700MPa超宽幅轻薄陆运集装箱用拼接钢板及制造方法与流程

本发明涉及热轧高强集装箱领域，特别是涉及一种700mpa超宽幅轻薄陆运集装箱用拼接钢板及制造方法

背景技术：

1、随着中国不断开通的铁路班列，陆运集装箱需求量与日俱增，同时面对国际突出的环境与能源问题，集装箱应向高强化，轻量化方向发展。传统集装箱用钢板强度普遍较低，在设计集装箱时，需要增加集装箱板的厚度以保证集装箱的装载能力，这造成了整个集装箱的重量增大，提高钢板强度可以减小集装箱壁厚，增大有效体积，提高运输载重。经实验表明，钢强度≥700mpa可使自身减重15％。

2、1500mm～2150mm这种超宽幅卷板作为集装箱拼接钢板可以大幅度减少拼接焊点，降低因焊接出现问题。并采用合理的工艺保持超宽幅钢卷的通卷稳定性，以保证无论钢卷加工成波纹板后做侧板、前墙板还是顶板等都有稳定的性能。

3、申请号为cn202010362920.3的专利文件公开了一种宽幅700mpa级热轧集装箱用耐候钢及其制造方法。钢中含有c 0.0 5 8％～0.078％，si 0.65％～0.75％，mn 0.65％～0.85％，p 0.035％～0.045％，s≤0.006％、al≤0.040％，cr 0.22％～0.31％，cu 0.11％～0.19％，ti 0.060％～0.075％，re 0.021％～0.035％，n≤0.005％，余量为铁和不可避免的杂质。铸坯均热段出口温度1283～1300℃，保温时间27～41min，总在炉时间≤178min。粗轧出口温度≥1100℃，精轧开轧温度为1087～1108℃，精轧终轧温度925～947℃，以37～47℃/s的冷却速率冷却到6 5 5～6 7 5℃卷取，平整力5 5 0 0～6500kn，弯辊力30～40kn。成品钢板开平后平直度≤3mm/m。但是其成品钢板宽度也只能做到1350～1500mm，并且其添加了re贵重合金元素，提高了成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种700mpa超宽幅轻薄陆运集装箱用拼接钢板及制造方法，本发明主要根据陆运实际环境情况，设计制造既可以服役在高温干燥的沙漠等陆运地带，也可抵御偶然的雨水环境侵蚀的轻薄高强陆运集装箱用钢。本发明摒弃添加传统耐大气腐蚀中较为昂贵的ni元素，针对陆运集装箱的使用环境，调控si、cu、cr竞争以满足不同的陆运环境要求，最后通过合理的生产工艺制造抗拉强度≥700mpa，延伸率≥18％，宽幅可达2000～2150mm的具有良好耐蚀性的陆运集装箱拼接钢板。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、700mpa超宽幅轻薄陆运集装箱用拼接钢板，钢中化学成分按重量百分比计为：c0.04％～0.06％、si 0.5％～0.68％、mn 0.68％～0.98％、s≤0.015％、p≤0.015％、al0.050％～0.080％、ti 0.085％～0.105％、cr 0.51％～0.68％、cu 0.20％～0.30％、n≤0.005％、o≤0.005％，其余为fe和其它不可避免的杂质。

4、钢的屈服强度rel≥700mpa，抗拉强度rm≥750mpa，断后伸长率a≥18％,以q355b为基准，相对腐蚀率≤48％。

5、所述钢板厚度为1.5～14mm，宽度为2000～2150mm。主要用于集装箱侧板、端板等拼接钢板。

6、本发明中采用低c的设计可以大幅度降低碳当量，提高钢卷的塑韧性以及焊接性；同时避免cr与c易形成碳化物，导致成品钢卷的耐蚀性大幅降低。

7、si元素一方面进一步抑制cr的碳化物析出，一方面在钢卷表面形成致密的富si层，提高钢卷耐蚀性的同时包覆富cu液，增加表层粘度和韧性，避免高温cu脆导致的裂纹。

8、mn元素通过固溶强化提高钢卷强度；同时可以与cu一同减弱s的有害作用。

9、al元素提高aln析出温度，增加aln析出量；炼钢连铸段采用强冷模式，让钢坯析出弥散细小的aln，作为母相为ti的化合物析出提供形核点，大幅增加ti的强化作用；不需要其它昂贵的合金就可达到700mpa级集装箱产品。

10、ti元素能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。同时调控ti化合物的析出大小，促进晶粒细化，在提高强度的同时，改善钢的韧性；并且适量的ti有助于陆运出现雨水环境中的耐蚀性。

