CN112921239A - 一种低屈强比12MnNiVR钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低屈强比12MnNiVR钢板及其生产方法,所述低屈强比12MnNiVR钢板包括以下重量百分比的化学成分:C 0.07‑0.10%,Mn 1.35‑1.45%,Si 0.20‑0.30%,S≤0.005%,P≤0.015%,Nb 0.01‑0.02%,V 0.03‑0.04%,Ti0.01‑0.02%,Ni 0.20‑0.30%,Mo 0.08‑0.11%,Alt为0.03‑0.04%,其余为Fe和不可避免的杂质;采用钢水冶炼—LF炉精炼—RH精炼—连铸—铸坯加热—轧制—热处理的工艺进行生产,得到的钢板的性能为屈服强度520‑580MPa,抗拉强度620‑670MPa,屈强比0.86‑0.89,延伸率大于22%;‑20℃横向V型冲击平均值≥260J,钢板平直度的不平度≤5mm/m,钢板强度的波动小,低温冲击韧性和塑性良好,钢板屈强比低,具有良好抗变形能力,完全满足GB/T19189‑2011标准和设计需求。
Description
技术领域
本发明属于钢铁制造技术领域,具体涉及一种低屈强比12MnNiVR钢板及其生产方法。
背景技术
大型原油储罐是我国战略石油储备的关键设备,目前国内外主要使用12MnNiVR和12MnNiVR-SR钢板建造,12MnNiVR和12MnNiVR-SR钢板一般采取TMCP+T、在线DQ+T或Q+T三种方式生产,前两种方法,需要预矫直机,且板型难以控制,性能不均匀;调质供货12MnNiVR和12MnNiVR-SR钢板强度波动小、塑性和韧性高,但是屈强比高,尤其是厚度小于25mm钢板,屈强比小于0.95。
在罐内液压、地震、风载等载荷作用下,由于软土地基的压缩特性,储罐基础通常会发生各种类型沉降,沉降带来的储罐变形,为了保障储罐安全平稳运行,设计部门对使用钢板提出屈强比要求(≤0.90),增加了钢板开发的难度。
目前生产低屈强比高强度钢板的方法,对热矫直机矫直温度范围提出更宽的要求,很多企业难以满足,同时钢板表面损伤比率上升,增加修磨费用且不平度大于等于10mm/m。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低屈强比12MnNiVR钢板,采用Mn-Nb-V-Ti-Ni-Mo合金组成,得到强度均匀性≤60MPa、低屈强比的12MnNiVR钢板。
本发明的另一目的在于提供一种低屈强比12MnNiVR钢板的生产方法,通过控制铸坯加热、轧制工艺控制热轧钢板组织,热轧钢板在淬火后经过阶梯式保温回火处理,在满足标准力学性能要求前提下,降低钢板屈强比,提高钢板低温韧性和强度稳定性,得到钢板平直的不平度≤5mm/m的低屈强比12MnNiVR钢板。
本发明的另一目的还在于提供一种调质低屈强比12MnNiVR-SR钢板的生产方法,通过将所述低屈强比12MnNiVR钢板进行调质处理得到,经调质处理后得到的调质低屈强比12MnNiVR-SR钢板仍然具有低屈强比、良好低温韧性和塑性,且钢板平直的不平度≤5mm/m。所述调质处理的工艺为:585±15℃保温时间160分钟,300℃以上升温速度小于156℃/h,降温速度小于188℃/h。所述调质低屈强比12MnNiVR-SR钢板的厚度为10~40mm。所述调质低屈强比12MnNiVR-SR钢板的屈服强度Rel:520-580MPa,抗拉强度Rm:620-670MPa,屈强比0.86-0.89,延伸率A大于22%;-20℃横向V型冲击平均值≥260J,钢板平直度的不平度≤5mm/m。可见,本发明公开的低屈强比12MnNiVR钢板的强度波动小,范围小于60MPa,性能较稳定。