一種罐車用17MnNiVNbDR鋼板及其生產方法
2023-11-06 12:30:02
專利名稱：一種罐車用17MnNiVNbDR鋼板及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種罐車用17MnNiVNbDR鋼板及其生產方法，屬於罐車專用鋼技術領域。
背景技術：
罐車用17MnNiVNbDR鋼板是代替在公路LPG罐車、船用貨櫃、鐵路罐車用16MnR鋼板。
背景技術：
採用調質型鋼板(如武漢鋼廠WH610D2和舞鋼12MnNiVR)存在諸多問題，因此用戶更願採用正火型高強度罐車用鋼板替代16MnR鋼板。國外生產廠家生產抗拉強度為630MPa級的正火型罐車用高強度鋼板，成本高；國內廠家類似的鋼材抗拉強度水平僅有590MPa級或衝擊溫度最低為-20°C，從降低罐體自重及安全性能方面來說達不到要求。
發明內容
本發明目的是提供一種罐車用17MnNiVNbDR鋼板及其生產方法，以做到冷加工性能良好、焊前不預熱，焊後不需熱處理、滿足罐車領域不同現場施工工藝條件的要求，解決背景技術中存在的上述問題。本發明的技術方案是
一種罐車用17MnNiVNbDR鋼板，由以下重量百分含量的化學成分組成C :O. 17%-0. 19%, Si 0. 30%-0. 45%, Mn 1. 55%-1. 65%, P 彡 O. 010%, S 彡 O. 002%, Ni O. 35%-0. 40%, Nb 0. 03%-0. 04%, V 0. 095%-0. 105%, N0. 014%-0.020%, Al 總
0.02%-0. 05%，餘量為Fe和不可避免的雜質。所述的鋼板的厚度為8_25mm，稱為正火型高強度罐車用鋼板。一種罐車用17MnNiVNbDR鋼板的生產方法，包含冶煉、澆鑄、加熱、軋制、水冷和熱處理工序，各工序的具體步驟為
(1)冶煉工序包含重量百分含量為C:0. 17%-0. 19%，S1:0. 30%-0. 45%，Mn
1.55%-1. 65%, P 彡 O. 010%, S 彡 O. 002%, Ni 0. 35%-0. 40%, Nb 0. 03%-0. 04%, V
O.095%-0. 105%, N 0. 014%-0. 020%, Al 總0. 02%_0· 05% 的鋼水先經電爐冶煉，送入 LF 精煉爐精煉，採用增加渣量和多次流渣的方法，以利於脫P ;大包溫度> 1580°C時吊包VD爐真空處理，真空前加入SiCa塊100 150kg，真空度O. 5乇，真空保持時間彡20分鐘時破壞真空，解決了鋼水單靠Al線脫氧、鋼中非金屬夾雜物含量較高的現象，保證了鋼質的純淨度；
(2)澆鑄工序冶煉後的鋼水進行澆鑄，得到鑄坯；
(3)加熱工序所述的鑄坯在連續爐內加熱，最高加熱溫度為1220°C-1240°C，總加熱時間為> 12min/mm ；
(4)軋制工序採用II型控軋工藝，分兩個階段進行軋制，第一階段為奧氏體再結晶階段，軋制溫度為1050-1100°C，道次壓下率彡10%，累計壓下率為30-50%;第二階段為奧氏體非再結晶階段，開軋溫度< 920°C，在這一階段內，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結晶的奧氏體內形成高密度形變孿晶和形變帶，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細化了鐵素體晶粒，故此階段壓下率應儘量大，累計壓下率為50-70%，軋制後得到半成品鋼板；
(5)水冷工序經軋制後的鋼板在ACC快速冷卻裝置進行在線冷卻，返紅溫度為650—7000C ;鋼板下線後堆垛緩冷24小時，防止鋼板內應力來不及釋放而形成內裂紋；
