CN103060685A

CN103060685A - 一种罐车用17MnNiVNbDR钢板及其生产方法

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Publication number: CN103060685A
Application number: CN2013100059424A
Authority: CN
Inventors: 谢良法; 赵文忠; 刘生; 张海军; 韦明; 庞辉勇; 车金锋; 莫德敏; 袁忠业
Original assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd; Hebei Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd; Hebei Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2013-01-08
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明涉及一种罐车用17MnNiVNbDR钢板及其生产方法，属于罐车专用钢技术领域。技术方案是：由以下重量百分含量的化学成分组成为：C：0.17%-0.19%，Si：0.30%-0.45%，Mn：1.55%-1.65%，P≤0.010%，S≤0.002%，Ni：0.35%-0.40%，Nb：0.03%-0.04%，V：0.095%-0.105%，N：0.014%-0.020%，Al_总：0.02%-0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质。该钢板的生产方法包括以下步骤：冶炼→LF/VD精炼→浇铸→加热→轧制→冷却→正火→回火→成品钢板。本发明的正火型高强度罐车用钢板的厚度为8mm-25mm，该钢板的致密性高，强度高，低温冲击韧性好，焊接性能良好，能够满足罐车及集装箱用钢的要求，用于公路罐车、船用集装箱及铁路罐车等领域。

Description

一种罐车用17MnNiVNbDR钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种罐车用17MnNiVNbDR钢板及其生产方法，属于罐车专用钢技术领域。

背景技术

罐车用17MnNiVNbDR钢板是代替在公路LPG罐车、船用集装箱、铁路罐车用16MnR钢板。背景技术采用调质型钢板（如武汉钢厂WH610D2和舞钢12MnNiVR）存在诸多问题，因此用户更愿采用正火型高强度罐车用钢板替代16MnR钢板。国外生产厂家生产抗拉强度为630MPa级的正火型罐车用高强度钢板，成本高；国内厂家类似的钢材抗拉强度水平仅有590MPa级或冲击温度最低为-20℃，从降低罐体自重及安全性能方面来说达不到要求。

发明内容

本发明目的是提供一种罐车用17MnNiVNbDR钢板及其生产方法，以做到冷加工性能良好、焊前不预热，焊后不需热处理、满足罐车领域不同现场施工工艺条件的要求，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种罐车用17MnNiVNbDR钢板，由以下重量百分含量的化学成分组成：C：0.17%-0.19%，Si：0.30%-0.45%，Mn：1.55%-1.65%，P≤0.010%，S≤0.002%，Ni：0.35%-0.40%，Nb：0.03%-0.04%，V：0.095%-0.105%， N：0.014%-0.020%， Al_总：0.02%-0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述的钢板的厚度为8-25mm，称为正火型高强度罐车用钢板。

一种罐车用17MnNiVNbDR钢板的生产方法，包含冶炼、浇铸、加热、轧制、水冷和热处理工序，各工序的具体步骤为：

（1）冶炼工序：包含重量百分含量为C：0.17%-0.19%，Si：0.30%-0.45%，Mn：1.55%-1.65%，P≤0.010%，S≤0.002%，Ni：0.35%-0.40%，Nb：0.03%-0.04%，V：0.095%-0.105%， N：0.014%-0.020%，Al_总：0.02%-0.05%的钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，采用增加渣量和多次流渣的方法，以利于脱P；大包温度≥1580℃时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块100～150kg，真空度0.5乇，真空保持时间≥20分钟时破坏真空，解决了钢水单靠Al线脱氧、钢中非金属夹杂物含量较高的现象，保证了钢质的纯净度；

（2）浇铸工序：冶炼后的钢水进行浇铸，得到铸坯；

（3）加热工序：所述的铸坯在连续炉内加热，最高加热温度为1220℃-1240℃，总加热时间为≥12min/mm；

（4）轧制工序：采用Ⅱ型控轧工艺，分两个阶段进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为1050-1100℃，道次压下率≥10%，累计压下率为30-50%；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度≤920℃，在这一阶段内，奥氏体晶粒被拉长，在伸长而未再结晶的奥氏体内形成高密度形变孪晶和形变带，同时微合金碳、氮化物因形变诱导析出，因而增加了铁素体的形核位置，细化了铁素体晶粒，故此阶段压下率应尽量大，累计压下率为50-70%，轧制后得到半成品钢板；