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种低屈强比12MnNiVR钢板,所述低屈强比12MnNiVR钢板包括以下重量百分比的化学成分:C 0.07-0.10%,Mn 1.35-1.45%,Si 0.20-0.30%,S≤0.005%,P≤0.015%,Nb0.01-0.02%,V 0.03-0.04%,Ti 0.01-0.02%,Ni 0.20-0.30%,Mo 0.08-0.11%,Alt为0.03-0.04%,其余为Fe和不可避免的杂质。12MnNiVR钢板焊接线能量大于100KJ/cm,为了保证钢板强韧性和焊接性能,采取低碳、适当添加铌钒钛和镍合金、微量的淬透性元素钼,同时在生产时提高钢水纯净度,降低钢中硫、磷和氮、氢、氧含量。
进一步地,所述低屈强比原油储罐用12MnNiVR钢板厚度为10~40mm。
所述低屈强比12MnNiVR钢板为贝氏体硬相+回火索氏体软相组织(基体贝氏体+表面索氏体组织),表面的回火索氏体层小于2mm。
所述低屈强比12MnNiVR钢板的屈服强度Rel:520-580MPa,抗拉强度Rm:620-670MPa,屈强比0.86-0.89,延伸率A大于22%;-20℃横向V型冲击平均值≥260J,钢板平直度的不平度≤5mm/m。可见,本发明公开的低屈强比12MnNiVR钢板的强度波动小,强度波动范围小于60MPa,性能较稳定。
所述的低屈强比12MnNiVR钢板的生产方法,包括以下步骤:钢水冶炼—LF炉精炼—RH精炼—连铸—铸坯加热—轧制—热处理;轧制后采用ACC冷却,热处理包括淬火和回火工艺。
进一步地,所述钢水冶炼工艺中,出钢水1/4重量时,随钢流加入石灰300kg/t钢,进行挡渣出钢,渣层厚度≤50mm;按“铝块-硅铁-金属锰”顺序加入,全程Al控制在0.025-0.045%,降低钢中氧和磷的含量。
所述LF炉精炼工艺中,加入脱氧剂造白渣,通电化渣6-8分钟,脱氧剂包括硅铁、Al粒,进一步降低钢中氧的含量。
所述RH精炼工艺中,真空度≤133Pa,真空时间≥15min,纯脱气时间≥10min,RH真空脱气后,喂钙线80-150m,喂线后软吹氩≥10min,对夹杂物进行变性和净化处理。
所述坯料加热工艺中,坯料预热段温度700-900℃,一加段1100-1200℃,二加段1200-1250℃,均热温度1200-1240℃,在炉时间(1.1-1.3)×H分钟,H为板坯板厚,单位为mm;确保板坯加热效果,可控制板坯各处温差小于25℃,表面氧化铁皮通过高压水易除磷。
所述轧制工艺中,采取两阶段轧制;粗轧开轧温度大于1000℃,采用高温低速大压下轧制,辊速≤2.5m/s,道次压下率大于12%;目标厚度小于14mm钢板,精轧开轧温度≤950℃,终轧温度800-840℃;目标厚度大于14mm钢板精轧开轧温度≤900℃,终轧温度800-840℃。
所述ACC冷却的冷却速度大于10℃/s,控制返红温度700-740℃。
所述淬火工艺中,目标厚度≤14mm钢板,保温温度930±20℃,在炉时间(3.5-4.5)×H分钟,H为钢板厚,单位为mm;钢板出炉后水冷到室温;
目标厚度大于14mm的钢板,保温温度930±20℃,在炉时间(2.5-3.5)×H分钟,H为钢板厚,单位为mm;钢板出炉后水冷室温。
所述回火工艺中,在辊底式热处理炉中进行回火,热处理炉有12段可控烧嘴加热,前6段加热温度设置在630±10℃,后6段加热温度设置在650±5℃,钢板在炉总加热时间按1.5H+(100-150)分钟,H为钢板厚,单位为mm;出炉后空冷。
本发明公开的技术方案所产生的有益效果在于:
1、本发明控轧控冷工艺操作方便,不需要预矫直机,热轧板型良好;
2、本发明采用淬火+回火工艺得到贝氏体组织的钢板,钢板表面回火索氏体层小于2mm;
3、本发明钢板性能满足:屈服强度Rel:520-580MPa,抗拉强度Rm:620-670MPa,屈强比0.86-0.89,延伸率A大于22%;-20℃横向V型冲击平均值≥260J;
4、钢板强度波动范围小于60MPa,不平度小于5mm/m。钢板强度适中,波动小,低温冲击韧性和塑性良好,钢板屈强比低,具有良好抗变形能力,完全满足GB/T19189-2011标准和设计需求。