(6)熱處理工序對鋼板進行正火+回火處理，正火溫度為920±10°C，總加熱時間為40min，空冷，回火溫度為620±10°C，總加熱時間為60min，空冷。所述澆鑄工序，採用連鑄工藝，過熱度為10-25°C，拉坯速率為O. 80-1. 10m/min。本發明的鋼板的化學成分設計採用C-Mn-N1-Nb-V-N系鐵素體+珠光體鋼，是通過低碳當量成分的設計及控軋控冷+正火、回火生產工藝，生產出符合高強度罐車用鋼的8mm-25mm厚17MnNiVNbDR (改進型P460NL1)鋼板，應用的強化機理為組織強化、細晶強化、析出強化和固溶強化。C的含量在O. 17%-0. 19%，C主要與其他元素形成碳化物，起組織強化和析出強化的作用，提高鋼板強度；Mn的含量在1. 55-1. 65%，Mn主要起固溶強化和降低相變溫度、提高鋼板強度的作用；Nb含量為O. 030-0. 040%，為有效通過控軋工藝實現鋼板細晶強化，須加入Nb元素，以達到提高鋼板再結晶溫度，加熱固溶Nb阻止奧氏體晶粒長大，冷卻時高溫析出Nb的C、N化物；V含量為O. 095%-0. 105%,經過II型控軋後，V的C、N化物析出，強烈提高鋼板得強度；Ni含量為O. 35%-0. 40%，主要作用是增大奧氏體的過冷度，從而細化組織，取得強化效果，另外還能增加鋼的耐大氣腐蝕能力，提高低溫衝擊韌性和降低冷脆轉變溫度；N含量為O. 014%-0. 020%，主要作用為(I)析出強化。氮與釩有較強的親和力，氮的加入增加了 V (C，N)析出的驅動力，促進了 V (C，N)的析出。70%的釩以V(C，N)形式析出，僅剩20%釩固溶於基體中，剩餘10%的釩溶於Fe3C中。鋼中缺氮的情況下，大部分釩沒有充分發揮其析出強化作用，可以說是浪費了。增氮後，使鋼中原來處於固溶狀態的釩轉變成析出狀態的釩，最大限度發揮了釩的沉澱強化作用，這是對V的一種充分利用，也是高氮鋼強度增加的原因。(2)細化晶粒。氮在鋼中還具有明顯的細化晶粒的作用。增氮促進了碳氮化釩在奧氏體-鐵素體相界面的析出，有效地阻止了鐵素體晶粒長大，起到了細化鐵素體晶粒尺寸的 作用。通過析出V(C，N)釘扎奧氏體一鐵素體晶界，促進晶體內鐵素體的形成，提高了奧氏體一鐵素體相變比，細化了鐵素體晶粒，可改善非調質鋼的強韌性能。特別在高VN鋼中，由於V(C，N)的析出，促進了晶內鐵素體的形成，使鐵素體和珠光體均勻分布在晶界與晶內，晶粒明顯細化。這種特性在焊接件中尤其重要，因為它促進了HAZ中奧氏體晶界和晶內鐵素體的形成，而這些將增加H A Z的韌性。雜質元素P、S等含量下限不做限制，在工藝設備能力下儘可能降低，以達到鋼質純淨、力學性能均勻的目的。本發明具有以下優點(I)鋼質更純淨，P彡O. 010%, S彡O. 002% ； (2)較低的屈強比，實際均小於O. 85 ; (3)-40°C低溫韌性良好；(4)鋼板焊接性良好；(5)厚度為10. 5mm,降低了罐車的自重；(6)抗拉強度最低為630MPa，最高為720MPa ;試驗結果表明採用本發明的方法所生產的鋼板具有純淨度較高、成分均勻、內部緻密的特點，鋼的冶金水平較高，性能完全滿足高強度罐車用鋼板的要求。該鋼板的緻密性高，強度高，低溫衝擊韌性好，焊接性能良好，能夠滿足罐車及貨櫃用鋼的要求，用於公路罐車、船用貨櫃及鐵路罐車等領域。
具體實施方式
以下通過實施例對本發明做進一步說明。實施例一
本發明的正火型高強度罐車用鋼的實際成分(按重量百分比)為CO. 18%，Si O. 39%,Mn1. 61%, P O. 010%,S O. 002%, Ni O. 37%,Nb O. 034%, V O. 10%,N O. 0145%, Al 總 O. 042%,其餘為Fe和不可避免的雜質。軋成10. 5mm鋼板。本發明的生產方法如下
(1)冶煉工藝鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，採用增加渣量和多次流渣的方法，以利於脫P。大包溫度1610°C時吊包VD爐真空處理，真空前加入SiCa塊135kg，真空度60MPa，真空保持時間22分鐘時破壞真空，解決了鋼水單靠Al線脫氧、鋼中非金屬夾雜物含量較高的現象，保證了鋼質的純淨度；
