本发明涉及一种钢梁及其制造方法，具体的说是一种货架立柱用高强度合金钢及其制造方法，属于金属制造装备技术领域。
背景技术：
储设备是指能够满足储藏和保管物品需要的技术装置和机具，仓储设备是仓储与物流技术水平高低的主要标志，现代仓储设备体现了现代仓储与物流技术的发展。仓储设备中的货架是比较常用的设备，由于特殊物料的存放需要，货架的使用条件和环境越来越苛刻，对钢板的厚度要求越来越厚，相应地对用于仓储设备的钢板的技术要求也不断提高。特别是用于存放一高重量货物时，常常会因为钢梁的横向屈服强度不够而导致仓储设备在短时间内就断裂，增加了仓储成本；且在一些寒冷地区，于货架承重的钢板的低温韧性也不高，也常会导致仓储设备在短时间内就断裂。因此如何有效提高用于仓储设备的钢板的横向屈服强度及低温韧性是本领域技术人员一直需要解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种货架立柱用高强度合金钢及其制造方法，能够显著提高货架立柱用钢材的耐磨抗冲击能力，且具有优异低温韧性。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是通过以下方式实现的：提供一种货架立柱用高强度合金钢，该高强度钢梁包括钢体和涂覆在钢体外壁上的抗冲击层，所述钢体的化学成分质量百分比为：C：0.05-0.07%、Mn：0.87-0.89%、Cr：5.8-6.1%、Si：0.28-0.31%、W：0.23-0.25%、Ti：0.66-0.79%、Re：0.25-0.27%、Mg：0.19-0.25%、Mo：0.13-0.15%、Rh：0.083-0.085%、镧系稀土：0.15-0.23%、余量为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.2%，其中，P≤0.015%、S≤0.007%、H≤0.004%、N≤0.006％、O≤45ppm；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：11-15%、铕：5-7%、钆：6-12%、镨：10-13%、铒：5-10%、余量为镧，以上各组分之和为100%；
所述抗冲击层的重量份组分包括：环氧树脂19-21份、碳纤维7-9份、短切玻璃纤维5-8份、正硅酸乙酯1-3份、乙烯基三甲氧基硅烷11-13份、氨基树脂2-3份、新戊二醇3-5份、焦磷酸钠4-7份、煤焦油2-4份、石英粉1-3份、丙烯酸树脂7-9份、硬脂酸5-7份、聚丙烯酰胺2-3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物3-7份、乙氧基化烷基胺19-21份、羟基聚二甲基硅氧烷2-5份、聚磷酸铵5-8份。
本发明进一步限定的技术方案是：前述的货架立柱用高强度合金钢，该高强度钢梁包括钢体和涂覆在钢体外壁上的抗冲击层，所述钢体的化学成分质量百分比为：C：0.05%、Mn：0.87%、Cr：5.8%、Si：0.28%、W：0.23%、Ti：0.66%、Re：0.25%、Mg：0.19%、Mo：0.13%、Rh：0.083%、镧系稀土：0.15%、余量为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.2%，其中，P≤0.015%、S≤0.007%、H≤0.004%、N≤0.006％、O≤45ppm；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：11%、铕：5%、钆：6%、镨：10%、铒：5%、余量为镧，以上各组分之和为100%；
所述抗冲击层的重量份组分包括：环氧树脂19份、碳纤维7份、短切玻璃纤维5份、正硅酸乙酯1份、乙烯基三甲氧基硅烷11份、氨基树脂2份、新戊二醇3份、焦磷酸钠4份、煤焦油2份、石英粉1份、丙烯酸树脂7份、硬脂酸5份、聚丙烯酰胺2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物3份、乙氧基化烷基胺19份、羟基聚二甲基硅氧烷2份、聚磷酸铵5份。
前述的货架立柱用高强度合金钢，该高强度钢梁包括钢体和涂覆在钢体外壁上的抗冲击层，所述钢体的化学成分质量百分比为：C：0.06%、Mn：0.88%、Cr：5.9%、Si：0.29%、W：0.24%、Ti：0.73%、Re：0.26%、Mg：0.21%、Mo：0.14%、Rh：0.084%、镧系稀土：0.20%、余量为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.2%，其中，P≤0.015%、S≤0.007%、H≤0.004%、N≤0.006％、O≤45ppm；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：14%、铕：6%、钆：10%、镨：12%、铒：7%、余量为镧，以上各组分之和为100%；