附图说明
图1为实施例1中的热轧钢板的金相组织图,铁素体含量88.4%;
图2为实施例1中的热轧钢板经淬火+回火处理之后的钢板金相组织图,为基体贝氏体+表面索氏体组织。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
低屈强比原油储罐用12MnNiVR钢板,包括如表1中实施例1所示重量百分比的化学成分,其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的12MnNiVR钢板的生产方法,包括以下工艺:
1)炼钢工序:出钢水1/4重量时,随钢流加入石灰300Kg,用挡渣塞(球)+滑板挡渣出钢,渣层厚度25mm;按“铝块-硅铁-金属锰”顺序加入,全程Al控制在0.030-0.040%;LF炉加入脱氧剂造白渣,通电化渣7分钟;脱氧剂包括硅铁、Al粒;RH真空过程,真空度58Pa,真空时间16min,纯脱气时间13min,RH真空脱气后,喂钙线100m,喂线后软吹氩12min;
2)坯料加热工序:250mm厚坯料预热段温度805℃,一加段1160℃,二加段1245℃,均热温度1225℃,在炉时间289分钟,到温后进行轧制;
3)轧制工序:采取两阶段轧制,粗轧开轧温度1058℃,采用高温低速大压下轧制,辊速≤2.5m/s,道次压下率大于12%;精轧开轧温度950℃,钢板厚50mm,终轧温度835℃,轧制目标厚度为12mm;轧后采用ACC冷却,冷却速度20℃/s,控制返红温度725℃;
4)热处理工序:保温温度930℃,在炉时间48分钟,钢板出炉使用水冷,冷却到室温;在辊底式明火燃烧热处理炉进行回火,热处理炉有12段可控烧嘴加热,前6段温度为630℃,后6段温度为650℃,钢板在炉总加热时间按138分钟,出炉空冷。
实施例2
低屈强比原油储罐用12MnNiVR钢板,包括如表1中实施例2所示重量百分比的化学成分,其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的12MnNiVR钢板的生产方法,包括以下工艺:
1)炼钢工序:出钢水1/4重量时,随钢流加入石灰300Kg,用挡渣塞(球)+滑板挡渣出钢,渣层厚度30mm;按“铝块-硅铁-金属锰”顺序加入,全程Al控制在0.03-0.04%;LF炉加入脱氧剂造白渣,通电化渣6分钟;脱氧剂包括硅铁、Al粒;RH真空过程,真空度67Pa,真空时间15min,纯脱气时间12min,RH真空脱气后,喂钙线105m,喂线后软吹氩15min;
2)坯料加热工序:250mm厚坯料预热段温度825℃,一加段1165℃,二加段1235℃,均热温度1230℃,在炉时间305分钟,到温后进行轧制;
3)轧制工序:采取两阶段轧制,粗轧开轧温度1045℃,采用高温低速大压下轧制,辊速≤2.5m/s,道次压下率大于12%;精轧开轧温度895℃,钢板厚60mm,终轧温度812℃,轧制目标厚度为18.5mm;轧后采用ACC冷却,冷却速度12℃/s,控制返红温度711℃;
4)热处理工序:保温温度930℃,在炉时间54分钟,钢板出炉使用水冷,冷却到室温;在辊底式明火燃烧热处理炉进行回火,热处理炉有12段可控烧嘴加热,前6段温度为632℃,后6段温度为655℃,钢板在炉总加热时间按147分钟,出炉空冷。
实施例3
调质低屈强比原油储罐用12MnNiVR钢板,包括如表1中实施例3所示重量百分比的化学成分,其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的12MnNiVR钢板的生产方法,包括以下工艺:
1)炼钢工序:出钢水1/4重量时,随钢流加入石灰300Kg,用挡渣塞(球)+滑板挡渣出钢,渣层厚度29mm;按“铝块-硅铁-金属锰”顺序加入,全程Al控制在0.03-0.04%;LF炉加入脱氧剂造白渣,通电化渣8分钟;脱氧剂包括硅铁、Al粒;RH真空过程,真空度89Pa,真空时间15min,纯脱气时间11min,RH真空脱气后,喂钙线120m,喂线后软吹氩13min;
