CN112063920B - 薄规格集装箱板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了提供一种薄规格集装箱板，以质量百分数计，薄规格集装箱板钢包括：C：0.05％～0.065％，Si：0.20％～0.4％，Mn：0.30％～0.45％，P：0.07％～0.12％，Cr：0.3～0.5％，Ti：0.03～0.05％，S：≤0.006％，Cu：0.20％～0.35％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。上述薄规格集装箱板，组成元素及相应的含量合理，各组成元素相互配合。组成元素中不包含Ni元素，控制P和Cu的含量，即弥补降Ni后薄规格集装箱板的强度、耐候性的损失，同时抑制铜脆缺陷的发生。上述薄规格集装箱板未采用成本较高的Ni元素，因而降低了成本，同时，兼具较好的力学性能和耐候性能。
Description
技术领域
本申请涉及集装箱板技术领域，更具体地说，涉及一种薄规格集装箱板及其制备方法。
背景技术
集装箱板作为热轧商品卷中一大产品，年需求量约数百万吨，其显著特点是规格薄、强度高和耐候性高，其常用最薄规格厚度为1.6mm，约占各规格需求比例的16％，并要求抗拉强度大于490MPa，与普碳钢Q235B比较，72h周期浸润腐蚀的相对腐蚀速率小于60％。为保证钢材耐候性能，加入了大量昂贵Cu、Ni耐蚀合金元素，也显著增加其合金成本。因此，利用薄板坯连铸连轧开展薄规格集装箱板生产工艺技术研究，实现其经济、稳定地大批量生产具有非常重要的意义。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种薄规格集装箱板及其制备方法，以解决现有技术中薄规格集装箱板加入大量昂贵Cu、Ni耐蚀合金元素，成本较高的技术问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种薄规格集装箱板，以质量百分数计，薄规格集装箱板钢包括：C：0.05％～0.065％，Si：0.20％～0.4％，Mn：0.30％～0.45％，P：0.07％～0.12％，Cr：0.3～0.5％，Ti：0.03～0.05％，S：≤0.006％，Cu：0.20％～0.35％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
可选地，以质量百分数计，薄规格集装箱板钢包括：C：0.05％～0.065％，Si：0.20％～0.4％，Mn：0.30％～0.45％，P：0.07％～0.12％，Cr：0.3～0.5％，Ti：0.03～0.05％，S：≤0.006％，Cu：0.20％～0.35％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
本申请还提供了一种薄规格集装箱板的制备方法，包括以下步骤：
将组成上述的钢坯进行加热，均热炉或加热炉前4区炉温控制在1200～1300℃，钢坯的出炉温度为1120～1160℃，且在炉时间在40min以内；
将加热后的钢坯进行连轧得到钢板，卷曲得到钢卷；连轧的初轧温度为1120～1160℃，终轧温度为820～920℃。
可选地，钢板在560～660℃的条件下卷取成钢卷。
可选地，终轧后的钢板以10～25℃/s层流冷却方式冷却到560～660℃。
可选地，钢坯加热和钢坯连轧之间还包括：
将加热后的钢坯进行除鳞，除鳞压力不小于200bar。
可选地，连轧采用7机架连轧，轧制后的钢板的厚度为1.2～4.0mm。
可选地，钢坯的制备方法包括：将高炉铁水依次进行脱硫预处理、转炉冶炼、吹氩及加钙处理，连铸后得到组成如权利要求1的钢坯，连铸保护渣采用集装箱板专用的保护渣，保护渣碱度为0.95～1.05，粘度为1.9-2.2泊。
