CN101787487A

CN101787487A - 一种集装箱用韧性热轧钢带及其制造方法

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Publication number: CN101787487A
Application number: CN 201010101443
Authority: CN
Inventors: 辛建卿; 张怀富
Original assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: CN101787487B

Abstract

本发明涉及一种集装箱用韧性热轧钢带及其制造方法，热轧钢带化学成分的质量百分配比为：0＜C≤0.10，0.10≤Si≤0.30，0.90≤Mn≤1.50，0＜P≤0.020，0＜S≤0.008，0＜Ti≤0.050。其余为Fe和不可避免的杂质。钢带的制造方法的步骤为：A制备连铸坯是通过铁水预处理脱硫、顶底复合吹炼转炉冶炼、LF精炼和厚板坯连铸；B采用控制轧制和控制冷却工艺将连铸坯加工成热轧钢带，终轧温度810～910℃，快速水冷至450-650℃卷取，然后冷却到室温。用本集装箱用韧性热轧钢带制造方法加工的钢带，其成本较低，有害元素含量和和非金属夹杂物别较低，晶粒尺寸较小，具有较高的强韧性，综合力学性能优良。

Description

一种集装箱用韧性热轧钢带及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种集装箱用韧性热轧钢带及其制造方法。

背景技术

集装箱运输具有安全、迅速等优点，特别适合于运输附加值高、易碰撞的货物，因此，越来越多的散货运输改成了集装箱运输，集装箱运输量急剧上升，集装箱制造业得以迅速发展。钢材约占集装箱总重的90％，集装箱用钢材中有96％以上为热轧钢带。集装箱可能被运往世界各地，承载货物后的集装箱要在运输或贮存过程中长时间保持堆码状态，对成品集装箱承载能力的考核很严格，要确保其堆码、起吊、箱床等成箱强度试验合格。因此对集装箱用热轧钢带力学性能的要求较为严格，除应使其具有高强度和良好的塑性外，还要求其具有高的韧性。现有集装箱用热轧钢带在强度提高的同时，却存在韧性不高的现象，严重影响了安全使用。

发表于2008年第3期《钢铁研究》期刊的“集装箱用SM490YA钢的试验研究”(以下简称文献①)，提供了一种集装箱用SM490YA热轧钢带及其拉伸、冷弯和硬度等性能，但未提供低温冲击韧性，此外为了保证该钢带成品性能，需要在连铸时向结晶器中喂入昂贵的稀土丝，这不仅提高了钢带制造成本，而且在实际生产中很容易出现稀土夹杂、表面裂纹和水口结瘤等质量问题，导致成品力学和成型性能波动，并增加生产难度。

发明内容

为了克服现有集装箱用热轧钢带的上述不足，本发明提供了一种低成本而且韧性高的集装箱用韧性热轧钢带，同时提供这种钢带的制造方法。

本集装箱用韧性热轧钢带的化学成分的质量百分配比为：

0＜C≤0.10 Si 0.10～0.30 Mn 0.90～1.50 0＜P≤0.020

0＜S≤0.008 0＜Ti≤0.050。其余为Fe和不可避免的杂质。

一般宽度为1000～2130mm，厚度6.0～12.0mm。

本发明所述集装箱用韧性热轧钢带化学成分的限定理由如下。

提高钢的强度既简便又便宜的方法是提高C含量，然而，随着C含量的提高，钢的冲击韧性、焊接性能和成型性能却明显下降。为了使成品钢材具有良好的综合性能，尤其是高的低温冲击韧性，应尽可能降低C含量，故限定C含量不得高于0.10％。

通过提高钢中Mn含量来弥补因降低C含量导致的热轧钢带强度的下降。Mn在钢中可形成置换式固溶体，起到较强的固溶强化作用，使屈服强度和抗拉强度线性增加。此外，Mn是奥氏体形成元素，具有稳定奥氏体的作用，可降低奥氏体转变温度(Ar3)，提高铁素体形核率，降低晶粒长大速度，即具有细化晶粒的作用。但Mn含量提高可使钢的C当量(Ceq)增加，对焊接性能不利。为了综合改善强韧性并兼顾焊接和成型性能，应适当提高Mn含量。因此，将Mn含量限定在0.90-1.50％范围。

Si在铁素体中的固溶强化系数比Mn高，Si对提高强度非常有效，但却降低钢的冲击韧性和成型性能，采用Si合金化的幅度有限。为此，将Si含量限定在0.10-0.30％范围。

P对钢的冲击韧性、焊接性能和成型性能都是有害的。P在钢中易析出并形成Fe₃P，增加钢的脆性，特别是剧烈地降低钢的低温冲击韧性；P会恶化钢的焊接性能；此外P在γ铁和α铁中的扩散速度小，易形成偏析，从而对钢的成型性能造成不利影响。因本发明热轧钢带对焊接性能要求严格，因此将其P含量限制在0.020％以下。