所述抗冲击层的重量份组分包括：环氧树脂20份、碳纤维8份、短切玻璃纤维7份、正硅酸乙酯2份、乙烯基三甲氧基硅烷12份、氨基树脂2份、新戊二醇4份、焦磷酸钠5份、煤焦油3份、石英粉2份、丙烯酸树脂8份、硬脂酸6份、聚丙烯酰胺2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5份、乙氧基化烷基胺20份、羟基聚二甲基硅氧烷4份、聚磷酸铵7份。
前述的货架立柱用高强度合金钢，该高强度钢梁包括钢体和涂覆在钢体外壁上的抗冲击层，所述钢体的化学成分质量百分比为：C：0.07%、Mn：0.89%、Cr：6.1%、Si：0.31%、W：0.25%、Ti：0.79%、Re：0.27%、Mg：0.25%、Mo：0.15%、Rh：0.085%、镧系稀土：0.15-0.23%、余量为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.2%，其中，P≤0.015%、S≤0.007%、H≤0.004%、N≤0.006％、O≤45ppm；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：15%、铕：7%、钆：12%、镨：13%、铒：10%、余量为镧，以上各组分之和为100%；
所述抗冲击层的重量份组分包括：环氧树脂21份、碳纤维9份、短切玻璃纤维8份、正硅酸乙酯3份、乙烯基三甲氧基硅烷13份、氨基树脂3份、新戊二醇5份、焦磷酸钠7份、煤焦油4份、石英粉3份、丙烯酸树脂9份、硬脂酸7份、聚丙烯酰胺3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物7份、乙氧基化烷基胺21份、羟基聚二甲基硅氧烷5份、聚磷酸铵8份。
一种货架立柱用高强度合金钢的制造方法，包括以下步骤：
㈠将冶炼好的钢材送入加热炉加热到1150-1170℃，保温20-30min，再升温至1230-1250℃，将钢材进行热轧至所需尺寸，
㈡然后将轧制好的钢材送入加热炉加热到1150-1195℃，在线经第一冷却工序将钢材快速度冷却到710-725℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时22-26秒淬火，然后经过回火加热炉加热到860-870℃回火；
㈢将钢材送入感应炉进行二次淬火，加热温度为780-810℃，再将感应加热完成的钢材不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度10-13℃/s，使钢材温度冷却到Ms点以下10-30℃；
㈣将二次淬火后的钢材经过回火加热炉加热到610-620℃，保温42-45秒；
㈤将回火后的钢材在线采用压缩空气或雾状淬火液以5-8℃/s的冷却速率将钢材冷至450-470℃，然后经过加热炉加热到790-810℃，再采用水冷以5-8℃/s的冷却速率将钢材水冷至室温；
㈥合格的钢梁进行定尺分切，管端倒坡口，最后在钢梁外壁喷抗冲击层，烘干。
前述的货架立柱用高强度合金钢的制造方法，包括以下步骤：
㈠将冶炼好的钢材送入加热炉加热到1150℃，保温30min，再升温至1230℃，将钢材进行热轧至所需尺寸，
㈡然后将轧制好的钢材送入加热炉加热到1150℃，在线经第一冷却工序将钢材快速度冷却到710℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时26秒淬火，然后经过回火加热炉加热到860℃回火；
㈢将钢材送入感应炉进行二次淬火，加热温度为780℃，再将感应加热完成的钢材不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度10℃/s，使钢材温度冷却到Ms点以下10℃；
㈣将二次淬火后的钢材经过回火加热炉加热到610℃，保温42秒；
㈤将回火后的钢材在线采用压缩空气或雾状淬火液以5℃/s的冷却速率将钢材冷至450℃，然后经过加热炉加热到790℃，再采用水冷以5℃/s的冷却速率将钢材水冷至室温；
㈥合格的钢梁进行定尺分切，管端倒坡口，最后在钢梁外壁喷抗冲击层，烘干。
前述的货架立柱用高强度合金钢的制造方法，包括以下步骤：
㈠将冶炼好的钢材送入加热炉加热到1160℃，保温25min，再升温至1240℃，将钢材进行热轧至所需尺寸，
㈡然后将轧制好的钢材送入加热炉加热到1175℃，在线经第一冷却工序将钢材快速度冷却到720℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时24秒淬火，然后经过回火加热炉加热到865℃回火；
㈢将钢材送入感应炉进行二次淬火，加热温度为800℃，再将感应加热完成的钢材不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度12℃/s，使钢材温度冷却到Ms点以下20℃；