可选地，连铸的拉速为4.2～5m/min，钢坯的厚度为55～70mm。
可选地，连铸的温度控制在920～1020℃。
本申请实施例提供的薄规格集装箱板，组成元素及相应的含量合理，各组成元素相互配合。组成元素中不包含Ni元素，控制P和Cu的含量，即弥补降Ni后薄规格集装箱板的强度、耐候性的损失，同时抑制铜脆缺陷的发生。上述薄规格集装箱板未采用成本较高的Ni元素，Cu含量相对较少，因而降低了成本，同时兼具较好的力学性能和耐候性能。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供一种薄规格集装箱板，以质量百分数计，薄规格集装箱板钢包括：C：0.05％～0.065％，Si：0.20％～0.4％，Mn：0.30％～0.45％，P：0.07％～0.12％，Cr：0.3～0.5％，Ti：0.03～0.05％，S：≤0.006％，Cu：0.20％～0.35％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
薄规格集装箱板是指厚度为1.2～4.0mm的集装箱板。薄规格集装箱板中化学元素的添加原理如下。
C：C含量不同对钢板在冷却过程的相变有着重要的影响：C含量较高的钢种，在同样的冷却条件下，冷却过程中容易形成贝氏体或马氏体等强度较高的组织，可以显著提高钢材的强度；但C含量太高，则会形成较脆的组织，降低钢板的低温冲击韧性，另一方面，C含量太低，容易形成铁素体等强度较低的组织。适量的C与Ti形成稳定的TiC纳米级析出物，可产生强烈的沉淀强化作用和细晶强化的作用，大幅度提高钢板强度；另外当C含量大于0.065％时，容易进入包晶钢范围，引起连铸过程的漏钢。综合考虑，为达到屈服强度355Mpa以上及综合其他力学性能和加工性能等方面的考虑，本发明将C含量控制在0.05～0.065wt％范围内。
Si:Si元素固溶在钢中，提高钢板的强度。Si含量过高，会抑制渗碳体的形成，同时较高的Si含量会恶化钢板的焊接性能。因此，本发明中的Si含量控制为0.20～0.40wt％。
Mn:Mn是弱碳化物形成元素，通常固溶在钢中，起到固溶强化的效果。采用控轧控冷方式生产的高强度钢板，Mn元素通过跨越扩散界面耗散自由能，抑制片状相端面的扩散控制长大，形成细化的片层状贝氏体板条，从而提高钢板的强度和韧性等综合性能。Mn含量过高会导致板坯开裂倾向加大，容易在板坯生产过程中形成纵裂等缺陷，而Mn含量较低则对强度的贡献较小，因此须添加C元素或者其它贵重合金元素以保证钢板的强度。添加C元素会恶化钢板的焊接性能，添加其它贵重元素会提高钢板成本。因此，本发明中加入0.30～0.45wt％Mn元素，使钢板具有良好的强韧性。
Ti：Ti与N在高温时形成TiN，板坯加热奥氏体化时，TiN会抑制奥氏体晶粒长大。热轧过程中，Ti与C在较低温度区间形成纳米级的TiC，细小的TiC颗粒具有显著的沉淀强化和细晶强化作用，有利于提高钢板的强度和低温冲击性能。但当Ti含量过高，一方面则会形成粗大的方形TiN析出，钢板在受力时应力会集中在TiN颗粒附近，成为微裂纹的形核长大源，降低钢板的疲劳性能。另一方面由于TiC固溶度积较小而导致(连铸)钢坯加热过程中Ti难以固溶，起不到相应的作用。综合以上，本发明中的Ti含量控制在0.03～0.05wt％范围内。
