CN111979479A - 一种10.0～14.0mm厚耐低温高韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种10.0～14.0mm厚规格耐低温韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带，通过合理的成分设计，该热轧钢带含有Ni：0.20～0.40％，Ti：0.020～0.030％，Cu：0.26～0.36％，Cr：0.45～0.55％，微合金元素，显微组织为铁素体+珠光体，晶粒度约11级，具有高强度、良好的耐大气腐蚀性能和低温韧性等特点，适用于铁路车厢用结构钢；其力学性能和工艺性能满足屈服强度345～480MPa，抗拉强度480～580MPa，延伸率A≥24％，冷弯d＝2a，‑40℃冲击值≥27J的要求。

Description

一种10.0～14.0mm厚耐低温高韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧 钢带
技术领域
本发明涉及厚规格高强钢生产技术领域，特别是具有高强度、高腐蚀性、耐低温冲击韧性和高焊接性能，主要用于要求耐腐蚀条件下铁路车辆、桥梁、塔架等耐大气腐蚀用结构钢。尤其涉及一种10.0～14.0mm厚耐低温高韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带。
背景技术
随着我国国民经济建设的不断发展，铁道车辆用耐大气腐蚀钢在铁路车辆上得到广泛推广使用。我国从20世纪60年代起开始研制耐候钢，80年代着手耐候钢的攻关并投入批量生产，90年代初期，已开发出一批耐候钢，其中有Cu、P、Cr、N系列和Cu、P系列，09CuPCrNi和09CuPTiRe已成为造车用材的主要材料。目前，我国新造车用耐候钢大约每年用量为20万吨，主要用于旧铁路的维修和改造、机车及车辆的制造与维修。车体用钢要重点解决轻量化、高焊接性、高耐蚀性、高强度等问题。
随着产品在材料性能方面需求的不断提高，新型耐候钢不断涌现，其性能也随之不断提高。化学成分上，钢材的含碳量逐渐降低，促使焊接冷裂纹敏感性系数和碳当量降低，使焊接性能得到改善；生产工艺由原来的淬火加回火工艺逐步向TMCP发展，从使生产成本降低，生产周期缩短；组织也由马氏体转变为贝氏体、针状铁素体，使得钢的强韧性、耐候性、焊接性和加工制作性都在不同程度上得到了提高。
宋振东等人(宋振东等，Q345NQR2耐腐蚀H型钢组织性能研究，包钢科技，第2期，2018年4月)采用异型坯生产Q345NQR2耐腐蚀H型钢，冶炼及轧制工艺与板坯钢带不一致。
王军等(王军等，Q345NQR2铁路用高强度钢板的开发，轧钢，2019年第3期)通过低碳及微合金化学成分设计，研究了始冷温度对低屈强比铁路用Q345NQR2钢组织和性能的影响，在中厚板生产线上开发出低屈强比铁路车辆用Q345NQR2钢板，但文中未涉及10.0～14.0mm厚规格钢带产品生产性能工艺控制参数。
总之，上述文献所涉及的Q345NQR2铁路车厢用钢生产制备方法未能明确对10.0～14.0mm厚规格钢带进行研究说明、也未对此规格产品低温冲击性能偏低技术问题进行研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种10.0～14.0mm厚耐低温高韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带，通过合理的成分搭配及优化轧制工艺，生产出厚度10.0～14.0mm规格耐低温韧性铁路车厢用热轧钢带。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种10.0～14.0mm厚耐低温高韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带，其化学成分按重量百分比计为C：0.03～0.12％，Si：0.25～0.70％，Mn：0.20～0.50％，P：0.06～0.12％，S:0.001～0.020％，Alt：0.020～0.050％，Ni：0.15～0.65％，Ti：0.015～0.055％，Cr：0.30～1.25％，Cu：0.25～0.50％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，其化学成分按重量百分比计为，C：0.07～0.09％，Si：0.30～0.40％，Mn：0.40～0.50％，P：0.08～0.10％，S：0.001～0.008％，Alt：0.035～0.040％，Ni：0.20～0.40％，Ti：0.020～0.035％，Cu：0.28～0.35％，Cr：0.50～0.55％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，所述铁路车厢用钢的金相组织为铁素体+珠光体，其中晶粒度≥11级。
一种10.0～14.0mm厚耐低温高韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带的制备方法，包括：铁水预处理、转炉复合吹炼、LF精炼、连铸坯加热、热连轧、层流冷却和卷取；所述热连轧工序包括加热炉、粗轧轧制、精轧轧制；
所述连铸坯加热步骤中，将连铸板坯加热到1150～1210℃，在炉时间控制在180～260min内；
所述粗轧轧制采用3+3模式2机架轧机粗轧，粗轧开轧温度为1100～1150℃；
所述精轧轧制采用7机架连续变凸度轧机精轧，所述精轧的开轧温度为940～980℃。
进一步的，所述精轧轧制的工序中：精轧开轧中间坯厚度为钢板成品厚度的4.5～5.5倍，精轧累压下率73％以上，终轧温度为850～890℃。
