CN116622963A - 一种无镍集装箱用热轧带钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无镍集装箱用热轧带钢的制备方法，属于表面控制技术领域。所述制备方法，包括步骤：配制耐候钢的原料、熔炼为钢液，然后依次进行铁水脱硫，转炉熔炼，LF精炼，连铸，板坯再加热，轧制，冷却，得到集装箱用热轧带钢；所述轧制为粗轧和精轧，粗轧依次经过2台机组，每台机组进行3道次轧制，精轧依次经过7台机组，每台机组进行一道次轧制，粗轧和精轧在进行第一次轧制后进行依次除鳞。本发明通过优化合金成分，在不添加Ni的情况下，能够到达耐腐蚀，力学性能好的目的。并且，本发明通过对轧制工艺进行改进，在粗轧和精轧首道次轧制后进行除鳞工艺，避免带钢表面铜脆缺陷。
Description
技术领域
本发明属于表面控制技术领域，具体涉及一种无镍集装箱用热轧带钢的制备方法。
背景技术
集装箱制造行业中，用户广泛使用的钢种有日本工业标准JIS G3125“高耐大气腐蚀钢”中的SPA-H。其标准中规定在钢种加入一定的硅、锰、磷、铜、铬等合金元素，以获得所需的机械性能和耐腐蚀性能。用户使用一般经过打砂→辊压(折弯)成型加工→成箱焊接→喷漆等主要工序，制造出装运各类货物的集装箱产品。集装箱要求钢板具有较好的加工成型性能，较好的表面质量和良好的板形质量，以及优异的耐大气腐蚀性能。由于标准规定加入多种相对较为贵重的合金元素，导致其生产成本较高。同时为了获得较好的表面质量，控制表面铜脆缺陷的发生，大多厂家在钢中加入约1/3铜含量的镍合金，导致生产成本进一步升高。
如果生产中缺乏镍合金，由于铜的熔点约1083℃，而箱板生产中，加热温度一般在1150～1280℃远远高于该温度。相关研究结果表明，板坯加热时由于选择性氧化，硅、锰和铁等元素首先被氧化，铜元素在高温下与氧的亲和力较弱，不易形成氧化物。当其在奥氏体中的扩散速率低于氧化速率时，便在氧化皮下的基体中开始富集，形成铜富集相引起铜脆，难以获得较好的钢板表面质量，满足用户使用要求。
低成本的无镍集装箱用耐候钢，该产品市场用量大，生产厂家众多，生产工艺技术相对成熟稳定。近几年来，由于集装箱行业不景气，需求大幅下滑，钢材市场供给严重过剩，品种效益严重恶化，盈利能力出现负贡献。因此，为了提高无镍集装用耐候钢的净利润和竞争力，努力通过制造工艺优化，在保持产品质量及使用性能满足用户要求下，降低箱板产品制造成本愈发紧迫。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种无镍集装箱用热轧带钢的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种集装箱用热轧带钢的制备方法，包括步骤：配制耐候钢的原料、熔炼为钢液，然后依次进行铁水脱硫，转炉熔炼，LF精炼，连铸，板坯再加热，轧制，冷却，得到集装箱用热轧带钢；
所述轧制包括粗轧和精轧，对板坯再加热后的钢材依次进行粗轧和精轧，粗轧使用R1、R2机组，采用3+3道次方式轧制；R1第一道轧制温度高于1200℃，第一道轧制后开启除鳞，除鳞水压为17MPa以上，其余5道次轧制不开启除鳞，粗轧中每道次轧制后的减薄变形量小于30％，粗轧总减薄变形量为81％-88％；
精轧依次经过7台机组，7台机组依次为F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7，每台机组采用一道次轧制；F1轧制第一道轧制温度为1000-1090℃，减薄变形量超过40％，第一道轧制后开启除鳞，除鳞水压力为20-23MPa；其余6道次轧制不开启除鳞，精轧后带材减薄总变形量为91％-98％；
耐候钢包含有以下百分含量的元素：C：0.06-0.10％、Si：0.30-0.40％、Mn：0.40-0.50％、P：0.07-0.11％、S：0-0.0125％、Cu：0.25-0.33％、Ni：0-0.09％、Cr：0.30-0.40％、Ti：0.020-0.035％、B：0.0025-0.0050％，余量为Fe。