㈣将二次淬火后的钢材经过回火加热炉加热到615℃，保温43秒；
㈤将回火后的钢材在线采用压缩空气或雾状淬火液以7℃/s的冷却速率将钢材冷至460℃，然后经过加热炉加热到800℃，再采用水冷以7℃/s的冷却速率将钢材水冷至室温；
㈥合格的钢梁进行定尺分切，管端倒坡口，最后在钢梁外壁喷抗冲击层，烘干。
进一步的，前述的货架立柱用高强度合金钢的制造方法，包括以下步骤：
㈠将冶炼好的钢材送入加热炉加热到1170℃，保温20min，再升温至1250℃，将钢材进行热轧至所需尺寸，
㈡然后将轧制好的钢材送入加热炉加热到1195℃，在线经第一冷却工序将钢材快速度冷却到725℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时26秒淬火，然后经过回火加热炉加热到870℃回火；
㈢将钢材送入感应炉进行二次淬火，加热温度为810℃，再将感应加热完成的钢材不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度13℃/s，使钢材温度冷却到Ms点以下30℃；
㈣将二次淬火后的钢材经过回火加热炉加热到620℃，保温42秒；
㈤将回火后的钢材在线采用压缩空气或雾状淬火液以8℃/s的冷却速率将钢材冷至470℃，然后经过加热炉加热到810℃，再采用水冷以8℃/s的冷却速率将钢材水冷至室温；
㈥合格的钢梁进行定尺分切，管端倒坡口，最后在钢梁外壁喷抗冲击层，烘干。
本发明的有益效果是：本发明通过中锰成分设计方式，显著提高钢材的淬透性，在空冷状态下便可获得马氏体组织，弥补传统钢材厚度方向性能不均现象。同时，Mn元素可降低钢材的韧脆转变温度，提高残余奥氏体稳定性，进而提高钢材的低温韧性。本发明采用低碳成分设计，改善钢材焊接性能。通过Nb微合金化处理，提高钢材强度；同时本发明钢材还具有高屈服强度和低屈强比的显著特点。
本发明抗冲击层通过引入高强度体系进行增强改性，具有优异的冲击强度和摩擦系数；实验结果显示，本发明的高强度体系能有效增强货架立柱的冲击强度，当由高强度体系加入抗冲击基体后，能使本发明抗冲击层抗冲击强度较现有材料提高至少2倍以上，冲击强度可达到6.7kJ／m3。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明：
实施例1
本实施例提供的一种货架立柱用高强度合金钢，该高强度钢梁包括钢体和涂覆在钢体外壁上的抗冲击层，所述钢体的化学成分质量百分比为：C：0.05%、Mn：0.87%、Cr：5.8%、Si：0.28%、W：0.23%、Ti：0.66%、Re：0.25%、Mg：0.19%、Mo：0.13%、Rh：0.083%、镧系稀土：0.15%、余量为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.2%，其中，P≤0.015%、S≤0.007%、H≤0.004%、N≤0.006％、O≤45ppm；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：11%、铕：5%、钆：6%、镨：10%、铒：5%、余量为镧，以上各组分之和为100%；
所述抗冲击层的重量份组分包括：环氧树脂19份、碳纤维7份、短切玻璃纤维5份、正硅酸乙酯1份、乙烯基三甲氧基硅烷11份、氨基树脂2份、新戊二醇3份、焦磷酸钠4份、煤焦油2份、石英粉1份、丙烯酸树脂7份、硬脂酸5份、聚丙烯酰胺2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物3份、乙氧基化烷基胺19份、羟基聚二甲基硅氧烷2份、聚磷酸铵5份。
本实施例的货架立柱用高强度合金钢的制造方法，包括以下步骤：
㈠将冶炼好的钢材送入加热炉加热到1150℃，保温30min，再升温至1230℃，将钢材进行热轧至所需尺寸，
㈡然后将轧制好的钢材送入加热炉加热到1150℃，在线经第一冷却工序将钢材快速度冷却到710℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时26秒淬火，然后经过回火加热炉加热到860℃回火；
㈢将钢材送入感应炉进行二次淬火，加热温度为780℃，再将感应加热完成的钢材不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度10℃/s，使钢材温度冷却到Ms点以下10℃；
㈣将二次淬火后的钢材经过回火加热炉加热到610℃，保温42秒；
㈤将回火后的钢材在线采用压缩空气或雾状淬火液以5℃/s的冷却速率将钢材冷至450℃，然后经过加热炉加热到790℃，再采用水冷以5℃/s的冷却速率将钢材水冷至室温；
㈥合格的钢梁进行定尺分切，管端倒坡口，最后在钢梁外壁喷抗冲击层，烘干。
实施例2
