CN104726774A - 一种低温油罐车封头用钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶炼技术领域，具体涉及一种低温油罐车封头用钢板，还涉及上述钢板的生产方法。一种低温油罐车封头用钢板，其特征在于：所述的钢板屈服强度≥400MPa，抗拉强度560-695MPa，伸长率（A200）≥18%，-45.6℃纵、横双向冲击功均值达到27J以上，单值达到19J以上，厚度10-25mm，正火状态交货。本发明的低温油罐车封头用钢板，通过优化的组分配比和控轧及热处理工艺，钢板正火及二次正火+模拟焊后热处理后，得到理想的珠光体+铁素体组织，其晶粒均匀细小，晶粒度达10-11级，屈服强度≥410MPa，抗拉强度570-695MPa，伸长率（A200）≥20%，-45.6℃纵、横双向冲击功均值达到40J以上，单值达到30J以上，优于设计和使用要求。

Description

一种低温油罐车封头用钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于冶炼技术领域，具体涉及一种低温油罐车封头用钢板，还涉及上述钢板的生产方法。

背景技术

该级别铁路油罐车主要应用在北美大陆的高纬度地区，对开采的原油进行运输。要求满足使用的极端低温条件为-45.6℃，设计要求封头钢板在热加工和整体焊后消应力处理后的强度和低温冲击韧性，仍然要满足对钢板母材的原始要求。罐车封头制造时需要多次加热冲压成型，封头和筒体在组焊后，为了消除焊接残余应力，改善焊缝组织性能，提高焊缝质量，还需要进行整体的焊后热处理。因此，如何保证钢板热加工和焊后热处理后的强度和韧性是开发难点，需采用合理的成分设计、控轧及热处理工艺。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种屈服强度不低于400MPa，抗拉强度560-695MPa，使用温度不低于-45.6℃的低温油罐车封头用钢板；

本发明还提供了上述的钢板的生产方法。

本发明的低温油罐车封头用钢板，由如下质量百分比的组分制备而成：C：0.15-0.23%，Si：0.15-0.40%，Mn：1.20-1.65%，P≤0.020%，S≤0.005%，Nb≤0.020%,V≤0.080%，Cu≤0.35%, N≤0.010%,B≤0.0005%,Ti≤0.020% Als：0.015-0.060%，同时控制碳当量Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15≤0.53%，其余为Fe和残余元素。

为达到上述目的，冶炼时严格控制钢中P、S等有害元素含量，竭力提高钢水洁净度，连铸浇铸出的合格原料坯堆垛缓冷后加热，通过合理的控轧工艺和正火工艺，得到高强度低韧脆转变要求的优质钢板。

本发明的主要工艺路线如下：

KR铁水预处理—转炉冶炼—钢包吹氩—LF精炼—RH真空处理—连铸—铸坯缓冷—加热—粗轧—精轧—正火-试样正火+模拟焊后热处理。

上述油罐车封头低温容器钢的生产方法，主要包括以下要点：

a.原料铁水需经KR深脱硫，转炉顶底复吹冶炼，钢包吹氩，LF精炼，真空处理及连铸工艺得到成分及质量合格的原料钢坯。

b．钢水真空精炼处理过程中，要求保真空时间≥15min，真空处理后喂钙铁线进行钙处理，处理结束后保证软吹氩时间≥8min。

c.原料钢坯从连铸机下线后需经过堆垛缓冷48小时以上后方可送轧。

d.轧制前钢坯出加热炉温度1140~1200℃，加热时间系数0.9~1.1min/mm（钢坯厚度）；轧制采用粗、精轧分阶段轧制，粗轧保证中间坯厚度不小于成品厚度的3倍，终轧温度不低于980℃，精轧开轧温度不高于900℃，控制终轧温度800~850℃。

e.正火热处理过程中，正火温度为850～900℃，在炉时间1.5-2.0min/mm（最低不低于30min）。

f. 试样模拟热处理：正火工艺，入炉温度≤400℃，升温速度≤200℃/h，正火温度843-926℃，保温时间≥30min，出炉后空冷；回火工艺，入炉温度≤400℃，升温速度≤200℃/h，回火温度600-650℃，保温时间≥60min，随炉降温到427℃，降温速度≤260℃/h，出炉空冷。