本发明所述集装箱用热轧带钢的制备方法制备的集装箱用热轧带钢具有耐腐蚀、优异机械性能的优点，主要有以下方面的原理：
(1)合金成分方面：本发明降低C含量，有利于减少珠光体的形成，得到耐蚀性更强的铁素体；降低S含量可以减少含硫夹杂物的形成，减少腐蚀过程中孔蚀扩展；提高Si含量细化锈层晶粒，减缓带钢表面点蚀速度。耐候钢所包含的所有元素的联合调整起到了明显的提高无镍集装箱用耐候钢耐腐蚀性能的作用。另外，耐候钢的Si元素使合金氧化后形成较多内氧化产物2FeO·SiO2，改变了含铜耐候钢的氧化层结构，阻止了铜在基体与氧化层界面处形成液态铜相，对抑制低高温氧化后基体表层富铜元素偏聚具有明显作用。Ti元素一方面一定程度上减轻了合金的氧化过程，可以阻止富铜相向基体晶界的扩散，另一方面由于含Ti元素合金形成的氧化层较致密，抑制了铜元素向氧化层外侧扩散，因此，氧化层内部出现了较多铜元素聚集，但是，一般认为氧化层内部形成的富铜相偏聚可以随着板坯表面的高压水除鳞而得到较好的去除，因此对热轧板坯表面质量的影响较小，添加Ti元素有利于减缓含铜耐候钢“铜脆”倾向。B元素通过在奥氏体晶界偏析的方式，在高温氧化过程中阻止了富铜液相向奥氏体晶界的渗透，从而抑制了铜脆热裂纹的生成。增Si、Ti、B克服铜致热裂纹的形成，降C、S提高板坯耐腐蚀性能的成分设计路线，获得良好的表面质量和产品性能，又降低合金成本。
(2)制备工艺方面：集装箱用耐候钢板坯在加热过程中应尽量避免1100～1200℃长时间加热，采用“高温快烧”及还原性气氛工艺。粗轧第一道次开轧温度采用1200℃以上，远高于铜的熔点温度1083℃，富铜相逐渐固溶到铁基体中，导致表面裂纹和微裂纹数量减少，长度变短，深度变浅，此时，减薄形变量小于30％，由于试样变形量和表面轧制力的减小，未出现明显的表面铜脆热裂纹，进而提高材料的接卸性能。精轧第一道次温度1000-1090℃，在低于铜的熔点温度下进行轧制时，铜元素会富集在基体浅表层的晶界中，导致晶界脆性增加，虽然变形量大，但及时开启精轧第一次减薄后高压除鳞，对表层含铜铁皮及时破碎并除鳞，减轻铁皮压入造成应力集中，避免表层奥氏体晶界在应力集中位置开裂形成铜脆缺陷。开发加热炉高温快烧及还原性气氛工艺，同时通过高温下减小开轧道次变形量，低温下增大板坯表面精轧除鳞力度，得到了稳定的表面质量。
本发明所述铁水脱硫，转炉熔炼，LF精炼，连铸采用本领域常用的技术方案。
作为本发明的优选实施方案，所述粗轧R1第一道轧制温度高于1200℃，第二道轧制温度高于1100℃，第三道轧制温度高于1000℃；粗轧R2的三道次温度均高于1000℃，R2出口温度高于1000℃。
作为本发明的优选实施方案，所述板坯再加热分在还原性气氛下分三段进行烧钢，预热段：控制煤气量为1000-1500m3/h，加热温度为650-900℃，时间为23-37min；一加段：温度为1030℃以下，时间为34-52min；二加及均热段：采用满流量，温度为1083℃-1290℃，时间为119-127min。
所述板坯再加热的加热时间小于等于350min。
作为本发明的优选实施方案，所述还原性气氛下空气过剩系数小于1.0，更优选的空气过剩系数为0.90-0.95。
作为本发明的优选实施方案，所述冷却工艺具体为：精轧后的带材厚度为1.5-1.62mm，控制终轧温度为860±20℃、卷取温度为550±20℃、上喷优先分段冷却，轧制厚度为1.62-2.1mm；控制终轧温度为870±20℃、卷取温度550±20℃、上喷优先分段冷却，轧制目标厚度2.1-16.0mm；控制终轧温度840±20℃、卷取温度550±20℃、前段冷却。
本发明将终轧温度控制在840±20℃，晶粒较大的区域明显减小，宽度方向由50mm减小至10mm左右，提高终轧温度对减少边部晶粒长大效果明显。
本发明采用前段冷却，降低卷取温度，轧后在最短时间内急冷，有利于细化晶粒减少大小晶粒的级别差，减小混晶对后续加工成型性能的影响。并且采用前段冷却，降低层冷温度，有利于钢带快速通过A1线，减少晶界渗碳体的形成，提高钢的加工成型性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过优化合金成分、改进加热工艺和轧制工艺，达到稳定控制铜脆发生的目的，形成具有耐腐蚀性、机械性能好的无镍集装箱用热轧带钢。