（5）水冷工序：经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为650—700℃；钢板下线后堆垛缓冷24小时，防止钢板内应力来不及释放而形成内裂纹；

（6）热处理工序：对钢板进行正火+回火处理，正火温度为920±10℃，总加热时间为40min，空冷，回火温度为620±10℃，总加热时间为60min，空冷。

所述浇铸工序，采用连铸工艺，过热度为10-25℃，拉坯速率为0.80-1.10m/min。

本发明的钢板的化学成分设计采用C-Mn-Ni-Nb-V-N系铁素体+珠光体钢，是通过低碳当量成分的设计及控轧控冷+正火、回火生产工艺，生产出符合高强度罐车用钢的8mm-25mm厚17MnNiVNbDR（改进型P460NL1）钢板，应用的强化机理为组织强化、细晶强化、析出强化和固溶强化。C的含量在 0.17%-0.19%，C主要与其他元素形成碳化物，起组织强化和析出强化的作用，提高钢板强度；Mn的含量在1.55-1.65%，Mn主要起固溶强化和降低相变温度、提高钢板强度的作用；Nb含量为0.030-0.040%，为有效通过控轧工艺实现钢板细晶强化，须加入Nb元素，以达到提高钢板再结晶温度，加热固溶Nb阻止奥氏体晶粒长大，冷却时高温析出Nb的C、N化物；Ｖ含量为0.095%-0.105%，经过II型控轧后， V的C、N化物析出，强烈提高钢板得强度；Ni含量为0.35%-0.40%，主要作用是增大奥氏体的过冷度，从而细化组织，取得强化效果，另外还能增加钢的耐大气腐蚀能力，提高低温冲击韧性和降低冷脆转变温度；N含量为0.014%-0.020%，主要作用为：(1)析出强化。氮与钒有较强的亲和力，氮的加入增加了V(C，N)析出的驱动力，促进了V(C，N)的析出。70%的钒以V(C，N)形式析出，仅剩20%钒固溶于基体中，剩余10%的钒溶于Fe3C中。钢中缺氮的情况下，大部分钒没有充分发挥其析出强化作用，可以说是浪费了。增氮后，使钢中原来处于固溶状态的钒转变成析出状态的钒，最大限度发挥了钒的沉淀强化作用，这是对V的一种充分利用，也是高氮钢强度增加的原因。（2）细化晶粒。氮在钢中还具有明显的细化晶粒的作用。增氮促进了碳氮化钒在奥氏体-铁素体相界面的析出，有效地阻止了铁素体晶粒长大，起到了细化铁素体晶粒尺寸的作用。通过析出V(C，N)钉扎奥氏体一铁素体晶界，促进晶体内铁素体的形成，提高了奥氏体一铁素体相变比，细化了铁素体晶粒，可改善非调质钢的强韧性能。特别在高VN钢中,由于V(C,N)的析出,促进了晶内铁素体的形成,使铁素体和珠光体均匀分布在晶界与晶内,晶粒明显细化。这种特性在焊接件中尤其重要,因为它促进了HAZ中奥氏体晶界和晶内铁素体的形成,而这些将增加H A Z的韧性。杂质元素P、S等含量下限不做限制，在工艺设备能力下尽可能降低，以达到钢质纯净、力学性能均匀的目的。

本发明具有以下优点：（1）钢质更纯净，P≤0.010%，S≤0.002%；（2）较低的屈强比，实际均小于0.85；（3）-40℃低温韧性良好；（4）钢板焊接性良好；（5）厚度为10.5mm，降低了罐车的自重；（6）抗拉强度最低为630MPa，最高为720MPa；试验结果表明：采用本发明的方法所生产的钢板具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，钢的冶金水平较高，性能完全满足高强度罐车用钢板的要求。该钢板的致密性高，强度高，低温冲击韧性好，焊接性能良好，能够满足罐车及集装箱用钢的要求，用于公路罐车、船用集装箱及铁路罐车等领域。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例一

本发明的正火型高强度罐车用钢的实际成分（按重量百分比）为： C 0.18%，Si 0.39%，Mn 1.61%，P 0.010%，S 0.002%， Ni 0.37%，Nb 0.034%，V 0.10%，N 0.0145%，Al_总 0.042%，其余为Fe和不可避免的杂质。轧成10.5mm钢板。