本发明的低温油罐车封头用钢板，通过优化的组分配比和控轧及热处理工艺，钢板正火及二次正火+模拟焊后热处理后，得到理想的珠光体+铁素体组织，其晶粒均匀细小，晶粒度达10-11级，屈服强度≥410MPa，抗拉强度570-695MPa，伸长率（A200）≥20%，-45.6℃纵、横双向冲击功均值达到40J以上，单值达到30J以上，优于设计和使用要求。

附图说明

图1为本发明的正火组织金相图；

图2为本发明的二次正火+焊后热处理组织金相图。

具体实施方式

 下面结合附图和具体实施方式来对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不以此限制本发明。

实施例1

本实施例的低温油罐车封头用钢板是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.20%，Si：0.26%，Mn：1.58%，P：0.011%，S：0.002%，V：0.068%，Cu:0.17%，Als：0.020%，碳当量Ceq=0.50%，其余为Fe和残余元素。

本实施例的低温油罐车封头用钢板的生产制备方法如下：

1）冶炼工艺：原料铁水KR预处理后，经过210t吹转炉冶炼，钢包吹氩后再送入LF精炼炉精炼，然后在RH行真空处理，保真空时间17.5分钟，处理结束后喂入钙铁线2.2m/t，喂线后软吹氩11分钟；

2）浇铸工艺：RH真空后上连铸机浇注，浇注过程中铸机采用铸坯轻压下工艺，连铸坯下线后堆垛缓冷48小时；

3）加热工艺：铸坯在炉时间4.2小时，出炉温度1155℃；

4）轧制工艺：采用粗、精轧分阶段轧制，轧制中间坯厚度为40mm，精轧开轧温度890℃，轧制成品钢板规格为13mm；

5）热处理工艺：正火处理温度为870℃，在炉时间30min；

6）试样模拟热处理：正火工艺，入炉温度400℃，正火温度850℃，升温速度190℃/h，到温后保温时间30min，空冷出炉；回火工艺，入炉温度350℃，升温速度180℃/h，回火温度610℃，保温时间60min，随炉降温，降温速度250℃/h，到427℃出炉空冷。

得到的钢板其性能参数见表1-4。

实施例2

本实施例的低温油罐车封头用钢板是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.19%，Si：0.23%，Mn：1.56%，P：0.013%，S：0.003%，V：0.065%，Cu:0.17%，Als：0.025%，碳当量Ceq=0.49%，其余为Fe和残余元素。

本实施例的低温油罐车封头用钢板的生产制备方法同实施例1，区别在于RH炉保真空时间为15分钟，连铸坯在加热炉加热时间为4.5小时，出炉温度1180℃，中间坯厚度为50mm，轧制成品钢板规格为15.7mm。

实施例3

本实施例的低温油罐车封头用钢板是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.20%，Si：0.25%，Mn：1.63%，P：0.014%，S：0.002%，V：0.073%，Cu：0.17%，Als：0.030%，碳当量Ceq=0.51%，其余为Fe和残余元素。

本实施例的低温油罐车封头用钢板的生产制备方法同实施例1，区别在于RH炉保真空时间为16分钟，连铸坯在加热炉加热时间为4.4小时，出炉温度1170℃，精轧机开轧温度为895℃，中间坯厚度为80mm，轧制成品钢板规格为25mm，正火处理温度为865℃，在炉时间为40分钟。