11、针对陆运的服役环境，舍弃对陆运环境下耐蚀贡献较小且昂贵的ni元素，调控si、cu、cr元素竞争关系，提高钢材在陆运过程中出现高温太阳暴晒、降雨潮湿等环境的耐蚀性能。

12、由于mn和cu的存在，s的含量不需要特殊控制，降低生产设计钢卷脱硫的成本，同时适宜的s会提高cu元素在偶然出现的雨水环境中的耐蚀的贡献，并且通过调控热轧工艺几乎可以消除含cu钢出现的表面翘皮和边裂缺陷。

13、最后o、n的低控，保证夹杂物较少，一方面减少后续加工开裂的风险，一方面提高焊缝的质量。

14、700mpa超宽幅轻薄陆运集装箱用拼接钢板的制造方法，包括炼钢和轧钢，具体方法如下：

15、一、炼钢

16、1)原料铁水预处理时吨钢加入石灰260～330g，镁粉喷吹速率为8～14kg/min，，铁水与废钢质量比为1.1～1.5；

17、2)转炉吹炼12～17min，精炼吹ar时间42～52min；

18、3)连铸坯过热度控制在20℃以内，采用强冷气雾冷却模式，增加aln的析出。

19、二、轧钢

20、1)采用热装入炉方式，防止铸坯在温度下降再上升过程中交替变化引起的应力交替集中所致的裂纹产生，加热炉膛气氛为弱氧化性气氛，采用多段式加热。钢坯入炉后经过80～100min，缓慢加热至1065～1075℃，随后加热至1150～1180℃保温70～90min，随后在0.5～1min内升温到1200～1230℃进行保温25～40min后出炉。此过程即保证钢坯奥氏体、合金均匀化、si层的固化、同时还防止cu的大量富集导致出现开裂情况。

21、2)轧制过程粗轧终扎温度≥1080℃，精轧终轧温度为860～900℃，卷取温度560～580℃，利用2300mm机组的高压水除鳞系统和超快冷系统，保证钢卷的表面质量以及超宽幅尺寸的性能稳定。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、1)本发明在成分设计上，采用ti在钢中的细晶强化和析出强化作用，取代传统高级别集装箱用钢常用的nb微合金或nb-ti微合金化强化方式。同时调控si、cu、cr竞争关系，摒弃较为昂贵的ni，使钢材的耐蚀性可以更适用于陆运的复杂环境。实现高性能、低成本陆运集装箱拼接钢板生产，大幅降低成本。

24、2)本发明采用合理的炼钢工艺，析出大量小弥散的aln，为ti的化合物析出提供形核点，大幅提升ti的强化作用，使得ti的强化作用与nb-ti复合强化作用几乎相同。

25、2)本发明采用合理的热轧工艺，获得更细小ti的化合物，一方面提高自身强度，一方面得到更细小的奥氏体，增加晶界为cu析出提供位置，减小单位面积内cu的富集，防止轧制开裂。同时ti和cu的存在会提高陆运集装箱在偶然降雨时的耐蚀性。

26、3)本发明采用合理的加热设计，使钢坯在加热过程中液相fe2sio4几乎不向fe基体渗透，既能形成具有粘附力的feo+fe2sio4层，配合cr层一同阻碍o的侵入，提高材料耐蚀能力；又能在高温下包覆富cu液，减缓出现cu富集晶界的趋势，避免出现高温裂纹。

27、4)本发明利用2300mm机组的设备优势，轧制过程投入保温罩，减缓边部温降与心部温降的温度差，降低超宽幅钢卷的边部、心部性能差异；高压水除鳞会去除疏松锈层，夯实致密锈层；配合机组的超快冷设配，生产700mpa级宽度最宽可达2150mm的超宽幅陆运集装箱用钢的同时，保证超宽幅集装箱钢卷的通卷性能稳定。

28、5)本发明的超宽幅轻薄集装箱用拼接卷板，各项力学性能满足指标达到要求，耐蚀性能优异，并且成本控制良好。本发钢板的屈服强度rel≥700mpa，抗拉强度rm≥750mpa，断后伸长率a≥18％,以q355b为基准，相对腐蚀率≤48％。

29、6)通过本发明的制造方法可以批量生产宽度达到2000～2150mm的超宽幅陆运集装箱用钢，优势在于可以减少焊接次数，降低生产成本，提高钢材使用率，实现集装箱减重，达到轻量化的目的，具市场竞争力。