專利名稱：：一種集裝箱用韌性熱軋鋼帶及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種集裝箱用韌性熱軋鋼帶及其制造方法。
背景技術(shù)：
：集裝箱運(yùn)輸具有安全、迅速等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于運(yùn)輸附加值高、易碰撞的貨物，因此，越來(lái)越多的散貨運(yùn)輸改成了集裝箱運(yùn)輸，集裝箱運(yùn)輸量急劇上升，集裝箱制造業(yè)得以迅速發(fā)展。鋼材約占集裝箱總重的90%，集裝箱用鋼材中有96%以上為熱軋鋼帶。集裝箱可能被運(yùn)往世界各地，承載貨物后的集裝箱要在運(yùn)輸或貯存過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間保持堆碼狀態(tài)，對(duì)成品集裝箱承載能力的考核很嚴(yán)格，要確保其堆碼、起吊、箱床等成箱強(qiáng)度試驗(yàn)合格。因此對(duì)集裝箱用熱軋鋼帶力學(xué)性能的要求較為嚴(yán)格，除應(yīng)使其具有高強(qiáng)度和良好的塑性外，還要求其具有高的韌性?，F(xiàn)有集裝箱用熱軋鋼帶在強(qiáng)度提高的同時(shí)，卻存在韌性不高的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了安全使用。發(fā)表于2008年第3期《鋼鐵研究》期刊的"集裝箱用SM490YA鋼的試驗(yàn)研究"(以下簡(jiǎn)稱文獻(xiàn)①)，提供了一種集裝箱用SM490YA熱軋鋼帶及其拉伸、冷彎和硬度等性能，但未提供低溫沖擊韌性，此外為了保證該鋼帶成品性能，需要在連鑄時(shí)向結(jié)晶器中喂入昂貴的稀土絲，這不僅提高了鋼帶制造成本，而且在實(shí)際生產(chǎn)中很容易出現(xiàn)稀土夾雜、表面裂紋和水口結(jié)瘤等質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致成品力學(xué)和成型性能波動(dòng)，并增加生產(chǎn)難度。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有集裝箱用熱軋鋼帶的上述不足，本發(fā)明提供了一種低成本而且韌性高的集裝箱用韌性熱軋鋼帶，同時(shí)提供這種鋼帶的制造方法。本集裝箱用韌性熱軋鋼帶的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為0<C《0.10Si0.100.30Mn0.901.500<P《0.0200<S《0.0080<Ti《0.050。其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。—般寬度為10002130mm，厚度6.012.Omm。本發(fā)明所述集裝箱用韌性熱軋鋼帶化學(xué)成分的限定理由如下。提高鋼的強(qiáng)度既簡(jiǎn)便又便宜的方法是提高C含量，然而，隨著C含量的提高，鋼的沖擊韌性、焊接性能和成型性能卻明顯下降。為了使成品鋼材具有良好的綜合性能，尤其是高的低溫沖擊韌性，應(yīng)盡可能降低C含量，故限定C含量不得高于0.10%。通過(guò)提高鋼中Mn含量來(lái)彌補(bǔ)因降低C含量導(dǎo)致的熱軋鋼帶強(qiáng)度的下降。Mn在鋼中可形成置換式固溶體，起到較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，使屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度線性增加。此外，Mn是奧氏體形成元素，具有穩(wěn)定奧氏體的作用，可降低奧氏體轉(zhuǎn)變溫度(Ar3)，提高鐵素體形核率，降低晶粒長(zhǎng)大速度，即具有細(xì)化晶粒的作用。但Mn含量提高可使鋼的C當(dāng)量(Ceq)增加，對(duì)焊接性能不利。為了綜合改善強(qiáng)韌性并兼顧焊接和成型性能，應(yīng)適當(dāng)提高M(jìn)n含量。因此，將Mn含量限定在0.90-1.50%范圍。Si在鐵素體中的固溶強(qiáng)化系數(shù)比Mn高，Si對(duì)提高強(qiáng)度非常有效，但卻降低鋼的沖擊韌性和成型性能，采用Si合金化的幅度有限。為此，將Si含量限定在O.10-0.30%范圍。P對(duì)鋼的沖擊韌性、焊接性能和成型性能都是有害的。P在鋼中易析出并形成Fe3P，增加鋼的脆性，特別是劇烈地降低鋼的低溫沖擊韌性；P會(huì)惡化鋼的焊接性能；此外P在Y鐵和a鐵中的擴(kuò)散速度小，易形成偏析，從而對(duì)鋼的成型性能造成不利影響。因本發(fā)明熱軋鋼帶對(duì)焊接性能要求嚴(yán)格，因此將其P含量限制在0.020%以下。S含量較高時(shí)可導(dǎo)致鋼產(chǎn)生"熱脆"缺陷，加入鋼中的Mn可與S形成MnS塑性?shī)A雜物，減輕S的有害影響。