CN115976396B

CN115976396B - 一种高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带q550nqr1及其生产方法

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Publication number: CN115976396B
Application number: CN202211739891.3A
Authority: CN
Inventors: 薛越; 贾瑞杰; 高军; 孙长玉; 刘政锋; 岳祎楠; 杨才华; 张文博; 王凤博
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2022-12-30
Filing date: 2022-12-30
Publication date: 2024-04-30
Anticipated expiration: 2042-12-30
Also published as: CN115976396A

Abstract

本发明公开一种高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1及其生产方法，其中提供的高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1的化学成分按质量百分比计为：C：0.05‑0.07％、Si：0.25‑0.35％、Mn：0.75‑0.80％、P≤0.020％、S≤0.009％、Als：0.20‑0.32％、Cr：0.50‑0.55％、Cu：0.35‑0.50％、Ni：0.20‑0.35％、Ti：0.55‑0.70％、O≤0.0040％、N≤0.0045％；其余为铁和不可避免杂质，提供的生产方法采用CSP生产线工艺，可获得一种兼具有高强度和优良的耐腐蚀性能的集装箱用热轧钢带Q550NQR1。

Description

一种高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1及其生产方法

技术领域

本发明属于CSP生产线热轧钢带技术领域，具体涉及一种高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1及其生产方法，尤其涉及一种高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1的低成本生产方法，以及由此获得的高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带。

背景技术

Q550NQR1是耐大气腐蚀集装箱热轧钢带，广泛应用于铁路车辆、电缆线槽和集装箱等行业，我国目前正逐步推广应用550-750MPa级的高强度钢板。其中铁路用集装箱由于其特殊的用途，用户对其强度和耐大气腐蚀性能均提出更高要求。

专利文献CN107557678A(以下称文献1)公开一种低成本550MPa级热轧集装箱用耐候钢的制造方法，其在碳锰结构钢成分的基础上，通过添加适量的微合金元素Ti和耐腐蚀元素Cr、Ni、Cu，采用常规控冷控轧(常规轧机)工艺生产获得一种低成本550MPa级热轧集装箱用耐候钢，并具有良好的耐腐蚀性能。然而该文献1采用常规控冷控轧工艺的生产流程较长，不利于其耐候钢生产效率的提高。

专利文献CN109338212A(以下称文献2)公开一种采用短流程生产的屈服强度≥550MPa薄规格耐候钢及方法，其采用碳锰结构钢成分，并结合特定的短流程生产工艺，能够生产获得一种屈服强度≥550MPa的薄规格耐候钢。然而该文献2在C-Mn钢的基础上添加了Nb贵重金属元素，因此生产成本较高，且未公开其薄规格耐候钢的耐腐蚀性能。

专利文献CN111850396A(以下称文献3)公开一种经济型集装箱用贝氏体耐候钢及用CSP线生产方法，其成分设计中不含Ni，并利用CSP生产线工艺，获得一种耐腐蚀性能良好的集装箱用贝氏体耐候钢，其耐腐蚀性能相对于现有技术提高不低于13％。然而该文献3生产获得的耐候钢的强度较低，屈服强度最大不超过400MPa，抗拉强度最大不超过540MPa，因此不利于集装箱用钢板的轻量化生产，不能节约运输成本。

发明内容

针对现有技术中存在的一个或多个问题，本发明提供一种高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1的生产方法，其中所述高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1的化学成分按照质量百分比计为：C：0.05-0.07％、Si：0.25-0.35％、Mn：0.75-0.80％、P≤0.020％、S≤0.009％、Als：0.20-0.32％、Cr：0.50-0.55％、Cu：0.35-0.50％、Ni：0.20-0.35％、Ti：0.55-0.70％、O≤0.0040％、N≤0.0045％；其余为铁和不可避免杂质；所述生产方法包括以下工艺步骤：KR脱硫→转炉→LF炉→CSP连铸→加热炉→CSP轧机→层流冷却→卷取；

