專(zhuān)利名稱(chēng)：一種罐車(chē)用17MnNiVNbDR鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種罐車(chē)用17MnNiVNbDR鋼板及其生產(chǎn)方法，屬于罐車(chē)專(zhuān)用鋼技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
罐車(chē)用17MnNiVNbDR鋼板是代替在公路LPG罐車(chē)、船用集裝箱、鐵路罐車(chē)用16MnR鋼板。
背景技術(shù)：
采用調(diào)質(zhì)型鋼板(如武漢鋼廠WH610D2和舞鋼12MnNiVR)存在諸多問(wèn)題，因此用戶(hù)更愿采用正火型高強(qiáng)度罐車(chē)用鋼板替代16MnR鋼板。國(guó)外生產(chǎn)廠家生產(chǎn)抗拉強(qiáng)度為630MPa級(jí)的正火型罐車(chē)用高強(qiáng)度鋼板，成本高；國(guó)內(nèi)廠家類(lèi)似的鋼材抗拉強(qiáng)度水平僅有590MPa級(jí)或沖擊溫度最低為-20°C，從降低罐體自重及安全性能方面來(lái)說(shuō)達(dá)不到要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種罐車(chē)用17MnNiVNbDR鋼板及其生產(chǎn)方法，以做到冷加工性能良好、焊前不預(yù)熱，焊后不需熱處理、滿足罐車(chē)領(lǐng)域不同現(xiàn)場(chǎng)施工工藝條件的要求，解決背景技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種罐車(chē)用17MnNiVNbDR鋼板，由以下重量百分含量的化學(xué)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%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述的鋼板的厚度為8_25mm，稱(chēng)為正火型高強(qiáng)度罐車(chē)用鋼板。一種罐車(chē)用17MnNiVNbDR鋼板的生產(chǎn)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(jīng)電爐冶煉，送入 LF 精煉爐精煉，采用增加渣量和多次流渣的方法，以利于脫P(yáng) ;大包溫度> 1580°C時(shí)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(shí)間彡20分鐘時(shí)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(xiàn)象，保證了鋼質(zhì)的純凈度；
(2)澆鑄工序冶煉后的鋼水進(jìn)行澆鑄，得到鑄坯；
(3)加熱工序所述的鑄坯在連續(xù)爐內(nèi)加熱，最高加熱溫度為1220°C-1240°C，總加熱時(shí)間為> 12min/mm ；
(4)軋制工序采用II型控軋工藝，分兩個(gè)階段進(jìn)行軋制，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，軋制溫度為1050-1100°C，道次壓下率彡10%，累計(jì)壓下率為30-50%;第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，開(kāi)軋溫度< 920°C，在這一階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長(zhǎng)，在伸長(zhǎng)而未再結(jié)晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，同時(shí)微合金碳、氮化物因形變誘導(dǎo)析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細(xì)化了鐵素體晶粒，故此階段壓下率應(yīng)盡量大，累計(jì)壓下率為50-70%，軋制后得到半成品鋼板；
(5)水冷工序經(jīng)軋制后的鋼板在ACC快速冷卻裝置進(jìn)行在線冷卻，返紅溫度為650—7000C ;鋼板下線后堆垛緩冷24小時(shí)，防止鋼板內(nèi)應(yīng)力來(lái)不及釋放而形成內(nèi)裂紋；
(6)熱處理工序?qū)︿摪暹M(jìn)行正火+回火處理，正火溫度為920±10°C，總加熱時(shí)間為40min，空冷，回火溫度為620±10°C，總加熱時(shí)間為60min，空冷。所述澆鑄工序，采用連鑄工藝，過(guò)熱度為10-25°C，拉坯速率為O. 80-1. 10m/min。本發(fā)明的鋼板的化學(xué)成分設(shè)計(jì)采用C-Mn-N1-Nb-V-N系鐵素體+珠光體鋼，是通過(guò)低碳當(dāng)量成分的設(shè)計(jì)及控軋控冷+正火、回火生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出符合高強(qiáng)度罐車(chē)用鋼的8mm-25mm厚17MnNiVNbDR (改進(jìn)型P460NL1)鋼板，應(yīng)用的強(qiáng)化機(jī)理為組織強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化和固溶強(qiáng)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(qiáng)化和析出強(qiáng)化的作用，提高鋼板強(qiáng)度；Mn的含量在1. 55-1. 65%，Mn主要起固溶強(qiáng)化和降低相變溫度、提高鋼板強(qiáng)度的作用；Nb含量為O. 030-0. 040%，為有效通過(guò)控軋工藝實(shí)現(xiàn)鋼板細(xì)晶強(qiáng)化，須加入Nb元素，以達(dá)到提高鋼板再結(jié)晶溫度，加熱固溶Nb阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，冷卻時(shí)高溫析出Nb的C、N化物；V含量為O. 095%-0. 105%,經(jīng)過(guò)II型控軋后，V的C、N化物析出，強(qiáng)烈提高鋼板得強(qiáng)度；Ni含量為O. 35%-0. 40%，主要作用是增大奧氏體的過(guò)冷度，從而細(xì)化組織，取得強(qiáng)化效果，另外還能增加鋼的耐大氣腐蝕能力，提高低溫沖擊韌性和降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度；N含量為O. 014%-0. 020%，主要作用為(I)析出強(qiáng)化。