对以上实施例1-3中制备的低温油罐车封头用钢板进行力学性能测试，如下表所示。

表1    正火后学性能

表2    二次正火+焊后热处理后力学性能

表3    正火后-45.6℃低温冲击性能

表4    二次正火+焊后热处理后-45.6℃低温冲击性能

Claims (8)

1.一种低温油罐车封头用钢板，其特征在于：所述的钢板屈服强度≥400MPa，抗拉强度560-695MPa，伸长率（A200）≥18%，-45.6℃纵、横双向冲击功均值达到27J以上，单值达到19J以上，厚度10-25mm，正火状态交货。

2.如权利要求1所述的一种低温油罐车封头用钢板，其特征在于，所述的钢板成分的质量百分比组成如下：C：0.15-0.23%，Si：0.15-0.40%，Mn：1.20-1.65%，P≤0.020%，S≤0.005%，Nb≤0.020%,V≤0.080%，Cu≤0.35%, N≤0.010%,B≤0.0005%,Ti≤0.020% Als：0.015-0.060%，同时控制碳当量Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15≤0.53%，余量为Fe和其它不可避免杂质。

3.如权利要求1或2所述的用于低温油罐车封头用钢板的生产方法，包括下述的步骤：KR铁水预处理—转炉冶炼—钢包吹氩—LF精炼—RH真空处理—连铸—铸坯缓冷—加热—粗轧—精轧—正火—试样正火+模拟焊后热处理，其特征在于，从正火后的钢板上取样做试样的模拟热处理，所述的模拟热处理包括正火加回火，参数如下：正火工艺，入炉温度≤400℃，升温速度≤200℃/h，正火温度843-926℃，保温时间≥30min，出炉后空冷；回火工艺，入炉温度≤400℃，升温速度≤200℃/h，回火温度600-650℃，保温时间≥60min，随炉降温到427℃，降温速度≤260℃/h，出炉空冷。

4.如权利要求3所述的用于低温油罐车封头用钢板的生产方法，所述的正火热处理温度为850-900℃，在炉时间按1.5-2.0min/mm处理。

5.如权利要求4所述的低温油罐车封头用钢板的生产方法，包括下述的步骤：

a.原料铁水经KR深脱硫，转炉顶底复吹冶炼，钢包吹氩，LF精炼，真空处理及连铸工艺得到成分及质量合格的原料钢坯；

b．钢水真空精炼处理过程中，要求保真空时间≥15min，真空处理后喂钙铁线进行钙处理，处理结束后保证软吹氩时间≥8min；

c.原料钢坯从连铸机下线后需经过堆垛缓冷48小时以上后再送轧；

d.轧制前钢坯出加热炉温度1140～1200℃，加热时间系数0.9～1.1min/mm（钢坯厚度）；轧制采用粗、精轧分阶段轧制，粗轧保证中间坯厚度不小于成品厚度的3倍，终轧温度不低于980℃，精轧开轧温度不高于900℃，控制终轧温度800～850℃；

e.正火热处理过程中，正火温度为850～900℃，在炉时间1.5-2.0min/mm（最低不低于30min）；

f. 试样模拟热处理：正火工艺，入炉温度≤400℃，升温速度≤200℃/h，正火温度843-926℃，保温时间≥30min，出炉后空冷；回火工艺，入炉温度≤400℃，升温速度≤200℃/h，回火温度600-650℃，保温时间≥60min，随炉降温到427℃，降温速度≤260℃/h，出炉空冷。

6.如权利要求5所述的低温油罐车封头用钢板的生产方法，其特征在于，

所述的钢板是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.20%，Si：0.26%，Mn：1.58%，P：0.011%，S：0.002%，V：0.068%，Cu:0.17%，Als：0.020%，碳当量Ceq=0.50%，其余为Fe和残余元素；

所述的钢板的具体制备方法如下：

1）冶炼工艺：原料铁水KR预处理后，经过210t吹转炉冶炼，钢包吹氩后再送入LF精炼炉精炼，然后在RH行真空处理，保真空时间17.5分钟，处理结束后喂入钙铁线2.2m/t，喂线后软吹氩11分钟；