(2)澆鑄工藝冶煉後的鋼水進行澆鑄，得到鑄坯；
(3)加熱工藝所述的鑄坯在連續爐內加熱，最高加熱溫度為1240°C，總加熱時間為12min/mm ；
(4)軋制工藝採用II型控軋工藝，分兩個階段進行軋制，第一階段為奧氏體再結晶階段，軋制溫度為1080°C，道次壓下率12%，累計壓下率為50% ;第二階段為奧氏體非再結晶階段，開軋溫度91 (TC，在這一階段內，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結晶的奧氏體內形成高密度形變孿晶和形變帶，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細化了鐵素體晶粒，故此階段壓下率應儘量大，累計壓下率為70%，軋制後得到半成品鋼板；
(5)水冷工藝經軋制後的鋼板在ACC快速冷卻裝置進行在線冷卻，返紅溫度為680°C;鋼板下線後堆垛緩冷24小 時，防止鋼板內應力來不及釋放而形成內裂紋；
(6)熱處理工藝對鋼板進行正火+回火處理，正火溫度為920°C，總加熱時間為40min，空冷，回火溫度為620°C，總加熱時間為60min，空冷。得到成品鋼板。其力學性能屈服強度520MPa，抗拉強度645MPa，延伸率25%，_40°C衝擊功AKv(橫向):68J、88J、67J。實施例二
本發明的正火型高強度罐車用鋼的實際成分(按重量百分比)為CO. 19%，Si O. 38%,Mn1. 60%, P O. 009%,S O. 002%, Ni O. 38%,Nb O. 035%, V O. 10%,N O. 0145%, Al 總 O. 040%,其餘為Fe和不可避免的雜質。軋成18mm鋼板。本發明的生產方法如下
(1)冶煉工藝鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，採用增加渣量和多次流渣的方法，以利於脫P。大包溫度1600°C時吊包VD爐真空處理，真空前加入SiCa塊136kg，真空度62MPa，真空保持時間25分鐘時破壞真空，解決了鋼水單靠Al線脫氧、鋼中非金屬夾雜物含量較高的現象，保證了鋼質的純淨度；
(2)澆鑄工藝冶煉後的鋼水進行澆鑄，得到鑄坯；
(3)加熱工藝所述的鑄坯在連續爐內加熱，最高加熱溫度為1240°C，總加熱時間為12min/mm ；
(4)軋制工藝採用II型控軋工藝，分兩個階段進行軋制，第一階段為奧氏體再結晶階段，軋制溫度為1090°C，道次壓下率12%，累計壓下率為50% ;第二階段為奧氏體非再結晶階段，開軋溫度900°C，在這一階段內，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結晶的奧氏體內形成高密度形變孿晶和形變帶，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細化了鐵素體晶粒，故此階段壓下率應儘量大，累計壓下率為70%，軋制後得到半成品鋼板；
(5)水冷工藝經軋制後的鋼板在ACC快速冷卻裝置進行在線冷卻，返紅溫度為660°C;鋼板下線後堆垛緩冷24小時，防止鋼板內應力來不及釋放而形成內裂紋；
(6)熱處理工藝對鋼板進行正火+回火處理，正火溫度為920°C，總加熱時間為50min，空冷，回火溫度為620°C，總加熱時間為70min，空冷。得到成品鋼板。其力學性能屈服強度510MPa，抗拉強度640MPa，延伸率24%，_40°C衝擊功AKv(橫向):72J、89J、77J。`
權利要求
1.一種罐車用17MnNiVNbDR鋼板，其特徵在於由以下重量百分含量的化學成分組成為C 0. 17%-0. 19%, Si 0. 30%-0. 45%, Mn 1. 55%-1. 65%, P 彡 O. 010%, S 彡 O. 002%,Ni 0. 35%-0. 40%, Nb 0. 03%-0. 04%, V 0.095%-0. 105%, N0. 014%-0. 020%, Al 總0.02%-0. 05%，餘量為Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的一種罐車用17MnNiVNbDR鋼板，其特徵在於所述的鋼板的厚度為 8_25mm。
