超高强集装箱用钢BQ700冷弯裂纹研究

【摘 要】 本钢研制开发的6.0mm厚BQ700用于制作集装箱底部鹅颈梁，在进行冷弯加工时折弯部位出现部分开裂现象，影响产品质量和使用。本研究采用Deform软件对加工过程进行研究，并提出改进方法，问题得到解决。

【关键词】 集装箱用钢 冷弯开裂 Deform

1 前言

集装箱是现代物流运输的主要运载工具之一，传统集装箱主要采用屈服强度345MPa级和SM490等耐候钢及焊接结构钢制造，随着集装箱行业的不断发展，集装箱用钢材正趋向于高强度化、轻量化、减薄倾向化[1，2]。如出口美国的53英尺和出口欧洲的45英尺集装箱均广泛采用700MPa级热轧钢。受此影响国内企业也开始采用上述材料。

为适应市场需求，企业开发出700MPa级集装箱用钢BQ700，并获得好评，但制作鹅颈梁进行冷弯加工时，折弯部位偶尔会出现开裂现象，影响了产品的使用。本研究对出现裂纹的钢板进行了成分、金相和扫描电镜的检验和分析，并采用有限元分析方法对加工过程进行模拟分析，研究冷弯开裂的原因，为提高产品质量提供理论依据。

2 BQ700加工过程及裂纹缺陷

6.0mm厚度规格的BQ700制作集装箱底部鹅颈梁的正常工艺为：开平打砂剪切和裁条折弯。宏观检查发现剪切成横板时，在部分板的断面出现了横裂纹，如图1（a）所示。而对断面没有出现横裂纹的钢板进行冷弯加工时在折弯部位也发现有部分裂纹出现，最大裂纹达70mm，如图1（b）所示。

3 分析检测结果

3.1 钢的化学成分因素

本研究中BQ700化学成分与其他企业对比因其他产品中Mo含量高0.13%。为了降低生产成本，本研究BQ700采用以水代合金的理念，通过增加冷却速率的方法，获得铁素体和贝氏体为主的组织。

3.2 鹅颈梁冷加工分析

为了进一步研究和分析鹅颈梁冷加工过程中应力分布，本研究还采用了有限元软件Deform对BQ700应变过程进行模拟，具体模拟结果如图2和图3所示。

研究表明，冷加工过程中在角部位置BQ700厚度方向流动速度和应力均存在较大差异。即鹅颈梁冷加工过程角部受力比较复杂，除正应力以为，还在厚度方向存在较大的切应力。

4 结果分析与讨论

众所周知，低碳微合金钢Mo可以“C曲线”右移，抑制先共析铁素体的形成，但对贝氏体转变的推迟作用较小，更有利于微合金钢获得韧性良好的贝氏体组织[3，4]，这对细化组织也具有明显作用。BQ700组织以铁素体和贝氏体为主，在未添加Mo的情况下，生产过程中出现铁素体的比例更高，若想获得同样的组织，需要采用更高的冷却速率，但因此也会影响到加工性能。

通过deform软件分析发现，鹅颈梁冷加工过程角部受力非常复杂，除正应力以为，还在厚度方向存在较大的切应力，在两种力综合作用下角部位置存在较大的应力梯度，尤其在心部位置更加明显。如果钢板在厚度方向组织和性能不均匀，则极容易在切应力作用下萌生裂纹并扩展。

均匀细小的金相组织是获得良好冷加工性能的先决条件，然而本研究中BQ700为了节省成本，采用以水代合金的方法进行组织强化，这对成形性产生较大的不利影响。因此，在工艺不当情况下，最终在冷变形过程中沿心部位置发生脆断。

依据该分析提出了解决问题的方法，即在生产BQ700过程中降低冷却速率，改善加工性能。采用该方式生产以后，角部开裂问题得到解决。

5 结语

（1）本研究中超高强集装箱用钢BQ700采用以水代替合金方法，无Mo合金设计，生产成本比其他企业低。（2）本研究中BQ700加工性能与其他企业相比较差，归因于采用增加冷却速率的方式，间接破坏了材料的加工性能。（3）依据本研究分析提出生产BQ700过程中降低冷却速率，改善加工性能，采用该方式生产以后，角部开裂问题得到解决。

参考文献

[1]温德智，周春泉，柴海涛.转炉-CSP集装箱板的开发[J].钢铁研究学报，2005，17（B08）：132-134.

[2]王义芳，侯金海，刘国庆.采用CSP工艺开发集装箱用高耐候钢的生产实践[J].钢铁，2003，38（8）：35- 37.

[3]曹建春，雍岐龙，刘清友，等.含铌钼钢中微合金碳氮化物沉淀析出及其强化机制[J].材料热处理学报， 2006，27（5）：51-55.

[4]Liu C J， Liu H L， Jiang M F. Effect of Rare Earth Elements on Transformation Behavior and Microstructure Characteristics in X80 Pipeline Steel[J].RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING， 2011，40：51-55.