但在軋制過(guò)程中沿軋制方向延伸的MnS易使鋼帶形成帶狀組織，降低鋼的橫向沖擊韌性和成型性能。S對(duì)鋼的耐蝕性也十分有害，鋼中的硫化物可成為銹蝕發(fā)源地，因此限定S含量不得高于0.008%。在加熱過(guò)程中溶解于奧氏體中的Ti的氮化物可有效阻止奧氏體晶粒張大，這對(duì)改善鋼材的焊接性能可起到積極作用。在固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化等諸多強(qiáng)化手段中，細(xì)晶強(qiáng)化是同時(shí)提高材料強(qiáng)度和韌性的唯一方法，是鋼鐵材料極為重要的強(qiáng)化方式，而加入Ti等微合金化元素則是使這一機(jī)制充分發(fā)揮作用的重要手段。相變后在鐵素體基體上析出的更細(xì)小彌散的Ti的碳化物、氮化物或碳、氮化合物則起到了析出強(qiáng)化作用。為使Ti元素有效發(fā)揮上述作用，限定Ti含量不高于0.050%。本集裝箱用韌性熱軋鋼帶及其制造方法包括下述依次的步驟A制備連鑄坯通過(guò)鐵水預(yù)處理脫硫、頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉和板坯連鑄，獲得的連鑄坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為0<C《0.10Si0.100.30Mn0.901.500<P《0.0200<S《0.0080<Ti《0.050。其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。B采用控制軋制和控制冷卻工藝將連鑄坯加工成熱軋鋼帶連鑄坯在步進(jìn)式加熱爐中加熱，加熱溫度不低于120(TC，保溫時(shí)間不短于2.5小時(shí)，使奧氏體均勻化；連鑄坯經(jīng)過(guò)粗軋和精軋兩個(gè)階段的熱加工，生產(chǎn)出厚度范圍為4.512.Omm的成品熱軋鋼帶，熱軋鋼帶終軋溫度810910°C，以實(shí)現(xiàn)奧氏體軋制。熱軋鋼帶終軋后快速水冷至45065(TC巻取，以獲得細(xì)小均勻的鐵素體晶粒和彌散的析出物，然后再在空氣中冷卻到室溫。本集裝箱用韌性熱軋鋼帶及其制造方法，在于通過(guò)化學(xué)成分和控制軋制和控制冷卻工藝制度的合理匹配，生產(chǎn)出一種不含有昂貴稀土元素的低成本高強(qiáng)韌集裝箱用熱軋鋼帶，其有害元素含量和非金屬夾雜物別較低，晶粒尺寸較小，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。本發(fā)明熱軋鋼帶與文獻(xiàn)①化學(xué)成分、力學(xué)性能、成型性能等的對(duì)比見表1。表14<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表1可以看出，文獻(xiàn)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，本發(fā)明熱軋鋼帶中的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，本發(fā)明熱軋鋼帶中的C含量和P、S雜質(zhì)元素含量較低，并不含有貴重稀土元素，成本較低。文獻(xiàn)①中的屈服強(qiáng)度為430-460MPa，抗拉強(qiáng)度為530-550MPa，本發(fā)明熱軋鋼帶的屈服強(qiáng)度為440-475MPa，抗拉強(qiáng)度為545-580MPa，本發(fā)明熱軋鋼帶具有較高的強(qiáng)度。文獻(xiàn)①中的延伸率為28.5_32.5%，本發(fā)明熱軋鋼帶的延伸率為28.5-33.5X，本發(fā)明熱軋鋼帶的塑性略高。文獻(xiàn)①和本發(fā)明熱軋鋼帶中試樣寬度為b=20-100mm時(shí)180°d=0冷彎試驗(yàn)完好，這說(shuō)明本發(fā)明熱軋鋼帶具有較好的成型性能。文獻(xiàn)①未提供其產(chǎn)品沖擊韌性，本發(fā)明熱軋鋼帶-401:夏比沖擊功為249-286J，具有較高的低溫沖擊韌性。文獻(xiàn)①未提供其產(chǎn)品非金屬夾雜物級(jí)別，本發(fā)明熱軋鋼帶非金屬夾雜物級(jí)別為0級(jí)或0.5級(jí)，鋼質(zhì)較為純凈。文獻(xiàn)①未提供其產(chǎn)品晶粒度，本發(fā)明熱軋鋼帶晶粒度為11級(jí)或12級(jí)，晶粒尺寸較小?？傊景l(fā)明熱軋鋼帶有害元素含量和非金屬夾雜物別較低，強(qiáng)韌性較高，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，可有效保障集裝箱的安全使用。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本集裝箱用韌性熱軋鋼帶及其制造方法的具體實(shí)施方式，但本集裝箱用韌性熱軋鋼帶及其制造方法的具體實(shí)施方式不局限于下述實(shí)施例。