一種低成本超低碳火車車皮用鋼板的制備工藝方法技術

本發明專利技術公開了一種低成本超低碳火車車皮用鋼板的制備工藝方法，屬于熱軋鋼板技術領域。本發明專利技術相對于傳統的熱軋鋼板，降低了傳統熱軋鋼板中Si和Cr的含量，提高C和Cu的含量，并在軋制過程中，提高精軋開軋溫度和終軋溫度，降低卷曲溫度。本發明專利技術提供的工藝方法流程簡單，成本低。選用廉價的合金替代昂貴的合金，通過優化工藝參數，提高耐候鋼板的耐腐蝕性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于熱軋鋼板
，涉及火車車皮用鋼的制備工藝方法，特別是涉及超低碳微合金的耐候鋼及其制備工藝方法。
技術介紹
目前鐵路領域，火車車皮主要用熱軋耐候鋼板，熱軋鋼板具有優越的機械性能和低廉的市場價格，在基礎設施建設中的應用也較為廣泛。然而熱軋鋼板在存儲和使用過程當中，容易受到周圍環境腐蝕氣氛的影響，導致鋼板因銹蝕而失效。各工業發達國家的鋼板腐蝕年損失是國民經濟總產值的2％～4％。近20年來，我國冶金、化工、能源、交通、造紙等工業的發展，帶來了對自然環境的污染，不僅導致生態環境的破壞，而且使鋼材的腐蝕速率增大5～10倍。目前，很多鋼鐵企業為了減慢或者防止環境對熱軋鋼板的腐蝕，通常采用兩種措施：一是在鋼種冶煉時添加Ni、Cu、Al等提高耐蝕性的合金元素；二是在鋼板表面進行相應的防腐措施，例如噴涂耐蝕涂層。上述兩種措施都會增加生產工序和生產成本，同時合金元素的添加和涂層的噴涂還會產生多余污染物的排放，造成環境污染。熱軋鋼板在生產過程中，不可避免地會在鋼板表面產生氧化皮。鋼種成分、除磷工藝、軋制工藝參數都對氧化皮的性能(包括組織結構、厚度、粘附力等)有重要的影響。同時，氧化皮的性能又決定了熱軋鋼板的耐大氣腐蝕能力和鋼板表面質量。例如，Fe2O3相含量較多的氧化皮極大地降低了鋼板的耐蝕能力。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種低成本超低碳微合金耐候鋼的制備工藝方法。與傳統耐候鋼不同的是，本專利技術的制備工藝方法不通過添加耐蝕合金元素或噴涂涂層的方法提高熱軋鋼板的耐蝕性能，而只是通過優化鋼種成分和熱軋工藝參數，在熱軋鋼板表面獲得具有防腐蝕性能的氧化皮，達到提高鋼板耐蝕性能的目的。本專利技術提供的一種低成本超低碳微合金耐候鋼的制備工藝方法，相對于傳統的熱軋鋼板，本專利技術降低了傳統熱軋鋼板中Si和Cr的含量，提高C和Cu的含量，并在軋制過程中，提高精軋開扎溫度和終扎溫度，降低卷曲溫度。具體涉及內容如下步驟：第一步，成分設計：本專利技術的超低碳微合金耐候鋼的合金成分及重量百分數含量(總量為100％)為：C0.04～0.06％、Mn1.50～1.60％、Si0.13～0.15％、P＜0.01％、Cr＜0.10％、Cu0.15～0.18％、Ni0.02％、Nb0.05～0.07％，其余為Fe。第二步，設定熱軋溫度：選取粗軋終了溫度大于1040℃，精軋開扎溫度為960～980℃，精軋終扎溫度為850～870℃。第三步，設計熱軋壓下率和軋制溫度：所述的熱軋壓下率應為30％以下，所述的軋制溫度為900℃以上。第四步，設計卷曲工藝參數。在進行卷曲前，層流冷卻速度大于20℃/min，卷取過程中，溫度卷取溫度為520～550℃。優選的，層流冷卻速度為20～30℃/min。本專利技術的優點在于：(1)本專利技術提供的工藝方法流程簡單，成本低。(2)本專利技術選用廉價的合金替代昂貴的合金，通過優化工藝參數，提高耐候鋼板的耐腐蝕性。附圖說明圖1A為傳統熱軋鋼板表面氧化皮的截面微觀組織。圖1B為本專利技術中涉及的熱軋鋼板表面氧化皮的截面微觀組織。圖2為本專利技術中熱軋鋼板與傳統熱軋鋼板的動電位極化曲線。圖3A為傳統熱軋鋼板的鹽霧試驗結果。圖3B為本專利技術實施例中給出的熱軋鋼板的鹽霧試驗結果。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細說明。本專利技術提供一種低成本超低碳微合金耐候鋼板的制備工藝方法，所述方法包括如下內容：1)成分設計：本專利技術提供的低成本超低碳微合金耐候鋼，將傳統熱軋鋼板中Si元素含量降低2％，Cr元素含量降低14％，同時C元素含量提高2％，Cu元素含量提高15％，其余元素含量不變，得到最終的合金成分及重量百分數含量(總量為100％)為：C0.04～0.06％、Mn1.50～1.60％、Si0.13～0.15％、P＜0.01％、Cr＜0.10％、Cu0.15～0.18％、Ni0.02％、Nb0.05～0.07％，其余為Fe。2)熱軋溫度設計：開軋溫度主要影響氧化皮的厚度，溫度越高，氧化皮厚度越大，反之亦然；終軋溫度主要影響氧化皮的組織結構，溫度越高，最終氧化皮中Fe3O4含量越高，反之亦然。