S含量较高时可导致钢产生“热脆”缺陷，加入钢中的Mn可与S形成MnS塑性夹杂物，减轻S的有害影响。但在轧制过程中沿轧制方向延伸的MnS易使钢带形成带状组织，降低钢的横向冲击韧性和成型性能。S对钢的耐蚀性也十分有害，钢中的硫化物可成为锈蚀发源地，因此限定S含量不得高于0.008％。

在加热过程中溶解于奥氏体中的Ti的氮化物可有效阻止奥氏体晶粒张大，这对改善钢材的焊接性能可起到积极作用。在固溶强化、相变强化、位错强化、析出强化和细晶强化等诸多强化手段中，细晶强化是同时提高材料强度和韧性的唯一方法，是钢铁材料极为重要的强化方式，而加入Ti等微合金化元素则是使这一机制充分发挥作用的重要手段。相变后在铁素体基体上析出的更细小弥散的Ti的碳化物、氮化物或碳、氮化合物则起到了析出强化作用。为使Ti元素有效发挥上述作用，限定Ti含量不高于0.050％。

本集装箱用韧性热轧钢带及其制造方法包括下述依次的步骤：

A制备连铸坯

通过铁水预处理脱硫、顶底复合吹炼转炉冶炼、LF精炼和板坯连铸，获得的连铸坯的化学成分的质量百分配比为：

0＜C≤0.10 Si 0.10～0.30 Mn 0.90～1.50 0＜P≤0.020

0＜S≤0.008 0＜Ti≤0.050。其余为Fe和不可避免的杂质。

B采用控制轧制和控制冷却工艺将连铸坯加工成热轧钢带

连铸坯在步进式加热炉中加热，加热温度不低于1200℃，保温时间不短于2.5小时，使奥氏体均匀化；连铸坯经过粗轧和精轧两个阶段的热加工，生产出厚度范围为4.5～12.0mm的成品热轧钢带，热轧钢带终轧温度810～910℃，以实现奥氏体轧制。热轧钢带终轧后快速水冷至450～650℃卷取，以获得细小均匀的铁素体晶粒和弥散的析出物，然后再在空气中冷却到室温。

本集装箱用韧性热轧钢带及其制造方法，在于通过化学成分和控制轧制和控制冷却工艺制度的合理匹配，生产出一种不含有昂贵稀土元素的低成本高强韧集装箱用热轧钢带，其有害元素含量和非金属夹杂物别较低，晶粒尺寸较小，具有优良的综合力学性能。

本发明热轧钢带与文献①化学成分、力学性能、成型性能等的对比见表1。

表1

由表1可以看出，文献①中的C≤0.20，Si：0.10-0.45，Mn：1.0-1.5，P≤0.025，S≤0.015，并含有微量稀土元素，本发明热轧钢带中的C≤0.10，Si：0.10-0.30，Mn：0.90-1.50，P≤0.020，S≤0.008，含有微量Ti元素，本发明热轧钢带中的C含量和P、S杂质元素含量较低，并不含有贵重稀土元素，成本较低。文献①中的屈服强度为430-460MPa，抗拉强度为530-550MPa，本发明热轧钢带的屈服强度为440-475MPa，抗拉强度为545-580MPa，本发明热轧钢带具有较高的强度。文献①中的延伸率为28.5-32.5％，本发明热轧钢带的延伸率为28.5-33.5％，本发明热轧钢带的塑性略高。文献①和本发明热轧钢带中试样宽度为b＝20-100mm时180°d＝0冷弯试验完好，这说明本发明热轧钢带具有较好的成型性能。文献①未提供其产品冲击韧性，本发明热轧钢带-40℃夏比冲击功为249-286J，具有较高的低温冲击韧性。文献①未提供其产品非金属夹杂物级别，本发明热轧钢带非金属夹杂物级别为0级或0.5级，钢质较为纯净。文献①未提供其产品晶粒度，本发明热轧钢带晶粒度为11级或12级，晶粒尺寸较小。总之，本发明热轧钢带有害元素含量和非金属夹杂物别较低，强韧性较高，具有优良的综合力学性能，可有效保障集装箱的安全使用。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本集装箱用韧性热轧钢带及其制造方法的具体实施方式，但本集装箱用韧性热轧钢带及其制造方法的具体实施方式不局限于下述实施例。