2)坯料加热工序:250mm厚坯料预热段温度790℃,一加段1180℃,二加段1240℃,均热温度1230℃,在炉时间300分钟,到温后进行轧制;
3)轧制工序:采取两阶段轧制,粗轧开轧温度1025℃,采用高温低速大压下轧制,辊速≤2.5m/s,道次压下率大于12%;精轧开轧温度880℃,钢板厚65mm,终轧温度815℃,轧制目标厚度为23mm;轧后采用ACC冷却,冷却速度14℃/s,控制返红温度716℃;
4)热处理工序:保温温度930℃,在炉时间69分钟,钢板出炉使用水冷,冷却到室温;在辊底式明火燃烧热处理炉进行回火,热处理炉有12段可控烧嘴加热,前6段温度为635℃,后6段温度为652℃,钢板在炉总加热时间按155分钟,出炉空冷。
实施例4
低屈强比原油储罐用12MnNiVR钢板,包括如表1中实施例4所示重量百分比的化学成分,其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的12MnNiVR钢板的生产方法,包括以下工艺:
1)炼钢工序:出钢水1/4重量时,随钢流加入石灰300Kg,用挡渣塞(球)+滑板挡渣出钢,渣层厚度35mm;按“铝块-硅铁-金属锰”顺序加入,全程Al控制在0.030-0.040%;LF炉加入脱氧剂造白渣,通电化渣6分钟;脱氧剂包括硅铁、Al粒;RH真空过程,真空度65Pa,真空时间16min,纯脱气时间≥14min,RH真空脱气后,喂钙线115m,喂线后软吹氩13min;
2)坯料加热工序:250mm厚坯料预热段温度820℃,一加段1190℃,二加段1230℃,均热温度1235℃,在炉时间314分钟,到温后进行轧制;
3)轧制工序:采取两阶段轧制,粗轧开轧温度1035℃,采用高温低速大压下轧制,辊速≤2.5m/s,道次压下率大于12%;精轧开轧温度895℃,钢板厚75mm,终轧温度822℃,轧制目标厚度为32mm;轧后采用ACC冷却,冷却速度11℃/s,控制返红温度710℃;
4)热处理工序:保温温度930℃,在炉时间100分钟,钢板出炉使用水冷,冷却到室温;在辊底式明火燃烧热处理炉进行回火,热处理炉有12段可控烧嘴加热,前6段温度为625℃,后6段温度为650℃,钢板在炉总加热时间按150分钟,出炉空冷。
实施例5
低屈强比原油储罐用12MnNiVR钢板,包括如表1中实施例5所示重量百分比的化学成分,其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的12MnNiVR钢板的生产方法,包括以下工艺:
1)炼钢工序:出钢水1/4重量时,随钢流加入石灰300kg,用挡渣塞(球)+滑板挡渣出钢,渣层厚度25mm;按“铝块-硅铁-金属锰”顺序加入,全程Al控制在0.03-0.04%;LF炉加入脱氧剂造白渣,通电化渣7分钟;脱氧剂包括硅铁、Al粒;RH真空过程,真空度60Pa,真空时间15min,纯脱气时间15min,RH真空脱气后,喂钙线120m,喂线后软吹氩14min;
2)坯料加热工序:250mm厚坯料预热段温度810℃,一加段1165℃,二加段1235℃,均热温度1240℃,在炉时间309分钟,到温后进行轧制;
3)轧制工序:采取两阶段轧制,粗轧开轧温度1025℃,采用高温低速大压下轧制,辊速≤2.5m/s,道次压下率大于12%;精轧开轧温度870℃,钢板厚90mm,终轧温度825℃,轧制目标厚度为40mm;轧后采用ACC冷却,冷却速度12℃/s,控制返红温度705℃;
4)热处理工序:保温温度935℃,在炉时间120分钟,钢板出炉使用水冷,冷却到室温;在辊底式明火燃烧热处理炉进行回火,热处理炉有12段可控烧嘴加热,前6段温度为620℃,后6段温度为645℃,钢板在炉总加热时间按160分钟,出炉空冷。
实施例6
