一种屈服强度为550MPa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢及生产方法与流程

本发明涉及一种集装箱用钢及生产方法，确切地属于屈服强度≥550mpa集装箱用钢及生产方法，具体为采用短流程生产的屈服强度≥550mpa低屈强比易成型铁路运输箱体用钢及生产方法。

背景技术

为了实现铁路运输重载的要求,箱体自身减重是必然的发展趋势。为保证箱体自重减轻，提高载重量，而运行安全、可靠，对铁路运输箱体用钢的强韧化及成型性能指标要求越来越高。目前，我国铁路运输箱体用钢的屈服强度级别为235～450mpa级，为满足我国铁路运输节能、重载、安全的发展需求，需要开发屈服强度550mpa级铁路运输箱体用高强钢。

目前，铁路运输箱体用高强钢主要采用冷加工成型工艺，但其存在随着强度的增加，钢板在冷加工成型中，极易产生开裂现象，导致加工成型合格率不仅低，且浪费原料、能源及人力。因此，开发一种550mpa级低屈强比易成型铁路运输箱体用高强钢具有迫切的意义。

中国专利公开号为cn107058873a的文献，公开了“用薄板坯连铸连轧生产rel≥550mpa铁路集装箱用钢及其方法”，其组分及重量百分比含量为：c：0.041～0.070％，si：0.31～0.62％，mn：1.2～1.5％，p：≤0.010％，s：≤0.008％，cu：0.30～0.60％，cr：0.50～0.80％，ni：0.30～0.50％，nb：0.025～0.045％，ti：0.051～0.080％，n：≤0.005％，其余为fe和不可避免的杂质。其特点是采用nb+ti微合金化技术提高钢的强度，同时，大量添加了合金元素cu、cr、ni提高钢的耐腐蚀性能，但合金元素的大量添加也恶化了钢的冷成型性能，该专利的强度级别满足了铁路集装箱用钢的发展要求，但高强钢冷成型开裂的问题却没有技术上的考滤，这也是高强钢推广应用中的技术难题。

技术实现要素：

本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种通过采用微合金化技术产生的沉淀强化和组织强化技术，以提高钢的强度，通过采用超低碳成分及按照洁净钢的冶炼，以降低钢的屈强比，进而提高钢的成型性能，使成型性能合格率提高到99％以上的屈服强度为550mpa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种屈服强度为550mpa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢，其组分及重量百分比含量为：c不超过0.06％、si：≤0.02％、mn：0.30～0.80％、p：≤0.02％、s：≤0.006％、cu：0.05～0.40％，cr：0.2～0.6％、ti：0.04～0.11％、n：≤60ppm、o：≤40ppm，余量为fe及不可避免的杂质；金相组织为：铁素体+贝氏体。

优选地：其组分及重量百分比含量为：c：0.02～0.06％、si：≤0.02％、mn：0.35～0.7％0、p：≤0.02％、s：≤0.005％、cu：0.05～0.30％，cr：0.25～0.55％、ti：0.045～0.10％、n：≤50ppm、o：≤40ppm。

进一步地：其组分及重量百分比含量为：c：0.03～0.055％、si：≤0.015％、mn：0.40～0.60％、p：≤0.02％、s：≤0.004％、cu：0.10～0.20％，cr：0.25～0.4％、ti：0.05～0.08％、n：≤50ppm、o：≤40ppm。

采用csp生产一种屈服强度为550mpa级低屈强比易成型铁路运输箱体用钢的方法，其步骤：

1)转炉冶炼并连铸成坯，控制铸坯厚度在50～90mm；铸坯拉速在3.5～5.5m/min；

2)对连铸坯加热，控制铸坯入炉温度在750～950℃，出炉温度在1100～1250℃；

3)进行精轧：并控制精轧第1、2机架轧制压下率在50～60％，终轧温度在840～920℃；

4)采用层流方式冷却至卷取温度；

5)进行卷取，其卷取温度在560～660℃；

6)自然冷却至室温。

优选地：铸坯入炉温度在780～900℃，出炉温度在1140～1230℃。

优选地：终轧温度在856～908℃。

本发明中各元素记主要工序的作用及机理：

c是提高钢强度最经济有效的合金元素，但c含量过高会显著恶化钢的焊接性能，并影响钢的冷成型性能。同时本发明钢要具有良好的冷成型性能，所以将其含量设定为不超过0.06％。