3.一種罐車用17MnNiVNbDR鋼板的生產方法，其特徵在於，包含冶煉、澆鑄、加熱、軋制、水冷和熱處理工序，各工序的具體步驟為(1)冶煉工序包含重量百分含量為C:0. 17%-0. 19%，S1:0. 30%-0. 45%，Mn 1.55%-1. 65%, P 彡 O. 010%, S 彡 O. 002%, Ni 0. 35%-0. 40%, Nb 0. 03%-0. 04%, V O.095%-0. 105%, N 0. 014%-0. 020%, Al 總0. 02%_0· 05% 的鋼水先經電爐冶煉，送入 LF 精煉爐精煉，採用增加渣量和多次流渣的方法，以利於脫P ;大包溫度> 1580°C時吊包VD爐真空處理，真空前加入SiCa塊100 150kg，真空度O. 5乇，真空保持時間彡20分鐘時破壞真空，解決了鋼水單靠Al線脫氧、鋼中非金屬夾雜物含量較高的現象，保證了鋼質的純淨度；(2)澆鑄工序冶煉後的鋼水進行澆鑄，得到鑄坯；(3)加熱工序所述的鑄坯在連續爐內加熱，最高加熱溫度為1220°C-1240°C，總加熱時間為> 12min/mm ；(4)軋制工序採用II型控軋工藝，分兩個階段進行軋制，第一階段為奧氏體再結晶階段，軋制溫度為1050-1100°C，道次壓下率彡10%，累計壓下率為30-50%;第二階段為奧氏體非再結晶階段，開軋溫度< 920°C，在這一階段內，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結晶的奧氏體內形成高密度形變孿晶和形變帶，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細化了鐵素體晶粒，故此階段壓下率應儘量大，累計壓下率為50-70%，軋制後得到半成品鋼板；(5)水冷工序經軋制後的鋼板在ACC快速冷卻裝置進行在線冷卻，返紅溫度為650—7000C ;鋼板下線後堆垛緩冷24小時，防止鋼板內應力來不及釋放而形成內裂紋；(6)熱處理工序對鋼板進行正火+回火處理，正火溫度為920±10°C，總加熱時間為40min，空冷，回火溫度為620±10°C，總加熱時間為60min，空冷。
4.根據權利要求3所述的罐車用17MnNiVNbDR鋼板的生產方法，其特徵在於所述澆鑄工序，採用連鑄工藝，過熱度為10-25°C，拉坯速率為O. 80-1. 10m/min。
全文摘要
本發明涉及一種罐車用17MnNiVNbDR鋼板及其生產方法，屬於罐車專用鋼技術領域。技術方案是由以下重量百分含量的化學成分組成為C0.17%-0.19%，Si0.30%-0.45%，Mn1.55%-1.65%，P≤0.010%，S≤0.002%，Ni0.35%-0.40%，Nb0.03%-0.04%，V0.095%-0.105%，N0.014%-0.020%，Al總0.02%-0.05%，餘量為Fe和不可避免的雜質。該鋼板的生產方法包括以下步驟冶煉→LF/VD精煉→澆鑄→加熱→軋制→冷卻→正火→回火→成品鋼板。本發明的正火型高強度罐車用鋼板的厚度為8mm-25mm，該鋼板的緻密性高，強度高，低溫衝擊韌性好，焊接性能良好，能夠滿足罐車及貨櫃用鋼的要求，用於公路罐車、船用貨櫃及鐵路罐車等領域。
文檔編號C21D8/02GK103060685SQ20131000594
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月8日 優先權日2013年1月8日
發明者謝良法, 趙文忠, 劉生, 張海軍, 韋明, 龐輝勇, 車金鋒, 莫德敏, 袁忠業 申請人:舞陽鋼鐵有限責任公司, 河北鋼鐵集團有限公司