下述實(shí)施例的生產(chǎn)條件為鐵水預(yù)處理設(shè)施，180噸頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐，LF精煉裝置，板坯連鑄機(jī)，半連續(xù)式熱軋鋼帶生產(chǎn)線。集裝箱用熱軋鋼帶化學(xué)分析方法為GB/T223，取樣方法GB/T20066。集裝箱用熱軋鋼帶拉伸性能檢驗(yàn)方法GB/T228，取樣方法GB/T2975。集裝箱用熱軋鋼帶冷彎性能檢驗(yàn)方法GB/T232，取樣方法GB/T2975。集裝箱用熱軋鋼帶沖擊韌性檢驗(yàn)方法GB/T229，取樣方法GB/T2975。集裝箱用熱軋鋼帶非金屬夾雜物評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)GB/T10561。集裝箱用熱軋鋼帶晶粒度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)GB/T6394。鋼帶實(shí)施例一本實(shí)施例集裝箱用韌性熱軋鋼帶厚度6.Omm，化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為C:0.059Si:0.18Mn:1.19P:0.008S:0.004Ti:0.022，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例熱軋鋼帶力學(xué)性能和成型性能檢測(cè)結(jié)果見表2，非金屬夾雜物和晶粒度評(píng)定結(jié)果見表3。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>鋼帶實(shí)施例二本實(shí)施例集裝箱用韌性熱軋鋼帶厚度8.Omm，化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為C:0.073Si:0.22Mn:1.33P:0.010S:0.003Ti:0.026，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例熱軋鋼帶力學(xué)性能和成型性能檢測(cè)結(jié)果見表2，非金屬夾雜物和晶粒度評(píng)定結(jié)果見表3。鋼帶實(shí)施例三本實(shí)施例集裝箱用韌性熱軋鋼帶厚度12.Omm，化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為C:0.061Si:0.25Mn:1.45P:0.011S:0.002Ti:0.030，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例熱軋鋼帶力學(xué)性能和成型性能檢測(cè)結(jié)果見表2，非金屬夾雜物和晶粒度評(píng)定結(jié)果見表3。制造方法實(shí)施例一本實(shí)施例制造的是鋼帶實(shí)施例一，本實(shí)施例的制造方法包括下述依次的步驟A制備連鑄坯通過(guò)鐵水預(yù)處理脫硫、180噸頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉和板坯連鑄，獲得的連鑄坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為C:0.059Si:0.18Mn:1.19P:0.008S:0.004Ti:0.022，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。B采用控制軋制和控制冷卻工藝將連鑄坯加工成熱軋鋼帶連鑄坯在步進(jìn)式加熱爐中加熱到123(TC，保溫時(shí)間3小時(shí)。連鑄坯經(jīng)過(guò)粗軋和精軋兩個(gè)階段的熱加工，生產(chǎn)出厚度為6.0mm的成品熱軋鋼帶，熱軋鋼帶終軋溫度870°C。熱軋鋼帶終軋后快速水冷至63(TC巻取，然后再在空氣中冷卻到室溫。本實(shí)施例熱軋鋼帶力學(xué)性能和成型性能檢測(cè)結(jié)果見表2，非金屬夾雜物和晶粒度評(píng)定結(jié)果見表3。制造方法實(shí)施例二本實(shí)施例制造的是鋼帶實(shí)施例二，本實(shí)施例的制造方法包括下述依次的步驟A制備連鑄坯通過(guò)鐵水預(yù)處理脫硫、180噸頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉和厚板坯連鑄，獲得的連鑄坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為C:0.073Si:0.22Mn:1.33P:0.010S:0.003Ti:0.026，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。