下述实施例的生产条件为铁水预处理设施，180吨顶底复合吹炼转炉，LF精炼装置，板坯连铸机，半连续式热轧钢带生产线。

集装箱用热轧钢带化学分析方法为GB/T 223，取样方法GB/T 20066。

集装箱用热轧钢带拉伸性能检验方法GB/T 228，取样方法GB/T 2975。

集装箱用热轧钢带冷弯性能检验方法GB/T 232，取样方法GB/T 2975。

集装箱用热轧钢带冲击韧性检验方法GB/T 229，取样方法GB/T 2975。

集装箱用热轧钢带非金属夹杂物评定标准GB/T 10561。

集装箱用热轧钢带晶粒度评定标准GB/T 6394。

钢带实施例一

本实施例集装箱用韧性热轧钢带厚度6.0mm，化学成分的质量百分配比为：

C：0.059 Si：0.18 Mn：1.19 P：0.008 S：0.004

Ti：0.022，其余为Fe和不可避免的杂质。

本实施例热轧钢带力学性能和成型性能检测结果见表2，非金属夹杂物和晶粒度评定结果见表3。

表2

表3

钢带实施例二

本实施例集装箱用韧性热轧钢带厚度8.0mm，化学成分的质量百分配比为：

C：0.073 Si：0.22 Mn：1.33 P：0.010 S：0.003

Ti：0.026，其余为Fe和不可避免的杂质。

钢带实施例三

本实施例集装箱用韧性热轧钢带厚度12.0mm，化学成分的质量百分配比为：

C：0.061 Si：0.25 Mn：1.45 P：0.011 S：0.002

Ti：0.030，其余为Fe和不可避免的杂质。

制造方法实施例一

本实施例制造的是钢带实施例一，本实施例的制造方法包括下述依次的步骤：

A制备连铸坯

通过铁水预处理脱硫、180吨顶底复合吹炼转炉冶炼、LF精炼和板坯连铸，获得的连铸坯的化学成分的质量百分配比为：

C：0.059 Si：0.18 Mn：1.19 P：0.008 S：0.004

Ti：0.022，其余为Fe和不可避免的杂质。

B采用控制轧制和控制冷却工艺将连铸坯加工成热轧钢带

连铸坯在步进式加热炉中加热到1230℃，保温时间3小时。连铸坯经过粗轧和精轧两个阶段的热加工，生产出厚度为6.0mm的成品热轧钢带，热轧钢带终轧温度870℃。热轧钢带终轧后快速水冷至630℃卷取，然后再在空气中冷却到室温。

制造方法实施例二

本实施例制造的是钢带实施例二，本实施例的制造方法包括下述依次的步骤：

A制备连铸坯

通过铁水预处理脱硫、180吨顶底复合吹炼转炉冶炼、LF精炼和厚板坯连铸，获得的连铸坯的化学成分的质量百分配比为：

C：0.073 Si：0.22 Mn：1.33 P：0.010 S：0.003

Ti：0.026，其余为Fe和不可避免的杂质。

B采用控制轧制和控制冷却工艺将连铸坯加工成热轧钢带

连铸坯在步进式加热炉中加热到1220℃，保温时间3小时。连铸坯经过粗轧和精轧两个阶段的热加工，生产出厚度为6.0mm的成品热轧钢带，热轧钢带终轧温度850℃，热轧钢带终轧后快速水冷至610℃卷取，然后再在空气中冷却到室温。

制造方法实施例三

本实施例制造的是钢带实施例三，本实施例的制造方法包括下述依次的步骤：

A制备连铸坯

C：0.061 Si：0.25 Mn：1.45 P：0.011 S：0.002

Ti：0.030，其余为Fe和不可避免的杂质。

B采用控制轧制和控制冷却工艺将连铸坯加工成热轧钢带

连铸坯在步进式加热炉中加热到1220℃，保温时间3小时。连铸坯经过粗轧和精轧两个阶段的热加工，生产出厚度为12.0mm的成品热轧钢带，热轧钢带终轧温度830℃，热轧钢带终轧后快速水冷至590℃卷取，然后再在空气中冷却到室温。

Claims

1.一种集装箱用韧性热轧钢带，它的化学成分的质量百分配比为：

0＜C≤0.100.1 0≤Si≤0.30 0.90≤Mn≤1.50 0＜P≤0.020

0＜S≤0.008 0＜Ti≤0.050。其余为Fe和不可避免的杂质。

2.权利要求1所述的一种集装箱用韧性热轧钢带的制造方法，它包括下述依次的步骤：

A制备连铸坯

0＜C≤0.10 0.10≤Si≤0.30 0.90≤Mn≤1.50 0＜P≤0.020

0＜S≤0.008 0＜Ti≤0.050，其余为Fe和不可避免的杂质；

B采用控制轧制和控制冷却工艺将连铸坯加工成热轧钢带。

3.按照权利要求2所述的一种集装箱用韧性热轧钢带的制造方法，其特征是：连铸坯在步进式加热炉中加热，加热温度不低于1200℃，保温时间不短于2.5小时，使奥氏体均匀化；连铸坯经过粗轧和精轧两个阶段的热加工，生产出厚度为6.0～12.0mm的成品热轧钢带，热轧钢带终轧温度810～910℃，以实现奥氏体轧制；热轧钢带终轧后快速水冷至450-650℃卷取，以获得细小均匀的铁素体晶粒和弥散的析出物；然后再在空气中冷却到室温。