Cu、P、Cr:对耐候性指数影响最大的是P和Cu元素，其次是Cr、Ni和Si元素。Cu、P、Cr、Ni和Si元素含量每增加0.03％，耐候性指数分别增加0.165、0.488、0.036、0.033和0.030。P和Cu元素对耐候性指数的贡献比Cr、Ni和Si元素高一个数量级，Cr、Ni和Si对耐候性指数的影响基本相同。在P、Cu、Cr、Ni和Si五大元素中，Ni元素最为昂贵。因此本设计中采用不加Ni的合金成分设计。为弥补降Ni后的强度、耐候性和表面质量损失，适当提高钢中P元素含量，控制在0.07％～0.12％；同时将Cu控制在0.20％～0.35％，Cu的含量按照耐候性指数的下限值设计，尽量减少Cu的含量。Cr控制在0.30％～0.50％。与低硅、低磷钢比较，0.08％～0.12％P能显著抑制铜脆缺陷的发生。
本申请实施例提供的薄规格集装箱板比现有集装箱板合金成本降低100～200元/吨；力学性能稳定，屈服强度为355MPa～450MPa,抗拉强度为490MPa～570MPa,延伸率大于22％；耐候性能良好，与Q235B比较，其相对腐蚀速率在40％以下。
本申请实施例提供的薄规格集装箱板，组成元素及相应的含量合理，各组成元素相互配合。组成元素中不包含Ni元素，控制P和Cu的含量，即弥补降Ni后薄规格集装箱板的强度、耐候性的损失，同时抑制铜脆缺陷的发生。上述薄规格集装箱板未采用成本较高的Ni元素，Cu含量相对较少，因而降低了成本，同时兼具较好的力学性能和耐候性能。
可选地，以质量百分数计，薄规格集装箱板钢包括：C：0.055％～0.065％，Si：0.30％～0.4％，Mn：0.30％～0.40％，P：0.08％～0.10％，Cr：0.32～0.4％，Ti：0.03～0.04％，S：≤0.006％，Cu：0.26％～0.30％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。该条件的薄规格集装箱板钢组成元素及相应的含量更为合理，产品力学性能和耐候性能进一步提升。
本申请还提供了一种薄规格集装箱板的制备方法，包括以下步骤：
将组成上述的钢坯进行加热，均热炉或加热炉前4区炉温控制在1200～1300℃，钢坯的出炉温度为1120～1160℃，且在炉时间在40min以内；
将加热后的钢坯进行连轧得到钢板，卷曲得到钢卷；连轧的初轧温度为1120～1160℃，终轧温度为820～920℃。
钢坯可采用多种方法制备得到，如对高炉铁水进行脱硫预处理，经脱硫预处理的高炉铁水兑入氧气顶底复合吹炼转炉(如100t级)冶炼，冶炼钢水经吹氩及加钙处理后，钢水化学成分(即合格钢水中各冶金元素的质量百分含量)相同于成品材的化学成分，钢水经LF+钙处理后的钢水送连铸机连铸成所需断面尺寸的钢坯。因此钢坯的具体制备方法在此不作限制。
将连铸成的钢坯送入辊底式均热炉或加热炉中加热，均热炉或加热炉前4区炉温控制在1200～1300℃，实现钢坯的快速加热策略，特别是钢坯温度达到铜熔点1083℃时，快速避开Cu脆区。前4区采用高温是为了快速加热，后面3区的炉温相较于前4区的炉温低50℃左右，主要是为了温度均匀，并且若钢坯长时间处于1200～1300℃的高温下，Cu会向晶界富集，造成产品的表面质量缺陷。
相应的，钢坯出炉温度为1120～1160℃，钢坯在炉时间控制在40min以内，通过缩短在炉时间，减少铜在晶界和边部的富集。然后将加热后的钢坯进行连轧，轧机入口温度控制在1120～1160℃，连轧机组的终轧温度控制在820～920℃，轧制后的钢板后卷取成钢卷。
上述薄规格集装箱板的制备方法充分考虑了薄规格集装箱板的组成元素含有一定量的铜，从而制定相应加热策略和轧制制度。由于采用薄板坯连铸连轧，生产出的成品晶粒度尺寸比常规生产线要低1个级别以下，铁素体基体为主，晶粒度小于12级，使得薄规格集装箱板的力学性能优异，耐候性能良好。
可选地，钢板在560～660℃的条件下卷取成钢卷。卷取温度较高，其生产的板形优异，轧制成材率明显高于常规热轧线。
可选地，终轧后的钢板以10～25℃/s层流冷却方式冷却到560～660℃。冷却速度大于25℃/S会造成冷却板形的不均匀；冷却速度低于10℃/S会造成组织的粗大，引起性能的不合。