调质低屈强比原油储罐用12MnNiVR-SR钢板,通过对实施例2生产得到的12MnNiVR钢板在585℃保温时间160分钟,300℃以上升温速度156℃/h,降温速度188℃/h得到。
实施例7
调质低屈强比原油储罐用12MnNiVR-SR钢板,通过对实施例4生产得到的12MnNiVR钢板在580℃保温时间160分钟,300℃以上升温速度156℃/h,降温速度188℃/h得到。
比较例1
低屈强比原油储罐用12MnNiVR钢板的生产方法同实施例1,只是采用表1中比较例1所示的化学成分,其余为Fe和不可避免的杂质。
比较例2
调质低屈强比原油储罐用12MnNiVR钢板,包括以下质量百分比的化学成分:见下表1;其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的12MnNiVR钢板的生产方法,包括以下工艺:
1)炼钢工序:出钢水1/4重量时,随钢流加入石灰300Kg,用挡渣塞(球)+滑板挡渣出钢,渣层厚度35mm;按“铝块-硅铁-金属锰”顺序加入,全程Al控制在0.03-0.04%;LF炉加入脱氧剂造白渣,通电化渣7分钟;脱氧剂包括硅铁、Al粒;RH真空过程,真空度58Pa,真空时间16min,纯脱气时间13min,RH真空脱气后,喂钙线100m,喂线后软吹氩12min;
2)坯料加热工序:250mm厚坯料预热段温度810℃,一加段1165℃,二加段1230℃,均热温度1240℃,在炉时间250分钟,到温后进行轧制;
3)轧制工序:采取两阶段轧制,粗轧开轧温度1010℃,采用高温低速大压下轧制,辊速≤2.5m/s,道次压下率大于12%;精轧开轧温度950℃,钢板厚50mm,终轧温度835℃,轧制12mm;轧后采用ACC冷却,冷却速度12℃/s,控制返红温度740℃;
4)热处理工序:保温温度930℃,在炉时间48分钟,钢板出炉使用水冷,冷却到室温;在辊底式明火燃烧热处理炉进行回火,热处理炉有12段可控烧嘴加热,12段的温度均设置为650℃,钢板在炉总加热时间按98分钟,出炉空冷。
表1各实施例和比较例中的钢板化学成分(wt%)
C | Mn | Si | S | P | Alt | Nb | V | Ti | Ni | Mo | |
实施例1 | 0.08 | 1.42 | 0.23 | 0.003 | 0.012 | 0.037 | 0.015 | 0.040 | 0.012 | 0.22 | 0.10 |
实施例2 | 0.07 | 1.45 | 0.25 | 0.002 | 0.010 | 0.038 | 0.012 | 0.040 | 0.013 | 0.21 | 0.09 |
实施例3 | 0.09 | 1.43 | 0.22 | 0.001 | 0.011 | 0.040 | 0.013 | 0.038 | 0.014 | 0.23 | 0.10 |
实施例4 | 0.10 | 1.40 | 0.25 | 0.003 | 0.008 | 0.035 | 0.011 | 0.032 | 0.015 | 0.25 | 0.11 |
实施例5 | 0.10 | 1.41 | 0.29 | 0.001 | 0.009 | 0.032 | 0.012 | 0.035 | 0.011 | 0.25 | 0.10 |
比较例1 | 0.12 | 1.40 | 0.25 | 0.003 | 0.012 | 0.037 | 0.015 | 0.040 | 0.012 | 0.03 | 0.05 |
比较例2 | 0.08 | 1.42 | 0.23 | 0.003 | 0.012 | 0.037 | 0.015 | 0.040 | 0.012 | 0.22 | 0.10 |
注:表1中没有列出的为Fe和不可避免的杂质。
表2各实施例和比较例中的钢板力学性能