合金元素si是影响热轧带钢表面质量的重要元素，为保证钢板良好的表面质量，本发明钢中的si含量设计为≤0.02％。

钢中添加mn，不仅可以通过mn的固溶强化提高钢的强度，而且可降低钢的相变温度，细化晶粒，提高钢的低温韧性，本发明钢mn含量设计为0.30～0.80％。

p是低合金钢中的杂质元素之一，含p量高，一方面使钢具有较明显的冷脆倾向，另一方面p容易产生p偏析，明显恶化冷成型性能。本发明钢中的p含量控制较低水平，p含量≤0.02％。

s是钢中的有害元素，生成的硫化物夹杂严重影响钢的力学性能，同时，本发明钢采用ti微合金化，ti与s易生成ti2s夹杂，从而减少钢中有效ti的含量，进一步影响钢的力学性能，因此应尽量降低钢中的s含量，使其含量在0.006％以下。

cu、cr：是提高钢耐大气腐蚀性能有效的元素，本发明通过对cu、cr的合理匹配，使其具有良好的耐腐蚀性能，本发明cu含量控制在0.05～0.40，cr含量控制在0.2～0.6。

ti是成本最低廉的微合金元素，为降低成本而又达到好的强化效果，本发明钢中采用高ti微合金化设计，通过ti的沉淀强化提高钢的强度，为达到最佳的沉淀强化效果，ti含量与c含量必须合理匹配，本发明钢中ti含量设计为0.04～0.11％。

n在钢中在钢液和钢液凝固冷却过程中易与ti生成tin夹杂，而高溶点的tin在均热过程中不会溶解，从而减少在随后轧制和冷却过程中tic的析出量，使得钢得不到设计的强化效果，从而影响钢板最终的力学性能，所以本发明中的n含量应设计为最小含量，根据转炉炼钢的实际情况，本发明钢中的n含量设计为≤50ppm％。

o在本发明钢中含量设计考虑的与n一样，o在本发明钢中主要与ti形成ti2o3，从而减少了在随后轧制和冷却过程中tic的析出量，使得钢得不到设计的强化效果，从而影响钢板最终的力学性能，所以本发明中的o含量也设计为最小含量，根据转炉炼钢的实际情况，本发明钢中的o含量设计为≤40ppm％。

在本发明中，控制铸坯入炉温度为750～950℃，可避开发明钢钢坯热塑性脆性区，保证良好的铸坯质量，出炉温度1100～1250℃确保发明钢中合金元素固溶充分、元素扩散均匀、奥氏体组织均匀而不粗化。

在本发明中，终轧温度在840～920℃，采用双相钢的轧制模式获得复相组织，有利于降低钢的屈强比，提高冷成型性能；卷取温度在560～660℃，有利于微合金元素ti的充分析出提高发明钢的强度。

与现有技术相比，本发明利用超低碳+ti微合金化及洁净钢的冶炼技术，双相钢的轧制模式，生产屈服强度≥550mpa，抗拉强度600～800mpa，延伸率a≥18％的铁路运输箱体用高强钢。该钢具有低成本、高强韧性、良好的冷成型性能、良好的焊接性能及耐蚀性能等特点。

附图说明

图1为本发明钢板的金相组织体图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的化学成分列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例的性能检测列表。

本发明各实施例均按照以下步骤进行生产：

1)转炉冶炼并连铸成坯，控制铸坯厚度在50～90mm；铸坯拉速在3.5～5.5m/min；

2)对连铸坯加热，控制铸坯入炉温度在750～950℃，出炉温度在1100～1250℃；

3)进行精轧：并控制精轧第1、2机架轧制压下率在50～60％，终轧温度在840～920℃；

4)采用层流方式冷却至卷取温度；

5)进行卷取，其卷取温度在560～660℃；

6)自然冷却至室温。

表1本发明各实施例及对比例的化学成分(wt.％)

表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表

表3本发明各实施例及对比例的力学性能检测情况列表

从表3可以看出，本发明实施例钢的厚度规格为1.1～2.5mm，屈服强度均大于550mpa，抗拉强度在668～702mpa之间，延伸率均大于18％，屈强比小于0.85，b＝120mm的宽弯曲试验均合格。能整体表现出本发明钢具有超薄厚度规格，且不同厚度规格钢的力学能性优良，具有较低的屈强比，组织为铁素体+贝氏体复相组织，具有良好的冷成型性能。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。