进一步的，所述层流冷却和卷取的步骤中，10～2824s后进行缓冷，采用隔一开一的弱冷冷却方式，所述冷却速度控制为25～45℃/s，所述卷取温度为620～690℃。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明以低碳锰钢为基础，复合添加铜、铬、镍、钛、磷等微合金元素，钢中加入铜、铬能提高钢的抗大气腐蚀能力，镍可改善钢的低温冲击韧性，钛可以通过细化晶粒来提高钢的强度和低温冲击韧性，同时可提高焊接性能。但是本发明人发现采用本发明提供的原料成分及质量配比，并结合控制轧制和控制冷却工艺，采用2250mm热轧生产线开发出10.0～14.0mm厚规格耐低温韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带，具有良好的成型性能、低温韧性和疲劳性能，成功应用于铁路车厢制造。
本发明通过合理的成分设计，显微组织为铁素体+珠光体，晶粒度约11级，具有高强度、良好的耐大气腐蚀性能和低温韧性等特点，适用于铁路车厢用结构钢。力学性能和工艺性能满足屈服强度345～480MPa，抗拉强度480～580MPa，延伸率A≥24％，冷弯d＝2a，-40℃冲击值≥27J的要求。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例的典型金相组织图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同方法。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的材料和步骤进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：本发明的10.0～14.0mm厚规格耐低温韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带制备。
将铁水进行脱硫预处理，转炉采用顶底复吹冶炼技术，转炉加入镍板、铜板，采用锰铁、硅铁、铬铁等合金进行脱氧合金化，调整成分满足出钢要求，转炉出钢温度≥1620℃。将转炉冶炼后钢水至LF精炼工序进行处理，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、磷铁等合金调整到目标成分。上钢前调整氩气流量使钢水处于软吹状态，喂入Si-Ca线进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min，防止钢液裸露。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度为25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1200℃，加热时间为210min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2粗轧机，7架CVC精轧机。粗轧开轧温度1130℃，精轧开轧温度970℃，粗轧首道次压下量25.0mm，中间坯厚度55.0mm，精轧终轧温度为870℃。层流冷却采用后段冷却，冷却速度25℃/s，卷取温度为640℃，成品厚度为12.0mm。该实施例制备得到的钢带的力学性能检测结果见表2。
实施例2：本发明的10.0～14.0mm厚规格耐低温韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带制备。
将铁水进行脱硫预处理，转炉采用顶底复吹冶炼技术，转炉加入镍板、铜板，采用锰铁、硅铁、铬铁等合金进行脱氧合金化，调整成分满足出钢要求，转炉出钢温度≥1620℃。将转炉冶炼后钢水至LF精炼工序进行处理，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、磷铁等合金调整到目标成分。上钢前调整氩气流量使钢水处于软吹状态，喂入Si-Ca线进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min，防止钢液裸露。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度为25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1200℃，加热时间为220min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2粗轧机，7架CVC精轧机。粗轧开轧温度1140℃，精轧开轧温度960℃，粗轧首道次压下量27.0mm，中间坯厚度50.0mm，精轧终轧温度为880℃。层流冷却采用后段冷却，冷却速度28℃/s，卷取温度为660℃，成品厚度为14.0mm。实施例制备得到的钢带的力学性能检测结果见表2。
实施例3：本发明的10.0～14.0mm规格耐低温韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带制备。
将铁水进行脱硫预处理，转炉采用顶底复吹冶炼技术，转炉加入镍板、铜板，采用锰铁、硅铁、铬铁等合金进行脱氧合金化，调整成分满足出钢要求，转炉出钢温度≥1620℃。将转炉冶炼后钢水至LF精炼工序进行处理，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、磷铁等合金调整到目标成分。上钢前调整氩气流量使钢水处于软吹状态，喂入Si-Ca线进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min，防止钢液裸露。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度为25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1180℃，加热时间为230min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2粗轧机，7架CVC精轧机。粗轧开轧温度1100℃，精轧开轧温度970℃，粗轧首道次压下量35.0mm，中间坯厚度45.0mm，精轧终轧温度为870℃。层流冷却采用后段冷却，冷却速度20℃/s，卷取温度为640℃，成品厚度为10.0mm。
图1为本实施例制备的钢带的典型显微组织图，由该图可知，显微组织为铁素体和少量珠光体，晶粒度约12级。该实施例制备得到的钢带的力学性能检测结果见表2。