在所述KR脱硫工艺中，控制精炼就位S含量小于0.013％；

在所述转炉工艺中，转炉出钢温度1630-1650℃，采用单渣工艺冶炼，采用低碳锰铁和微碳铝铁合金脱氧合金化，转炉渣层厚度小于40mm；冶炼时间40-45分钟，出钢时间大于5分钟；

在所述LF炉工艺中，白灰加入量8-10kg/t钢；精炼软吹时间5-10分钟，钢水过热度22-28℃；精炼过程脱氧铝一次性加入，保证夹杂物上浮时间充分；

在所述CSP连铸工艺中，采用耐候钢专用保护渣，中包温度1550-1560℃，除尾坯外入炉温度为990-1000℃，拉速平均4.0-4.1m/min；

在所述加热炉工艺中，严格控制加热炉炉内气氛为还原性气氛，以及加热段升温速度，控制到12-15℃/min，出炉温度控制在1080-1100℃之间，减少铜在晶界及铸坯表面富集；

在所述CSP轧机工艺中，连轧机F1轧制压下量≥50％、F2轧制压下量≥45％，终轧温度设定为880-890℃；

在所述层流冷却工艺中，采用前集中层流冷却，冷却水温度24-28℃；

在所述卷取工艺中，卷取温度在570-590℃之间。

在一些实施方式中，在所述CSP连铸工艺中，所述耐候钢专用保护渣按照质量百分比包括：SiO₂ 31.06％、CaO 32.85％、Al₂O₃ 4.88％、Na₂O 8.48％、K₂O 0.28％；所述耐候钢专用保护渣的密度为0.75g/ml，熔点为1101℃，粘度为1.49Poise。

本发明另一方面提供一种高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1，其由上述的生产方法获得，其力学性能满足：屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥620MPa，延伸率A≥18％。

在一些实施方式中，所述高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1的组织类型为铁素体+珠光体，晶粒度11～12级，A类、B类、DS类夹杂物分别为0.5级、0.5级、1.0级。

在一些实施方式中，所述高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1的厚度为2-6mm。

基于以上技术方案提供的高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1的生产方法采用优化设计的C-Mn-Ti-Cu-Cr-Ni微合金，并通过微合金化、钢制洁净化、组织单一化，以及采用CSP生产线工艺(具有大压下和短流程优点)，可高效获得一种兼具有高强度和优良的耐腐蚀性能(例如耐大气腐蚀性能)的集装箱用热轧钢带Q550NQR1。实施例结果表明，本发明生产的高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1的组织类型为铁素体+珠光体，晶粒均匀细小，晶粒度11～12级，A类、B类、DS类夹杂物分别为0.5级、0.5级、1.0级，因此钢质纯净，力学性能满足：屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥620MPa，延伸率A≥18％，并且具有相对更低的腐蚀率，比现有的集装箱钢(SPA-H)的腐蚀率要低至少15个百分点。因此，本发明提供的集装箱用热轧钢带Q550NQR1兼具有高强度和优良的耐腐蚀性能特点，且通过采用CSP生产线工艺，能够缩短工艺流程，提高生产效率，并且在成分设计中不含有贵金属元素，因此生产成本较低。

附图说明

图1为实施例1-4生产的集装箱用热轧钢带Q550NQR1的显微组织照片，其中(a)-(d)分别指示实施例1-4生产的不同厚度的集装箱用热轧钢带Q550NQR1。

具体实施方式

本发明旨在提供一种兼具有高强度和优良的耐腐蚀性能的集装箱用热轧钢带Q550NQR1，并提供了该钢带的生产方法。

以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例旨在有助于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。