可选地，钢坯加热和钢坯连轧之间还包括：
将加热后的钢坯进行除鳞，除鳞压力不小于200bar。
钢坯加热还需要进行除鳞，钢坯加热后进入除鳞机去除板坯表面的氧化物，除鳞压力不小于200bar，以确保氧化物能去除干净。
可选地，连轧采用7机架连轧，轧制后的钢板的厚度为1.2～4.0mm。
精轧机组大部分都是采用7机架。机架太少的话提供不了足够的压下，不能实现超薄规格的生产；机架太多的话，一方面投资过大，另一方面轧制过程稳定性会降低。
可选地，钢坯的制备方法包括：将高炉铁水依次进行脱硫预处理、转炉冶炼、吹氩及加钙处理，连铸后得到组成如权利要求1的钢坯，连铸保护渣采用集装箱板专用的保护渣，保护渣碱度为0.95～1.05，粘度为1.9-2.2泊。
可选地，连铸的拉速为4.2～5m/min，钢坯的厚度为55～70mm。该拉速能保证铸坯入炉时具有比较高的温度，从而降低加热的能耗。55～70mm厚的钢坯厚度能保证达到最终的成品厚度。
可选地，连铸的温度控制在920～1020℃。该铸坯的温度一方面避开了1083℃的Cu脆区，又有很高的入炉温度。
以下结合具体实施例对本申请的具体方案进行介绍。
实施例1
将冶炼好的钢水(钢水的化学成分重量百分比为：C：0.05％，Si：0.25％，Mn：0.35％，P：0.08％，S：0.004％，Cu：0.26％，Cr:0.35％，Ti:0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质元素)，浇铸成70mm厚的板坯，连铸拉速4.4m/min，板坯入炉温度940℃将板坯送入隧道式加热炉进行加热；其中加热炉1-7区的温度分别为1250℃、1265℃、1260℃、1255℃、1230℃、1220℃、1205℃，板坯在炉时间29min；轧机入口温度1140℃，终轧出口温度910℃，卷取温度610℃，最后轧成厚度为1.6mm薄规格的集装箱板。钢板屈服强度446MPa，抗拉强度535MPa，延伸率25％，d＝a冷弯合格。
实施例2
将冶炼好的钢水(钢水的化学成分重量百分比为：C：0.06％，Si：0.29％，Mn：0.4％，P：0.09％，S：0.003％，Cu：0.29％，Cr:0.4％，Ti:0.032％，余量为Fe和不可避免的杂质元素)，浇铸成60mm厚的板坯，连铸拉速4.6m/min，板坯入炉温度960℃将板坯送入隧道式加热炉进行加热；其中加热炉1-7区的温度分别为1260℃、1265℃、1265℃、1250℃、1240℃、1220℃、1210℃，板坯在炉时间33min；轧机入口温度1155℃，终轧出口温度910℃，卷取温度610℃，最后轧成厚度为1.6mm薄规格的集装箱板。钢板屈服强度452MPa，抗拉强度546MPa，延伸率27％，d＝a冷弯合格。
实施例3
将冶炼好的钢水(钢水的化学成分重量百分比为：C：0.062％，Si：0.30％，Mn：0.33％，P：0.072％，S：0.003％，Cu：0.25％，Cr:0.33％，Ti:0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质元素)，浇铸成60mm厚的板坯，连铸拉速4.7m/min，板坯入炉温度950℃将板坯送入隧道式加热炉进行加热；其中加热炉1-7区的温度分别为1260℃、1265℃、1265℃、1250℃、1240℃、1220℃、1210℃，板坯在炉时间30min；轧机入口温度1135℃，终轧出口温度890℃，卷取温度600℃，最后轧成厚度为3.0mm薄规格的集装箱板。钢板屈服强度436MPa，抗拉强度513MPa，延伸率28％，d＝a冷弯合格。
实施例4