实施例4：本发明的10.0～14.0mm规格耐低温韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带制备。
将铁水进行脱硫预处理，转炉采用顶底复吹冶炼技术，转炉加入镍板、铜板，采用锰铁、硅铁、铬铁等合金进行脱氧合金化，调整成分满足出钢要求，转炉出钢温度≥1620℃。将转炉冶炼后钢水至LF精炼工序进行处理，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、磷铁等合金调整到目标成分。上钢前调整氩气流量使钢水处于软吹状态，喂入Si-Ca线进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min，防止钢液裸露。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度为25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1210℃，加热时间为200min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2粗轧机，7架CVC精轧机。粗轧开轧温度1120℃，精轧开轧温度950℃，粗轧首道次压下量30.0mm，中间坯厚度48.0mm，精轧终轧温度为880℃。层流冷却采用前后冷却，冷却速度25℃/s，卷取温度为670℃，成品厚度为12.0mm。实施例制备得到的钢带的力学性能检测结果见表2。
表1本发明实施例1-4的化学成分(wt％)
实施例 C Si Mn P S Alt Cu Ti Ni Cr
1 0.09 0.35 0.45 0.09 0.003 0.037 0.32 0.023 0.25 0.50
2 0.08 0.38 0.46 0.095 0.002 0.040 0.32 0.028 0.27 0.51
3 0.08 0.37 0.48 0.093 0.002 0.038 0.33 0.025 0.30 0.50
4 0.09 0.38 0.45 0.097 0.003 0.042 0.31 0.027 0.29 0.520
表2本发明实施例1-5制备得到的钢带的力学性能检测结果
Figure BDA0002592085030000071
由表2数据可知，本发明提供的一种10.0～14.0mm厚耐低温高韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带及生产制备方法，力学性能和工艺性能满足屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥480MPa，延伸率A≥18％，冷弯d＝2a，-40℃纵向冲击功KV2≥27J。
从上述实施例结果可知，本发明的铁路车厢用热轧钢带具有优良的力学性能，尤其是其低温韧性，同时具有良好的焊接性能。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种10.0～14.0mm厚耐低温高韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带，其特征在于：其化学成分按重量百分比计为C：0.03～0.12％，Si：0.25～0.70％，Mn：0.20～0.50％，P：0.06～0.12％，S:0.001～0.020％，Alt：0.020～0.050％，Ni：0.15～0.65％，Ti：0.015～0.055％，Cr：0.30～1.25％，Cu：0.25～0.50％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的10.0～14.0mm厚耐低温高韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带，其特征在于：其化学成分按重量百分比计为，C：0.07～0.09％，Si：0.30～0.40％，Mn：0.40～0.50％，P：0.08～0.10％，S：0.001～0.008％，Alt：0.035～0.040％，Ni：0.20～0.40％，Ti：0.020～0.035％，Cu：0.28～0.35％，Cr：0.50～0.55％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的10.0～14.0mm厚耐低温高韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带，其特征在于：所述铁路车厢用钢的金相组织为铁素体+珠光体，其中晶粒度≥11级。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的10.0～14.0mm厚耐低温高韧性Q345NQR2铁路车厢用热轧钢带的制备方法，其特征在于：包括：铁水预处理、转炉复合吹炼、LF精炼、连铸坯加热、热连轧、层流冷却和卷取；所述热连轧工序包括加热炉、粗轧轧制、精轧轧制；
所述连铸坯加热步骤中，将连铸板坯加热到1150～1210℃，在炉时间控制在180～260min内；
所述粗轧轧制采用3+3模式2机架轧机粗轧，粗轧开轧温度为1100～1150℃；
所述精轧轧制采用7机架连续变凸度轧机精轧，所述精轧的开轧温度为940～980℃。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述精轧轧制的工序中：精轧开轧中间坯厚度为钢板成品厚度的4.5～5.5倍，精轧累压下率73％以上，终轧温度为850～890℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述层流冷却和卷取的步骤中，10～2824s后进行缓冷，采用隔一开一的弱冷冷却方式，所述冷却速度控制为25～45℃/s，所述卷取温度为620～690℃。
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