附图说明
图1为本发明所述集装箱用热轧带钢制备方法的工艺流程图。
图2为本发明实施例1-4所制备的集装箱用热轧带钢和SPA-H材料在硫酸溶液中全浸实验腐蚀前表面形貌图，图中从左到右依次为SPA-H材料、实施例1、实施例2、实施例3和实施例4。
图3为本发明实施例1-4所制备的集装箱用热轧带钢和SPA-H材料在硫酸溶液中全浸实验腐蚀后表面形貌图，图中从左到右依次为SPA-H材料、实施例1、实施例2、实施例3和实施例4。
图4为对比例1和实施例5所制备的集装箱用热轧带钢的微观结构图，图(a)为对比例1所制备的集装箱用热轧带钢的微观结构图1，图(c)为对比例1所制备的集装箱用热轧带钢的微观结构图2；图(b)为实施例5所制备的集装箱用热轧带钢的微观结构图1，图(d)为实施例5所制备的集装箱用热轧带钢的微观结构图2。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1-5
一种集装箱用热轧带钢的制备方法，包括步骤：按照表1中实施例1-4配制耐候钢的的原料、熔炼为钢液，然后依次进行铁水脱硫，转炉熔炼，LF精炼，连铸，板坯再加热，轧制，冷却，得到集装箱用热轧带钢，具体方法见图1。
优选的，所述轧制包括粗轧和精轧，对板坯再加热后的钢材依次进行粗轧和精轧，粗轧使用R1、R2机组，采用3+3道次方式轧制；R1第一道轧制温度高于1200℃，第一道轧制后开启除鳞，除鳞水压为17MPa以上，其余5道次轧制不开启除鳞，粗轧中每道次轧制后的减薄变形量小于30％，粗轧总减薄变形量为81％-88％。
本实施例1-5中，粗轧工艺的温度按照表3中的数据设置，并且各道次轧制温度的测量值见表3。
优选的，精轧依次经过7台机组，7台机组依次为F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7，每台机组采用一道次轧制；F1轧制第一道轧制温度为1000-1090℃，减薄变形量超过40％，第一道轧制后开启除鳞，除鳞水压力为20-23MPa；其余6道次轧制不开启除鳞，精轧后带材减薄总变形量为91％-98％。
优选的，所述板坯再加热分在还原性气氛下分三段进行烧钢，根据表2中实施例1-5的各阶段的温度和时间进行设置；预热段中控制煤气量为1000-1500m3/h，所述还原性气氛下空气过剩系数小于1.0，更优选的空气过剩系数为0.90-0.95。
所述冷却工艺具体为：精轧后的带材厚度为1.5-1.62mm，控制终轧温度为860±20℃、卷取温度为550±20℃、上喷优先分段冷却，轧制厚度为1.62-2.1mm；控制终轧温度为870±20℃、卷取温度550±20℃、上喷优先分段冷却，轧制目标厚度2.1-16.0mm；控制终轧温度840±20℃、卷取温度550±20℃、前段冷却。
所述铁水脱硫，转炉熔炼，LF精炼，连铸采用本领域常用的技术方案。
表1中的09CuPTiRe为专利CN1800428A中的经济耐候钢。
表1
表2
表3
对比例1
与实施例1唯一的区别在于：按照表4配制耐候钢的原料。
表4
效果例
将实施例1-4所制备的集装箱用热轧带钢和SPA-H材料进行腐蚀性实验和力学性能测试，结果见表5和表6。
测试样品：实施例1-4所制备的集装箱用热轧带钢和SPA-H材料。
腐蚀性实验：将测试样品置于20vol.％硫酸腐蚀液中，在30℃下放置24小时。
表5腐蚀性数据
表6力学性能数据
| 成分 | 屈服强度/MPa | 抗拉强度/MPa | 屈强比 | 强屈比 | 伸长率/％ |
| SPA-H | 370 | 470 | 0.79 | 1.27 | 39 |
| 实施例1 | 425 | 540 | 0.79 | 1.27 | 36.5 |
| 实施例2 | 405 | 500 | 0.81 | 1.23 | 35 |
| 实施例3 | 390 | 495 | 0.79 | 1.27 | 39.5 |
| 实施例4 | 385 | 480 | 0.80 | 1.25 | 39 |