上述参照实施例对低屈强比12MnNiVR钢板及其生产方法进行的详细描述,是说明性的而不是限定性的,可按照所限定范围列举出若干个实施例,因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改,应属本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低屈强比12MnNiVR钢板,其特征在于,所述低屈强比12MnNiVR钢板包括以下重量百分比的化学成分:C 0.07-0.10%,Mn 1.35-1.45%,Si 0.20-0.30%,S≤0.005%,P≤0.015%,Nb 0.01-0.02%,V 0.03-0.04%,Ti 0.01-0.02%,Ni 0.20-0.30%,Mo 0.08-0.11%,Alt为0.03-0.04%,其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低屈强比12MnNiVR钢板,其特征在于,所述低屈强比12MnNiVR钢板为为贝氏体硬相+回火索氏体软相组织,表面的回火索氏体层小于2mm;所述低屈强比12MnNiVR钢板的屈服强度Rel:520-580MPa,抗拉强度Rm:620-670MPa,屈强比0.86-0.89,延伸率A大于22%;-20℃横向V型冲击平均值≥260J,钢板平直的不平度≤5mm/m。
3.如权利要求1或2所述的低屈强比12MnNiVR钢板的生产方法,其特征在于,所述生产方法包括以下步骤:钢水冶炼—LF炉精炼—RH精炼—连铸—铸坯加热—轧制—热处理;轧制后采用ACC冷却,热处理包括淬火和回火工艺。
4.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于,所述RH精炼工艺中,真空度≤133Pa,真空时间≥15min,纯脱气时间≥10min,RH真空脱气后,喂钙线80-150m,喂线后软吹氩≥10min。
5.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于,所述坯料加热工艺中,坯料预热段温度700-900℃,一加段1100-1200℃,二加段1200-1250℃,均热温度1200-1240℃,在炉时间(1.1-1.3)×H分钟,H为板坯板厚,单位为mm。
6.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于,所述轧制工艺中,采取两阶段轧制;粗轧开轧温度大于1000℃,采用高温低速大压下轧制,辊速≤2.5m/s,道次压下率大于12%;目标厚度小于14mm钢板,精轧开轧温度≤950℃,终轧温度800-840℃;目标厚度大于14mm钢板精轧开轧温度≤900℃,终轧温度800-840℃。
7.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于,所述ACC冷却的冷却速度大于10℃/s,控制返红温度700-740℃。
8.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于,所述淬火工艺中,目标厚度≤14mm钢板,保温温度930±20℃,在炉时间(3.5-4.5)×H分钟,H为钢板厚,单位为mm;钢板出炉后水冷到室温;目标厚度大于14mm的钢板,保温温度930±20℃,在炉时间(2.5-3.5)×H分钟,H为钢板厚,单位为mm;钢板出炉后水冷室温。
9.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于,所述回火工艺中,在辊底式热处理炉中进行回火,热处理炉有12段可控烧嘴加热,前6段加热温度设置在630±10℃,后6段加热温度设置在650±5℃,钢板在炉总加热时间按1.5H+(100-150)分钟,H为钢板厚,单位为mm;出炉后空冷。
10.一种调质低屈强比12MnNiVR-SR钢板的生产方法,其特征在于,将权利要求1所述的低屈强比12MnNiVR钢板进行调质处理得到。
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