实施例1：

(1)本钢钟生产组织时，采用自产废钢+脱硫铁水，精炼就位S含量小于0.013％，为精炼快速脱硫至要求值创造了条件。

(2)随后进行转炉冶炼，转炉出钢温度控制为1630-1650℃，采用单渣工艺冶炼，采用低碳锰铁和微碳铝铁合金脱氧合金化，转炉渣层厚度小于40mm。冶炼时间40-45分钟，出钢时间大于5分钟，为了使生产时序稳定，此钢生产时铜板和镍板合金在转炉加入。目前由于仓储原料铜板单重大，Cu含量成分控制要求窄，生产时采用铜板搭配废旧氧枪铜头进行。

(3)精炼处理过程白灰加入量8-10kg/t钢，精炼软吹时间5-10分钟，钢水过热度22-28℃。精炼过程脱氧铝一次性加入，保证夹杂物上浮时间充分。得到的钢水的化学成分及其含量为：C：0.06％、Si：0.28％、Mn：0.75％、P：0.018％、S：0.006％、Als：0.24％、Cr：0.52％、Cu：0.38％、Ni：0.24％、Ti：0.58％、O：0.0038％、N：0.0044％；余量为Fe和不可避免的杂质。

(4)连铸浇注时，采用耐候钢专用保护渣，其中包含：SiO₂ 31.06％、CaO 32.85％、Al₂O₃4.88％、Na₂O 8.48％、K₂O 0.28％；密度0.75g/ml，熔点1101℃，粘度1.49Poise，中包温度1550-1560℃，除尾坯外入炉温度达到试制方案要求(990-1000℃)，中包成分命中试制标准要求，拉速平均4.0-4.1m/min。

(5)严格控制加热炉炉内气氛为还原性气氛，以及加热段升温速度，控制到12-15℃/min，出炉温度应控制在1080-1100℃之间(具体出炉温度如下表1所示)，减少铜在晶界及铸坯表面富集。

(6)为了板形性能均匀，细化奥氏体晶粒，避免出现混晶，连轧机F1轧制压下量≥50％、F2轧制压下量≥45％，终轧温度设定为880-890℃，冷却采用前集中层流冷却，冷却水温度24-28℃，卷取温度在570-590℃之间，具体轧制和冷却工艺参数如下表1所示。

最终轧制成厚度为5.5mm的钢板，其显微组织照片如图1中(a)所示，力学性能检测结果见下表2，耐大气腐蚀性能检测结果见下表3。其中采用周期浸润试验测量试样的耐腐蚀性能，实验在Fl-65型干湿周期浸润腐蚀试验机内进行，并采用TB/T 2375-1993标准。具体试验条件参照上述文献3，其中还以现有技术中的集装箱钢SPA-H(厚度5.5mm)作为对照。

实施例2-4

实施例2-4按照实施例1的操作生产集装箱用热轧钢带Q550NQR1，不同之处在于：连铸用的钢水的化学成分含量不同、轧制和冷却等工艺参数不同(具体见下表1)、以及轧制获得的钢带的厚度不同，具体地：

实施例2的钢水的化学成分含量为：C：0.07％、Si：0.28％、Mn：0.77％、P：0.013％、S：0.004％、Als：0.26％、Cr：0.51％、Cu：0.41％、Ni：0.28％、Ti：0.60％、O：0.0032％、N：0.0045％；余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为4.5mm的钢板，其显微组织照片如图1中(b)所示，力学性能见下表2，耐腐蚀性能见下表3。

实施例3的钢水的化学成分含量为：C：0.07％、Si：0.27％、Mn：0.80％、P：0.014％、S：0.006％、Als：0.25％、Cr：0.55％、Cu：0.40％、Ni：0.25％、Ti：0.61％、O：0.0032％、N：0.0037％；余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为3.5mm的钢板，其显微组织照片如图1中(c)所示，力学性能见下表2，耐腐蚀性能见下表3。

实施例4的钢水的化学成分含量为：C：0.06％、Si：0.29％、Mn：0.76％、P：0.015％、S：0.005％、Als：0.28％、Cr：0.50％、Cu：0.38％、Ni：0.29％、Ti：0.59％、O：0.0035％、N：0.0041％；余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为2.3mm的钢板，其显微组织照片如图1中(d)所示，力学性能见下表2，耐腐蚀性能见下表3。