根据表5可知，本发明所述集装箱用热轧带钢具有较强的耐腐蚀性，并且根据图2-3可知，所述集装箱用热轧带钢耐硫酸腐蚀性能远好于SPA-H，SPA-H表面发黑，而所述集装箱用热轧带钢腐蚀程度较浅，所述集装箱用热轧带钢的腐蚀失重显著小于耐候钢，表明含Ni的耐候钢耐腐蚀性能反而不如所述集装箱用热轧带钢，表明Ni元素对所述集装箱用热轧带钢的耐腐蚀性能无明显作用。
根据表6可知，本发明所述集装箱用热轧带钢相比于SPA-H具有较强的屈服强度和抗拉强度。
根据图4可知，本发明探索Ti对铜脆的影响，看出Ti对含铜钢加热过程中的氧化行为有较明显的阻碍作用。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种集装箱用热轧带钢的制备方法，包括步骤：配制耐候钢的原料、熔炼为钢液，然后依次进行铁水脱硫，转炉熔炼，LF精炼，连铸，板坯再加热，轧制，冷却，得到集装箱用热轧带钢；
所述轧制包括粗轧和精轧，对板坯再加热后的钢材依次进行粗轧和精轧，粗轧使用R1、R2机组，采用3+3道次方式轧制；R1第一道轧制温度高于1200℃，第一道轧制后开启除鳞，除鳞水压为17MPa以上，其余5道次轧制不开启除鳞，粗轧中每道次轧制后的减薄变形量小于30％，粗轧最终减薄变形量为81％-88％；
精轧依次经过7台机组，7台机组依次为F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7，每台机组采用一道次轧制；F1轧制第一道轧制温度为1000-1090℃，减薄变形量超过40％，第一道轧制后开启除鳞，除鳞水压力为20-23MPa；其余6道次轧制不开启除鳞，精轧后带材减薄最终变形量为91％-98％；
耐候钢包含有以下百分含量的元素：C：0.06-0.10％、Si：0.30-0.40％、Mn：0.40-0.50％、P：0.07-0.11％、S：0-0.0125％、Cu：0.25-0.33％、Ni：0-0.09％、Cr：0.30-0.40％、Ti：0.020-0.035％、B：0.0025-0.0050％，余量为Fe。
2.如权利要求1所述集装箱用热轧带钢的制备方法，其特征在于，所述粗轧R1第二道轧制温度高于1100℃，第三道轧制温度高于1000℃；粗轧R2的三道次温度均高于1000℃，R2出口温度高于1000℃。
3.权利要求1所述集装箱用热轧带钢的制备方法，其特征在于，所述板坯再加热分在还原性气氛下分三段进行烧钢，预热段：控制煤气量为1000-1500m3/h，加热温度为650-900℃，时间为23-37min；一加段：温度为1030℃以下，时间为34-52min；二加及均热段：采用满流量，温度为1083℃-1290℃，时间为119-127min。
4.权利要求3所述集装箱用热轧带钢的制备方法，其特征在于，所述还原性气氛下空气过剩系数小于1.0。
5.如权利要求1所述集装箱用热轧带钢的制备方法，其特征在于，所述冷却工艺具体为：精轧后的带材厚度为1.5-1.62mm，控制终轧温度为860±20℃、卷取温度为550±20℃、上喷优先分段冷却，轧制厚度为1.62-2.1mm；控制终轧温度为870±20℃、卷取温度550±20℃、上喷优先分段冷却，轧制目标厚度2.1-16.0mm；控制终轧温度840±20℃、卷取温度550±20℃、前段冷却。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117888033A (zh) * | 2024-01-17 | 2024-04-16 | 福建三宝钢铁有限公司 | 一种热轧集装箱用spa-h带钢及其制备方法 |
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2023
- 2023-05-31 CN CN202310630720.5A patent/CN116622963A/zh active Pending
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