因此，為了獲得薄的、多的Fe3O4的氧化皮，在保證鋼板機械性能的基礎上，熱軋溫度應該控制在低的開軋溫度和高的終軋溫度。本專利技術中選取粗軋終了溫度大于1040℃，精軋開軋溫度為960～980℃，精軋終軋溫度為850～870℃。3)熱軋壓下率和軋制溫度設計：氧化皮在熱軋過程中能夠隨基體發生一定的變形，但是若熱軋壓下率過大或者熱軋溫度過低，氧化皮將發生開裂破碎，嚴重影響熱軋鋼板的耐腐蝕性能。為了保證氧化皮在熱軋過程中不發生開裂或剝落，壓下率應控制在30％以下，同時軋制溫度應控制在900℃以上。4)卷曲工藝參數設計：在熱軋過程中，由于溫度較高，氧化皮的結構主要是由內層FeO、中間層Fe3O4和外層Fe2O3組成，在卷取過程中，隨著溫度的降低，FeO將發生相變，相變種類和速率受到卷取溫度、冷卻速率和供氧差異等因素的影響。為了獲得Fe3O4含量高、耐蝕性好的氧化皮，層流冷卻速度大于20℃/min，溫度卷取溫度為520～550℃。本專利技術與傳統超低碳微合金熱軋鋼板的化學成分對比如表1所示。表1本專利技術熱軋鋼板與傳統熱軋鋼板的化學成分對比(wt.％)含量％CMnSiPCrCuNiNbFe傳統熱軋鋼板0.041.560.23＜0.010.210.030.100.07余量本專利技術熱軋鋼板0.061.600.13＜0.010.070.180.020.07余量相對于傳統熱軋鋼板，本專利技術中降低了Si和Cr的含量，鋼板強度降低。為了補償鋼板的強度損失，本專利技術提高鋼中C和Cu的含量，通過固溶強化和析出強化的作用來提高強度。合理的開軋溫度和終軋溫度及道次壓下率(也叫熱軋壓下率)、縮短軋制道次間隔時間和合適的卷取溫度是控制氧化皮特性的有效手段。本專利技術熱軋工藝參數與傳統熱軋工藝參數對比如表2所示。層流冷卻速度20～30℃/s。表2本專利技術工藝參數與傳統工藝參數對比工藝參數粗軋終了溫度/℃精軋開軋溫度/℃精軋終軋溫度/℃卷取溫度/℃傳統>1020920～940820～830570～600本專利技術>1040960～980850～870520～550本專利技術熱軋鋼板表面氧化鐵皮的截面組織(圖1B)與傳統鋼板的截面組織(圖1A)對比，通過背散射電子成像可以辨別出Fe3O4(深色)和FeO(淺色)，可以看出：兩者氧化皮的厚度相差不大，在15～20μm范圍內。但是傳統熱軋鋼板的氧化皮主要以FeO組成，其體積分數占到70％左右；而本專利技術熱軋鋼板的氧化皮主要以Fe3O4組成，其體積分數達到了80％。圖2為本專利技術熱軋鋼板與傳統熱軋鋼板的極化曲線的對比。通過圖2所得的極化曲線，計算得出個電極反應的自腐蝕點位Ecorr和自腐蝕電流密度Icorr及點蝕電位如表3所示。其中，點蝕電位是根據國標GBT4334.9-48確定的，以陽極極化曲線上對應電流密度10/100μA/cm2的電位中最正的電位值來表示點蝕電位，符號Eb10或Eb100。由表3可以看出，傳統熱軋鋼板試樣的自腐蝕電位較低，本專利技術熱軋鋼板試樣的自腐蝕電位較高。說明本專利技術熱軋鋼板的耐腐蝕性能得到了顯著地提高，具有較強的耐大氣腐蝕能力。表3兩種本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低成本超低碳火車車皮用鋼板的制備工藝方法，其特征在于：相對于傳統的熱軋鋼板，降低傳統熱軋鋼板中Si和Cr的含量，提高C和Cu的含量，并在軋制過程中，提高粗軋終了溫度、精軋開軋溫度和終軋溫度，降低卷曲溫度。

【技術特征摘要】
1.一種低成本超低碳火車車皮用鋼板的制備工藝方法，其特征在于：相對于傳統的熱軋鋼板，降低傳統熱軋鋼板中Si和Cr的含量，提高C和Cu的含量，并在軋制過程中，提高粗軋終了溫度、精軋開軋溫度和終軋溫度，降低卷曲溫度。2.根據權利要求1所述的一種低成本超低碳火車車皮用鋼板的制備工藝方法，其特征在于：將傳統熱軋鋼板中Si元素含量降低2％，Cr元素含量降低14％，同時C元素含量提高2％，Cu元素含量提高15％，其余元素含量不變。3.根據權利要求1所述的一種低成本超低碳火車車皮用鋼板的制備工藝方法，其特征在于：合金成分及重量百分數含量為：C0.04～0.06％、Mn1.50～1.60％、Si0.13～0.15％、P＜0.01％、Cr＜0.10％、Cu0.15～0.18％、Ni0.02％、Nb0.05～0.07％，其余為Fe。4.根據權利要求1所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：閻曉倩，董華利，張軍政，王振強，楊帥，劉懿樂，
申請(專利權)人：中鐵物總技術有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11