本实施例提供的一种货架立柱用高强度合金钢，该高强度钢梁包括钢体和涂覆在钢体外壁上的抗冲击层，所述钢体的化学成分质量百分比为：C：0.06%、Mn：0.88%、Cr：5.9%、Si：0.29%、W：0.24%、Ti：0.73%、Re：0.26%、Mg：0.21%、Mo：0.14%、Rh：0.084%、镧系稀土：0.20%、余量为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.2%，其中，P≤0.015%、S≤0.007%、H≤0.004%、N≤0.006％、O≤45ppm；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：14%、铕：6%、钆：10%、镨：12%、铒：7%、余量为镧，以上各组分之和为100%；
所述抗冲击层的重量份组分包括：环氧树脂20份、碳纤维8份、短切玻璃纤维7份、正硅酸乙酯2份、乙烯基三甲氧基硅烷12份、氨基树脂2份、新戊二醇4份、焦磷酸钠5份、煤焦油3份、石英粉2份、丙烯酸树脂8份、硬脂酸6份、聚丙烯酰胺2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5份、乙氧基化烷基胺20份、羟基聚二甲基硅氧烷4份、聚磷酸铵7份。
本实施例的货架立柱用高强度合金钢的制造方法，包括以下步骤：
㈠将冶炼好的钢材送入加热炉加热到1160℃，保温25min，再升温至1240℃，将钢材进行热轧至所需尺寸，
㈡然后将轧制好的钢材送入加热炉加热到1175℃，在线经第一冷却工序将钢材快速度冷却到720℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时24秒淬火，然后经过回火加热炉加热到865℃回火；
㈢将钢材送入感应炉进行二次淬火，加热温度为800℃，再将感应加热完成的钢材不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度12℃/s，使钢材温度冷却到Ms点以下20℃；
㈣将二次淬火后的钢材经过回火加热炉加热到615℃，保温43秒；
㈤将回火后的钢材在线采用压缩空气或雾状淬火液以7℃/s的冷却速率将钢材冷至460℃，然后经过加热炉加热到800℃，再采用水冷以7℃/s的冷却速率将钢材水冷至室温；
㈥合格的钢梁进行定尺分切，管端倒坡口，最后在钢梁外壁喷抗冲击层，烘干。
实施例3
本实施例提供的一种货架立柱用高强度合金钢，该高强度钢梁包括钢体和涂覆在钢体外壁上的抗冲击层，所述钢体的化学成分质量百分比为：C：0.07%、Mn：0.89%、Cr：6.1%、Si：0.31%、W：0.25%、Ti：0.79%、Re：0.27%、Mg：0.25%、Mo：0.15%、Rh：0.085%、镧系稀土：0.15-0.23%、余量为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.2%，其中，P≤0.015%、S≤0.007%、H≤0.004%、N≤0.006％、O≤45ppm；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：15%、铕：7%、钆：12%、镨：13%、铒：10%、余量为镧，以上各组分之和为100%；
所述抗冲击层的重量份组分包括：环氧树脂21份、碳纤维9份、短切玻璃纤维8份、正硅酸乙酯3份、乙烯基三甲氧基硅烷13份、氨基树脂3份、新戊二醇5份、焦磷酸钠7份、煤焦油4份、石英粉3份、丙烯酸树脂9份、硬脂酸7份、聚丙烯酰胺3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物7份、乙氧基化烷基胺21份、羟基聚二甲基硅氧烷5份、聚磷酸铵8份。
本实施例的地货架立柱用高强度合金钢的制造方法，包括以下步骤：
㈠将冶炼好的钢材送入加热炉加热到1170℃，保温20min，再升温至1250℃，将钢材进行热轧至所需尺寸，
㈡然后将轧制好的钢材送入加热炉加热到1195℃，在线经第一冷却工序将钢材快速度冷却到725℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时26秒淬火，然后经过回火加热炉加热到870℃回火；
㈢将钢材送入感应炉进行二次淬火，加热温度为810℃，再将感应加热完成的钢材不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度13℃/s，使钢材温度冷却到Ms点以下30℃；
㈣将二次淬火后的钢材经过回火加热炉加热到620℃，保温42秒；
㈤将回火后的钢材在线采用压缩空气或雾状淬火液以8℃/s的冷却速率将钢材冷至470℃，然后经过加热炉加热到810℃，再采用水冷以8℃/s的冷却速率将钢材水冷至室温；
㈥合格的钢梁进行定尺分切，管端倒坡口，最后在钢梁外壁喷抗冲击层，烘干。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。