将冶炼好的钢水(钢水的化学成分重量百分比为：C：0.05％，Si：0.25％，Mn：0.35％，P：0.11％，S：0.004％，Cu：0.35％，Cr:0.35％，Ti:0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质元素)，浇铸成70mm厚的板坯，连铸拉速4.4m/min，板坯入炉温度940℃将板坯送入隧道式加热炉进行加热；其中加热炉1-7区的温度分别为1250℃、1265℃、1260℃、1255℃、1230℃、1220℃、1205℃，板坯在炉时间29min；轧机入口温度1140℃，终轧出口温度910℃，卷取温度610℃，最后轧成厚度为1.6mm薄规格的集装箱板。钢板屈服强度446MPa，抗拉强度535MPa，延伸率25％，d＝a冷弯合格。
依据TB/T2375-93《铁路用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法》对实施例1～4的薄规格的集装箱板进行2h周期浸润加速腐蚀试验。主要检验设备有F65型干湿周期浸润腐蚀试验机、天平、卡尺等。
具体实验条件如表1所示。
检测结果如表2所示。
如表2所示，与湖南华菱涟源钢铁有限公司CSP连铸连轧线生产的Q235B比较，实施例1～4薄规格集装箱板的72h周期浸润相对腐蚀速率分别为39.05％、37.14％、38.52％、36.72％，可见实施例1～4薄规格集装箱板的相对腐蚀速率均在40％以下，具有较好的耐候性能。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种薄规格集装箱板的制备方法，其特征在于，以质量百分数计，所述薄规格集装箱板包括如下组分：C：0.055％～0.065％，Si：0.30％～0.4％，Mn：0.30％～0.40％，P：0.08％～0.10％，Cr：0.32～0.4％，Ti：0.03～0.04％，S：≤0.006％，Cu：0.26％～0.30％，余量为Fe及其他不可避免的杂质，所述方法包括以下步骤：
将包含所述组分的钢坯进行加热，均热炉或加热炉前4区炉温控制在1200～1300℃，所述钢坯的出炉温度为1120～1160℃，且在炉时间在40min以内；
将加热后的钢坯进行连轧得到钢板，卷取 得到钢卷，所述连轧的初轧温度为1120～1160℃，终轧温度为820～920℃。
2.根据权利要求1所述的薄规格集装箱板的制备方法，其特征在于，所述钢板在560～660℃的条件下卷取成所述钢卷。
3.根据权利要求2所述的薄规格集装箱板的制备方法，其特征在于，所述终轧后的钢板以10～25℃/s层流冷却方式冷却到560～660℃。
4.根据权利要求1所述的薄规格集装箱板的制备方法，其特征在于，所述钢坯加热和所述钢坯连轧之间还包括：
将加热后的钢坯进行除鳞，所述除鳞压力不小于200bar。
5.根据权利要求1所述的薄规格集装箱板的制备方法，其特征在于，所述连轧采用7机架连轧，轧制后的所述钢板的厚度为1.2～4.0mm。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的薄规格集装箱板的制备方法，其特征在于，所述钢坯的制备方法包括：将高炉铁水依次进行脱硫预处理、转炉冶炼、吹氩及加钙处理，连铸后得到组成如权利要求1所述的钢坯，所述连铸保护渣采用集装箱板专用的保护渣，所述保护渣碱度为0.95～1.05，粘度为1.9-2.2泊。
7.根据权利要求6所述的薄规格集装箱板的制备方法，其特征在于，所述连铸的拉速为4.2～5m/min，所述钢坯的厚度为55～70mm。
8.根据权利要求6所述的薄规格集装箱板的制备方法，其特征在于，所述连铸坯的温度控制在920～1020℃。
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