2）浇铸工艺：RH真空后上连铸机浇注，浇注过程中铸机采用铸坯轻压下工艺，连铸坯下线后堆垛缓冷48小时；

3）加热工艺：铸坯在炉时间4.2小时，出炉温度1155℃；

4）轧制工艺：采用粗、精轧分阶段轧制，轧制中间坯厚度为40mm，精轧开轧温度890℃，轧制成品钢板规格为13mm；

5）热处理工艺：正火处理温度为870℃，在炉时间30min；

6）试样模拟热处理：正火工艺，入炉温度400℃，正火温度850℃，升温速度190℃/h，到温后保温时间30min，空冷出炉；回火工艺，入炉温度350℃，升温速度180℃/h，回火温度610℃，保温时间60min，随炉降温，降温速度250℃/h，到427℃出炉空冷。

7.如权利要求5所述的低温油罐车封头用钢板的生产方法，其特征在于，

所述的钢板是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.19%，Si：0.23%，Mn：1.56%，P：0.013%，S：0.003%，V：0.065%，Cu:0.17%，Als：0.025%，碳当量Ceq=0.49%，其余为Fe和残余元素；

所述的钢板的具体制备方法如下：

1）冶炼工艺：原料铁水KR预处理后，经过210t吹转炉冶炼，钢包吹氩后再送入LF精炼炉精炼，然后在RH行真空处理，保真空时间17.5分钟，处理结束后喂入钙铁线2.2m/t，喂线后软吹氩11分钟；

2）浇铸工艺：RH真空后上连铸机浇注，浇注过程中铸机采用铸坯轻压下工艺，连铸坯下线后堆垛缓冷48小时；

3）加热工艺：铸坯在炉时间4.2小时，出炉温度1155℃；

4）轧制工艺：采用粗、精轧分阶段轧制，轧制中间坯厚度为40mm，精轧开轧温度890℃，轧制成品钢板规格为13mm；

5）热处理工艺：正火处理温度为870℃，在炉时间30min；

6）试样模拟热处理：正火工艺，入炉温度400℃，正火温度850℃，升温速度190℃/h，到温后保温时间30min，空冷出炉；回火工艺，入炉温度350℃，升温速度180℃/h，回火温度610℃，保温时间60min，随炉降温，降温速度250℃/h，到427℃出炉空冷。

8.如权利要求5所述的低温油罐车封头用钢板的生产方法，其特征在于，

所述的钢板是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.20%，Si：0.25%，Mn：1.63%，P：0.014%，S：0.002%，V：0.073%，Cu：0.17%，Als：0.030%，碳当量Ceq=0.51%，其余为Fe和残余元素；

所述的钢板的具体制备方法如下：

1）冶炼工艺：原料铁水KR预处理后，经过210t吹转炉冶炼，钢包吹氩后再送入LF精炼炉精炼，然后在RH行真空处理，保真空时间17.5分钟，处理结束后喂入钙铁线2.2m/t，喂线后软吹氩11分钟；

2）浇铸工艺：RH真空后上连铸机浇注，浇注过程中铸机采用铸坯轻压下工艺，连铸坯下线后堆垛缓冷48小时；

3）加热工艺：铸坯在炉时间4.2小时，出炉温度1155℃；

4）轧制工艺：采用粗、精轧分阶段轧制，轧制中间坯厚度为40mm，精轧开轧温度890℃，轧制成品钢板规格为13mm；

5）热处理工艺：正火处理温度为870℃，在炉时间30min；

6）试样模拟热处理：正火工艺，入炉温度400℃，正火温度850℃，升温速度190℃/h，到温后保温时间30min，空冷出炉；回火工艺，入炉温度350℃，升温速度180℃/h，回火温度610℃，保温时间60min，随炉降温，降温速度250℃/h，到427℃出炉空冷。