氮與釩有較強(qiáng)的親和力，氮的加入增加了 V (C，N)析出的驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)了 V (C，N)的析出。70%的釩以V(C，N)形式析出，僅剩20%釩固溶于基體中，剩余10%的釩溶于Fe3C中。鋼中缺氮的情況下，大部分釩沒(méi)有充分發(fā)揮其析出強(qiáng)化作用，可以說(shuō)是浪費(fèi)了。增氮后，使鋼中原來(lái)處于固溶狀態(tài)的釩轉(zhuǎn)變成析出狀態(tài)的釩，最大限度發(fā)揮了釩的沉淀強(qiáng)化作用，這是對(duì)V的一種充分利用，也是高氮鋼強(qiáng)度增加的原因。(2)細(xì)化晶粒。氮在鋼中還具有明顯的細(xì)化晶粒的作用。增氮促進(jìn)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(zhǎng)大，起到了細(xì)化鐵素體晶粒尺寸的 作用。通過(guò)析出V(C，N)釘扎奧氏體一鐵素體晶界，促進(jìn)晶體內(nèi)鐵素體的形成，提高了奧氏體一鐵素體相變比，細(xì)化了鐵素體晶粒，可改善非調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)韌性能。特別在高VN鋼中，由于V(C，N)的析出，促進(jìn)了晶內(nèi)鐵素體的形成，使鐵素體和珠光體均勻分布在晶界與晶內(nèi)，晶粒明顯細(xì)化。這種特性在焊接件中尤其重要，因?yàn)樗龠M(jìn)了HAZ中奧氏體晶界和晶內(nèi)鐵素體的形成，而這些將增加H A Z的韌性。雜質(zhì)元素P、S等含量下限不做限制，在工藝設(shè)備能力下盡可能降低，以達(dá)到鋼質(zhì)純凈、力學(xué)性能均勻的目的。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)鋼質(zhì)更純凈，P彡O. 010%, S彡O. 002% ； (2)較低的屈強(qiáng)比，實(shí)際均小于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(chē)的自重；(6)抗拉強(qiáng)度最低為630MPa，最高為720MPa ;試驗(yàn)結(jié)果表明采用本發(fā)明的方法所生產(chǎn)的鋼板具有純凈度較高、成分均勻、內(nèi)部致密的特點(diǎn)，鋼的冶金水平較高，性能完全滿足高強(qiáng)度罐車(chē)用鋼板的要求。該鋼板的致密性高，強(qiáng)度高，低溫沖擊韌性好，焊接性能良好，能夠滿足罐車(chē)及集裝箱用鋼的要求，用于公路罐車(chē)、船用集裝箱及鐵路罐車(chē)等領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例一
本發(fā)明的正火型高強(qiáng)度罐車(chē)用鋼的實(shí)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%,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。軋成10. 5mm鋼板。本發(fā)明的生產(chǎn)方法如下
(1)冶煉工藝鋼水先經(jīng)電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，采用增加渣量和多次流渣的方法，以利于脫P(yáng)。大包溫度1610°C時(shí)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(shí)間22分鐘時(shí)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(xiàn)象，保證了鋼質(zhì)的純凈度；
(2)澆鑄工藝冶煉后的鋼水進(jìn)行澆鑄，得到鑄坯；
(3)加熱工藝所述的鑄坯在連續(xù)爐內(nèi)加熱，最高加熱溫度為1240°C，總加熱時(shí)間為12min/mm ；
(4)軋制工藝采用II型控軋工藝，分兩個(gè)階段進(jìn)行軋制，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，軋制溫度為1080°C，道次壓下率12%，累計(jì)壓下率為50% ;第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，開(kāi)軋溫度91 (TC，在這一階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長(zhǎng)，在伸長(zhǎng)而未再結(jié)晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，同時(shí)微合金碳、氮化物因形變誘導(dǎo)析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細(xì)化了鐵素體晶粒，故此階段壓下率應(yīng)盡量大，累計(jì)壓下率為70%，軋制后得到半成品鋼板；
(5)水冷工藝經(jīng)軋制后的鋼板在ACC快速冷卻裝置進(jìn)行在線冷卻，返紅溫度為680°C;鋼板下線后堆垛緩冷24小 時(shí)，防止鋼板內(nèi)應(yīng)力來(lái)不及釋放而形成內(nèi)裂紋；
(6)熱處理工藝對(duì)鋼板進(jìn)行正火+回火處理，正火溫度為920°C，總加熱時(shí)間為40min，空冷，回火溫度為620°C，總加熱時(shí)間為60min，空冷。得到成品鋼板。其力學(xué)性能屈服強(qiáng)度520MPa，抗拉強(qiáng)度645MPa，延伸率25%，_40°C沖擊功AKv(橫向):68J、88J、67J。實(shí)施例二
本發(fā)明的正火型高強(qiáng)度罐車(chē)用鋼的實(shí)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%,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。軋成18mm鋼板。本發(fā)明的生產(chǎn)方法如下
(1)冶煉工藝鋼水先經(jīng)電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，采用增加渣量和多次流渣的方法，以利于脫P(yáng)。大包溫度1600°C時(shí)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(shí)間25分鐘時(shí)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(xiàn)象，保證了鋼質(zhì)的純凈度；
(2)澆鑄工藝冶煉后的鋼水進(jìn)行澆鑄，得到鑄坯；