对比例1-2

对比例1-2按照实施例1的操作生产集装箱用热轧钢带，不同之处在于：连铸用的钢水的化学成分含量不同，具体地：

对比例1的钢水的化学成分含量为：C：0.06％、Si：0.25％、Mn：0.60％、P：0.013％、S：0.004％、Als：0.30％、Cr：0.40％、Cu：0.25％、Ni：0.085％、Ti：0.075％、O：0.0035％、N：0.0050％；余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为5.5mm的钢板，其力学性能见下表2，耐腐蚀性能见下表3。

对比例2的钢水的化学成分含量为：C：0.06％、Si：0.25％、Mn：0.85％、P：0.015％、S：0.004％、Als：0.030％、Cr：0.55％、Cu：0.40％、Ni：0.40％、Ti：0.07％、O：0.004％、N：0.0050％；余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为5.5mm的钢板，其力学性能见下表2，耐腐蚀性能见下表3。

表1：轧制和冷却工艺参数

表2：各实施例和对比例生产的钢带的力学性能

表3：各实施例和对比例生产的钢带的耐腐蚀性能

由上表1-3可知，实施例1-4生产的集装箱用热轧钢带Q550NQR1均具有较高的强度，满足屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥600MPa，延伸率A≥18.0％，且均具有优良的耐腐蚀性能，在周期浸润试验中72h的腐蚀失重率均在1.50g/m²/h以下，显著低于现有技术中的集装箱钢SPA-H在相同时间内的腐蚀失重率(2.25g/m²/h)。相比之下，对比例1的化学成分不在本发明所要求的范围之内，按照本发明的工艺生产获得的钢带的强度较低，其屈服强度不能满足标准，并且耐腐蚀性能也较差，在周期浸润试验中72h的腐蚀失重率高达1.92g/m²/h。对比例2的化学成分也不在本发明所要求的范围之内，按照本发明的工艺生产获得的钢带的强度满足标准要求，但其耐腐蚀性能较差，在周期浸润试验中72h的腐蚀失重率为1.65g/m²/h。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，这些均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1的生产方法，其中所述高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1的化学成分按照质量百分比计为：C：0.05-0.07％、Si：0.25-0.35％、Mn：0.75-0.80％、P≤0.020％、S≤0.009％、Als：0.20-0.32％、Cr：0.50-0.55％、Cu：0.35-0.50％、Ni：0.20-0.35％、Ti：0.55-0.70％、O≤0.0040％、N≤0.0045％；其余为铁和不可避免杂质；所述生产方法包括以下工艺步骤：KR脱硫→转炉→LF炉→CSP连铸→加热炉→CSP轧机→层流冷却→卷取；

在所述KR脱硫工艺中，控制精炼就位S含量小于0.013％；

在所述卷取工艺中，卷取温度在570-590℃之间；

所述高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1的厚度为2-6mm，且其力学性能满足：屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥620MPa，延伸率A≥18％，且所述高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1在采用TB/T 2375-1993标准并在Fl-65型干湿周期浸润腐蚀试验机内进行的周期浸润试验中72h的腐蚀失重率为1.50g/m²/h以下。

2.根据权利要求1所述的生产方法，在所述CSP连铸工艺中，所述耐候钢专用保护渣按照质量百分比包括：SiO₂ 31.06％、CaO 32.85％、Al₂O₃ 4.88％、Na₂O 8.48％、K₂O 0.28％；所述耐候钢专用保护渣的密度为0.75g/ml，熔点为1101℃，粘度为1.49Poise。

3.一种高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1，其由权利要求1或2的生产方法获得。

4.根据权利要求3所述的高强度耐腐蚀集装箱用热轧钢带Q550NQR1，其组织类型为铁素体+珠光体，晶粒度11～12级，A类、B类、DS类夹杂物分别为0.5级、0.5级、1.0级。