本发明的生产方法如下：

（1）冶炼工艺：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，采用增加渣量和多次流渣的方法，以利于脱P。大包温度1610℃时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块135kg，真空度60MPa，真空保持时间22分钟时破坏真空，解决了钢水单靠Al线脱氧、钢中非金属夹杂物含量较高的现象，保证了钢质的纯净度；

（2）浇铸工艺：冶炼后的钢水进行浇铸，得到铸坯；

（3）加热工艺：所述的铸坯在连续炉内加热，最高加热温度为1240℃，总加热时间为12min/mm；

（4）轧制工艺：采用Ⅱ型控轧工艺，分两个阶段进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为1080℃，道次压下率12%，累计压下率为50%；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度910℃，在这一阶段内，奥氏体晶粒被拉长，在伸长而未再结晶的奥氏体内形成高密度形变孪晶和形变带，同时微合金碳、氮化物因形变诱导析出，因而增加了铁素体的形核位置，细化了铁素体晶粒，故此阶段压下率应尽量大，累计压下率为70%，轧制后得到半成品钢板；

（5）水冷工艺：经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为680℃；钢板下线后堆垛缓冷24小时，防止钢板内应力来不及释放而形成内裂纹；

（6）热处理工艺：对钢板进行正火+回火处理，正火温度为920℃，总加热时间为40min，空冷，回火温度为620℃，总加热时间为60min，空冷。得到成品钢板。

其力学性能：屈服强度520MPa，抗拉强度：645MPa，延伸率：25%，-40℃冲击功AKv（横向）：68J、88J、67J。

实施例二

本发明的正火型高强度罐车用钢的实际成分（按重量百分比）为： C 0.19%，Si 0.38%，Mn 1.60%，P 0.009%，S 0.002%， Ni 0.38%，Nb 0.035%，V 0.10%，N 0.0145%，Al_总 0.040%，其余为Fe和不可避免的杂质。轧成18mm钢板。

本发明的生产方法如下：

（1）冶炼工艺：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，采用增加渣量和多次流渣的方法，以利于脱P。大包温度1600℃时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块136kg，真空度62MPa，真空保持时间25分钟时破坏真空，解决了钢水单靠Al线脱氧、钢中非金属夹杂物含量较高的现象，保证了钢质的纯净度；

（2）浇铸工艺：冶炼后的钢水进行浇铸，得到铸坯；

（4）轧制工艺：采用Ⅱ型控轧工艺，分两个阶段进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为1090℃，道次压下率12%，累计压下率为50%；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度900℃，在这一阶段内，奥氏体晶粒被拉长，在伸长而未再结晶的奥氏体内形成高密度形变孪晶和形变带，同时微合金碳、氮化物因形变诱导析出，因而增加了铁素体的形核位置，细化了铁素体晶粒，故此阶段压下率应尽量大，累计压下率为70%，轧制后得到半成品钢板；

（5）水冷工艺：经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为660℃；钢板下线后堆垛缓冷24小时，防止钢板内应力来不及释放而形成内裂纹；

（6）热处理工艺：对钢板进行正火+回火处理，正火温度为920℃，总加热时间为50min，空冷，回火温度为620℃，总加热时间为70min，空冷。得到成品钢板。

其力学性能：屈服强度510MPa，抗拉强度：640MPa，延伸率：24%，-40℃冲击功AKv（横向）：72J、89J、77J。

Claims

1.一种罐车用17MnNiVNbDR钢板，其特征在于由以下重量百分含量的化学成分组成为：C：0.17%-0.19%，Si：0.30%-0.45%，Mn：1.55%-1.65%，P≤0.010%，S≤0.002%，Ni：0.35%-0.40%，Nb：0.03%-0.04%，V：0.095%-0.105%， N：0.014%-0.020%， Al_总：0.02%-0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种罐车用17MnNiVNbDR钢板,其特征在于所述的钢板的厚度为8-25mm。

3.一种罐车用17MnNiVNbDR钢板的生产方法，其特征在于，包含冶炼、浇铸、加热、轧制、水冷和热处理工序，各工序的具体步骤为：

（2）浇铸工序：冶炼后的钢水进行浇铸，得到铸坯；

4.根据权利要求3所述的罐车用17MnNiVNbDR钢板的生产方法,其特征在于所述浇铸工序，采用连铸工艺，过热度为10-25℃，拉坯速率为0.80-1.10m/min。