(3)加熱工藝所述的鑄坯在連續(xù)爐內(nèi)加熱，最高加熱溫度為1240°C，總加熱時(shí)間為12min/mm ；
(4)軋制工藝采用II型控軋工藝，分兩個(gè)階段進(jìn)行軋制，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，軋制溫度為1090°C，道次壓下率12%，累計(jì)壓下率為50% ;第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，開(kāi)軋溫度900°C，在這一階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長(zhǎng)，在伸長(zhǎng)而未再結(jié)晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，同時(shí)微合金碳、氮化物因形變誘導(dǎo)析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細(xì)化了鐵素體晶粒，故此階段壓下率應(yīng)盡量大，累計(jì)壓下率為70%，軋制后得到半成品鋼板；
(5)水冷工藝經(jīng)軋制后的鋼板在ACC快速冷卻裝置進(jìn)行在線冷卻，返紅溫度為660°C;鋼板下線后堆垛緩冷24小時(shí)，防止鋼板內(nèi)應(yīng)力來(lái)不及釋放而形成內(nèi)裂紋；
(6)熱處理工藝對(duì)鋼板進(jìn)行正火+回火處理，正火溫度為920°C，總加熱時(shí)間為50min，空冷，回火溫度為620°C，總加熱時(shí)間為70min，空冷。得到成品鋼板。其力學(xué)性能屈服強(qiáng)度510MPa，抗拉強(qiáng)度640MPa，延伸率24%，_40°C沖擊功AKv(橫向):72J、89J、77J。`
權(quán)利要求
1.一種罐車(chē)用17MnNiVNbDR鋼板，其特征在于由以下重量百分含量的化學(xué)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%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種罐車(chē)用17MnNiVNbDR鋼板，其特征在于所述的鋼板的厚度為 8_25mm。
3.一種罐車(chē)用17MnNiVNbDR鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，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(jīng)電爐冶煉，送入 LF 精煉爐精煉，采用增加渣量和多次流渣的方法，以利于脫P(yáng) ;大包溫度> 1580°C時(shí)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(shí)間彡20分鐘時(shí)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(xiàn)象，保證了鋼質(zhì)的純凈度；(2)澆鑄工序冶煉后的鋼水進(jìn)行澆鑄，得到鑄坯；(3)加熱工序所述的鑄坯在連續(xù)爐內(nèi)加熱，最高加熱溫度為1220°C-1240°C，總加熱時(shí)間為> 12min/mm ；(4)軋制工序采用II型控軋工藝，分兩個(gè)階段進(jìn)行軋制，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，軋制溫度為1050-1100°C，道次壓下率彡10%，累計(jì)壓下率為30-50%;第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，開(kāi)軋溫度< 920°C，在這一階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長(zhǎng)，在伸長(zhǎng)而未再結(jié)晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，同時(shí)微合金碳、氮化物因形變誘導(dǎo)析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細(xì)化了鐵素體晶粒，故此階段壓下率應(yīng)盡量大，累計(jì)壓下率為50-70%，軋制后得到半成品鋼板；(5)水冷工序經(jīng)軋制后的鋼板在ACC快速冷卻裝置進(jìn)行在線冷卻，返紅溫度為650—7000C ;鋼板下線后堆垛緩冷24小時(shí)，防止鋼板內(nèi)應(yīng)力來(lái)不及釋放而形成內(nèi)裂紋；(6)熱處理工序?qū)︿摪暹M(jìn)行正火+回火處理，正火溫度為920±10°C，總加熱時(shí)間為40min，空冷，回火溫度為620±10°C，總加熱時(shí)間為60min，空冷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的罐車(chē)用17MnNiVNbDR鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于所述澆鑄工序，采用連鑄工藝，過(guò)熱度為10-25°C，拉坯速率為O. 80-1. 10m/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種罐車(chē)用17MnNiVNbDR鋼板及其生產(chǎn)方法，屬于罐車(chē)專(zhuān)用鋼技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是由以下重量百分含量的化學(xué)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%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該鋼板的生產(chǎn)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(fā)明的正火型高強(qiáng)度罐車(chē)用鋼板的厚度為8mm-25mm，該鋼板的致密性高，強(qiáng)度高，低溫沖擊韌性好，焊接性能良好，能夠滿足罐車(chē)及集裝箱用鋼的要求，用于公路罐車(chē)、船用集裝箱及鐵路罐車(chē)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C21D8/02GK103060685SQ20131000594
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者謝良法, 趙文忠, 劉生, 張海軍, 韋明, 龐輝勇, 車(chē)金鋒, 莫德敏, 袁忠業(yè) 申請(qǐng)人:舞陽(yáng)鋼鐵有限責(zé)任公司, 河北鋼鐵集團(tuán)有限公司