳+Ti微合金化及洁净钢的冶炼技术，能生产出屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥10％的环卫车用超高强度钢，使该钢具有高强度、良好的冷成型性能、良好的焊接性能及耐蚀性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明是环卫车用超高强度钢，该钢的生产工艺采用薄板坯连铸连轧工艺具体为：

铁水脱硫→转炉冶炼→吹氩→炉外精炼→连铸→均热炉→热连轧→卷取→(精整)→入库

实施例1

在转炉炼钢阶段，连铸坯厚度为58mm；铸坯拉速为4.8m/min，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为793℃，出炉温度为1228℃；在热连轧阶段，精轧第1机架轧制压下率控制在60％，精轧第2机架轧制压下率控制在52％，终轧温度为903℃；在卷取阶段，进行层流冷却，卷取温度为638℃。

根据上述生产工艺，生产出钢1，其中钢1的化学成分见表1中的1，钢1的力学及工艺性能见表2中的1。

实施例2

在转炉炼钢阶段，连铸坯厚度为62mm；铸坯拉速为4.6m/min，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为861℃，出炉温度为1221℃；在热连轧阶段，精轧第1机架轧制压下率控制在53％，精轧第2机架轧制压下率控制在59％，终轧温度为892℃；在卷取阶段，进行层流冷却，卷取温度为628℃。

根据上述生产工艺，生产出钢2，其中钢2的化学成分见表1中的2，钢2的力学及工艺性能见表2中的2。

实施例3

在转炉炼钢阶段，连铸坯厚度为65mm；铸坯拉速为4.4m/min，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为872℃，出炉温度为1207℃；在热连轧阶段，精轧第1机架轧制压下率控制在57％，精轧第2机架轧制压下率控制在51％，终轧温度为878℃；在卷取阶段，进行层流冷却，卷取温度为620℃。

根据上述生产工艺，生产出钢3，其中钢3的化学成分见表1中的3，钢3的力学及工艺性能见表2中的3。

实施例4

在转炉炼钢阶段，连铸坯厚度为70mm；铸坯拉速为4.2m/min，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为837℃，出炉温度为1183℃；在热连轧阶段，精轧第1机架轧制压下率控制在53％，精轧第2机架轧制压下率控制在60％，终轧温度为870℃；在卷取阶段，进行层流冷却，卷取温度为613℃。

根据上述生产工艺，生产出钢4，其中钢4的化学成分见表1中的4，钢4的力学及工艺性能见表2中的4。

实施例5

在转炉炼钢阶段，连铸坯厚度为80mm；铸坯拉速为4.0m/min，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为826℃，出炉温度为1166℃；在热连轧阶段，精轧第1机架轧制压下率控制在51％，精轧第2机架轧制压下率控制在58％，终轧温度为865℃；在卷取阶段，进行层流冷却，卷取温度为595℃。

根据上述生产工艺，生产出钢5，其中钢5的化学成分见表1中的5，钢5的力学及工艺性能见表2中的5。

表1本发明实施例钢的化学成分(wt％)

表2本发明实施例钢的力学及工艺性能

为了能更好的反映出本发明钢耐腐蚀性的优点，本实施方式中提供了1组比较钢的耐腐蚀性结果，比较钢选用工业化的高强耐候钢SPA-H，见表3。(腐蚀方法：温度23±2℃，10％H₂SO₄+3.5％NaCl，全浸24h)

表3本发明实施例钢与比较钢的耐腐蚀结果(g/m²·h)

表1为本发明实施例钢的化学成分。表2为本发明实施例钢的力学及工艺性能，由表2可以看出本发明实施例钢的厚度规格为1.2～3.0mm，屈服强度均大于720MPa，抗拉强度在835～881MPa之间，延伸率均大于12％，B＝120mm的宽弯曲试验均合格。表2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，且具有良好的综合性能。表3为本发明实施例钢与比较钢的耐蚀性，其中比较钢为高强耐候钢SPA-H。为正确的测出实施例钢与比较钢的耐腐蚀结果，本实验对实施例钢与比较钢进行了腐蚀率的测量，表3能整体表现出实施例钢的腐蚀率均优于比较钢SPA-H。

为了能更好的反映出应用本发明钢制造环卫车所产生的实际减重效果，本实施方式中提供了1组本发明钢与现用Q345B钢制造环卫车主要部件的材料对比效果，见表4，可以看到满足环卫车制造减重的标准要求。

表4本发明实施例钢与比较钢的减重效果

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种环卫车用超高强度钢，其特征在于钢的化学成分按质量百分比为：0.068≤C≤0.07、0.022≤Si≤0.04、1.86≤Mn≤2.0、P≤0.02、S≤0.003、0.10≤Cu≤0.30，0.10≤Cr≤0.13，0.118≤Ti≤0.18，0.0142≤Sb≤0.15，余量为平衡铁及不可避免的杂质；

所述超高强度钢的厚度为1.2~3.0mm，屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥10%；

所述超高强度钢采用的腐蚀方法为：温度23±2℃在10%H₂SO₄+3.5%NaCl溶液中全浸24h，腐蚀率≤0.8g/m²·h。

2.一种如权利要求1所述的环卫车用超高强度钢的生产方法，主要包括如下步骤：铁水脱硫→ 转炉冶炼→吹氩→炉外精炼→连铸→均热炉→热连轧→卷取→精整→入库，其特征在于：

在转炉炼钢阶段，连铸坯厚度为50~90mm；铸坯拉速为3.5~5.5m/min；

在热连轧阶段，精轧第1、2机架轧制压下率控制在50~60%，终轧温度为840~920℃；

在卷取阶段，卷取温度为560~660℃。

3.根据权利要求2所述的环卫车用超高强度钢的生产方法，其特征在于：

在转炉炼钢阶段，连铸坯厚度为55~85mm；铸坯拉速为3.8~5.0m/min；

在热连轧阶段，精轧第1、2机架轧制压下率控制在50~60%，终轧温度为850~910℃；

在卷取阶段，卷取温度为580~640℃。

4.根据权利要求2所述的环卫车用超高强度钢的生产方法，其特征在于：

在转炉炼钢阶段，连铸坯厚度为60~80mm；铸坯拉速为4.0~4.6m/min；

在热连轧阶段，精轧第1、2机架轧制压下率控制在50~60%，终轧温度为860~890℃；

在卷取阶段，卷取温度为590~620℃。

5.根据权利要求2所述的环卫车用超高强度钢的生产方法，其特征在于：在转炉炼钢阶段，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为750~950℃，出炉温度为1100~1250℃。

6.根据权利要求5所述的环卫车用超高强度钢的生产方法，其特征在于：在转炉炼钢阶段，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为780~900℃，出炉温度为1140~1230℃。

7.根据权利要求5所述的环卫车用超高强度钢的生产方法，其特征在于：在转炉炼钢阶段，对连铸坯加热，铸坯入炉温度为820~880℃，出炉温度为1160~1210℃。