B采用控制軋制和控制冷卻工藝將連鑄坯加工成熱軋鋼帶連鑄坯在步進(jìn)式加熱爐中加熱到122(TC，保溫時(shí)間3小時(shí)。連鑄坯經(jīng)過(guò)粗軋和精軋兩個(gè)階段的熱加工，生產(chǎn)出厚度為6.0mm的成品熱軋鋼帶，熱軋鋼帶終軋溫度85(TC，熱軋鋼帶終軋后快速水冷至61(TC巻取，然后再在空氣中冷卻到室溫。本實(shí)施例熱軋鋼帶力學(xué)性能和成型性能檢測(cè)結(jié)果見表2，非金屬夾雜物和晶粒度評(píng)定結(jié)果見表3。制造方法實(shí)施例三本實(shí)施例制造的是鋼帶實(shí)施例三，本實(shí)施例的制造方法包括下述依次的步驟A制備連鑄坯通過(guò)鐵水預(yù)處理脫硫、180噸頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉和厚板坯連鑄，獲得的連鑄坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為C:0.061Si:0.25Mn:1.45P:0.011S:0.002Ti:0.030，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。B采用控制軋制和控制冷卻工藝將連鑄坯加工成熱軋鋼帶連鑄坯在步進(jìn)式加熱爐中加熱到122(TC，保溫時(shí)間3小時(shí)。連鑄坯經(jīng)過(guò)粗軋和精軋兩個(gè)階段的熱加工，生產(chǎn)出厚度為12.0mm的成品熱軋鋼帶，熱軋鋼帶終軋溫度83(TC，熱軋鋼帶終軋后快速水冷至59(TC巻取，然后再在空氣中冷卻到室溫。本實(shí)施例熱軋鋼帶力學(xué)性能和成型性能檢測(cè)結(jié)果見表2，非金屬夾雜物和晶粒度評(píng)定結(jié)果見表3。權(quán)利要求一種集裝箱用韌性熱軋鋼帶，它的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為0＜C≤0.100.10≤Si≤0.300.90≤Mn≤1.500＜P≤0.0200＜S≤0.0080＜Ti≤0.050。其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2.權(quán)利要求1所述的一種集裝箱用韌性熱軋鋼帶的制造方法，它包括下述依次的步驟A制備連鑄坯通過(guò)鐵水預(yù)處理脫硫、頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉和板坯連鑄，獲得的連鑄坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為0<C《0.100.10《Si《0.300.90《Mn《1.500<P《0.0200<S《0.0080<Ti《0.050，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；B采用控制軋制和控制冷卻工藝將連鑄坯加工成熱軋鋼帶。3.按照權(quán)利要求2所述的一種集裝箱用韌性熱軋鋼帶的制造方法，其特征是連鑄坯在步進(jìn)式加熱爐中加熱，加熱溫度不低于120(TC，保溫時(shí)間不短于2.5小時(shí)，使奧氏體均勻化；連鑄坯經(jīng)過(guò)粗軋和精軋兩個(gè)階段的熱加工，生產(chǎn)出厚度為6.012.Omm的成品熱軋鋼帶，熱軋鋼帶終軋溫度810910°C，以實(shí)現(xiàn)奧氏體軋制；熱軋鋼帶終軋后快速水冷至450-65(TC巻取，以獲得細(xì)小均勻的鐵素體晶粒和彌散的析出物；然后再在空氣中冷卻到室溫。全文摘要本發(fā)明涉及一種集裝箱用韌性熱軋鋼帶及其制造方法，熱軋鋼帶化學(xué)成分的質(zhì)量百分配比為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。其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。鋼帶的制造方法的步驟為A制備連鑄坯是通過(guò)鐵水預(yù)處理脫硫、頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉和厚板坯連鑄；B采用控制軋制和控制冷卻工藝將連鑄坯加工成熱軋鋼帶，終軋溫度810～910℃，快速水冷至450-650℃卷取，然后冷卻到室溫。用本集裝箱用韌性熱軋鋼帶制造方法加工的鋼帶，其成本較低，有害元素含量和和非金屬夾雜物別較低，晶粒尺寸較小，具有較高的強(qiáng)韌性，綜合力學(xué)性能優(yōu)良。文檔編號(hào)C22C38/14GK101787487SQ20101010144公開日2010年7月28日申請(qǐng)日期2010年1月21日優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日發(fā)明者張懷富,辛建卿申請(qǐng)人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司