油槽罐车用p440nl1钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种罐车用钢，尤其是一种油槽罐车用P440NL1钢板及其生产方法。
【背景技术】
[0002]自20世纪60年代起，我国液化气体汽车罐车的罐体用钢大多采用的是强度级别较低的Q345R钢(抗拉强度Rm为500MPa级)，致使罐体壁厚较厚，造成现有的汽车罐车自重系数大、容重比小、运载效率低，从而限制了国产液化气体汽车罐车的大型化(高参数)发展。与国外先进水平相比，我国汽车罐车的自重系数比日本和欧美等先进国家的约高30%。因此，减薄、降低罐体重量以及提高钢板强度，是我国罐车开发的一个方向。
[0003]P440NL1钢板是一种高强度微合金型油槽用板，抗拉强度在630Mpa以上，主要用于油槽罐车的封头部位。现有P440NL1钢板存在生产难度大、价格较高且只能保证_40°C横向冲击功的不足之处。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种低成本、高性能的油槽罐车用P440NL1钢板；本发明还提供了一种油槽罐车用P440NL1钢板的生产方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明由下述重量百分含量的化学成分组成:C 0.14%?0.24%，Si 0.15% ?0.50%，Mn 1.30% ?L 65%，P^0.015%，S^0.005%，Cu 彡 0.30%，V0.020% ?0.10%，Nb 0.005% ?0.020%，Ni 彡 0.40%，Al 0.020% ?0.050%，Cev 彡 0.53%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0006]本发明所述钢板的组织主要为铁素体、珠光体和贝氏体。
[0007]本发明采用Cu-V-Ni系微合金元素复合强化，具有良好的强韧性匹配和焊接性能。高强钢的发展是逐步降低碳含量的过程，碳含量的降低，一方面有利于提高钢的韧性，另一方面可显著地改善钢的焊接性能；本发明中C含量在0.14?0.24%，适用需要更高韧性和焊接性能的受力复杂的大型钢结构件。本发明中适量的Cu能使钢板试样经长时间模焊处理后，析出强化钢板基体；从而避免钢板模焊后强度指标下降过快。本发明中V含量在0.02?0.10%，V经过控轧后，V的C、N化物析出，能强烈提高钢板得强度。本发明中加入有少量的Nb，有利于控轧，减小V的C、N化物析出物的尺寸。Ni元素的加入，可以提高钢板韧性。本发明中Cev=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。本发明中杂质元素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。
[0008]本发明方法包括加热、乳制和热处理工序，所述加热工序采用上述重量百分含量的化学成分的钢坯；
所述热处理工序:加热温度880°C ±10°C，总加热时间30min?50min ;正火后，钢板经过风冷处理1min?20min。
[0009]本发明方法所述加热工序:最高加热温度< 1240°C，加热速度彡1.2min/mm，均热段温度1220°C?1240°C，均热段加热时间彡90min。
[0010]本发明方法所述轧制工序:采用II型控轧工艺；第一阶段轧制在950°C?1100°C之间，累计压下率多70%，以保证钢板不瓢曲；第二阶段的开轧温度< 900°C，终轧温度(820 °C，累计压下率彡30% ;轧后钢板快速冷却，返红温度650 °C?700 °C。
[0011]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明在成分设计上采用Cu-V-Ni的设计思路，高碳、微合金含量较低，且成本低廉；强韧匹配，屈服强度在505MPa以上，抗拉强度在650?690MPa左右，且钢板同板差较小；_60°C横向冲击功大于100焦耳，低温韧性良好；经检测本发明钢板的常规力学性能以及高温模焊性能达到下列要求:Rp0.2 ^ 460MPa，Rm彡630MPa，A50彡22%，-60横向。C彡27J。本发明钢板力学性能完全满足罐车用钢对P440NL1钢的标准要求且有相当大的富裕量；并且加入的贵重金属含量少，生产成本较低。
[0012]本发明方法的钢板化学成分设计采用价格低廉的碳、锰固溶强化，铜的沉淀强化作用，通过合理热处理制度，得到铁素体、珠光体组织和一定比例的贝氏体，钢板表面贝氏体层少，晶粒度9级以上等要求，解决了高强度，高冲击韧性和钢板热成型后的强度问题，冲击温度达到_60°C。本发明方法在较少贵重合金使用量条件下确保钢板力学性能良好和板型，钢板厚度公差控制精确，在-0.7mm?+0.3mm，钢板厚度< 25.4mm ;使钢板具有良好的组织、综合性能和焊接性能，且工艺简单、易于操作。
[0013]本发明方法采用Cu-V-Ni系微合金元素复合强化，经过合理的热处理工艺，获得良好的强韧性匹配，同时又不降低钢板的焊接性能。采用本发明方法进行生产实现了较低的碳当量和微合金含量的化学成分设计，严格控制铸坯加热、乳制及冷却参数，钢板经正火处理后，既获得了技术条件要求的各项力学性能指标又降低了生产成本，同时得到了更细小的组织结构和更佳的焊接性能。
【附图说明】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0015]图1是本发明钢板100微米组织照片；
图2是本发明钢板20微米组织照片；
图3是本发明钢板模焊态100微米组织照片；
图4是本发明钢板模焊态20微米组织照片。
【具体实施方式】
[0016]实施例1:本油槽罐车用P440NL1钢板采用下述方法生产而成。
[0017](I)钢坯的化学成分(重量)为:C 0.14%，Si 0.32%, Mn 1.52%, P 0.012%, S0.002%，Cu 0.25%，V 0.075%，Nb 0.020%，Ni 0.16%，Al 0.032%，Cev 0.44%，余量为 Fe 及不可避免的夹杂。为了避免低合金高强度钢坯表面出现炸裂，钢坯要求堆垛24小时以上，以释放应力。
[0018](2)本P440NL1钢板厚度为20mm，采用下述工艺步骤生产而成:
A、加热工序:钢坯经堆垛30小时后装炉；低温慢速加热，最高加热温度1240°C，保证钢坯透烧均匀，加热速度1.5min/mm，均热段温度1220°C?1240°C，均热段加热时间120min，保证锭还透烧均匀。
[0019]B、轧制工序:采用II型控轧工艺；第一阶段轧制在1080°C，此阶段大多数道次压下量为20%，累计压下率80%，使奥氏体发生完全再结晶，以细化奥氏体晶粒；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度900°C，终轧温度810°C，累计压下率35%;乳后钢板入ACC快速冷却，返红温度670 °C。
[0020]C、钢板轧后走剪切线，切除钢板双边。
[0021]D、热处理工序:加热温度890°C，总加热时间35min ;正火后，钢板经过风冷处理1min,即可得到所述的P440NL1钢板。
[0022]本P440NL1钢板的组织图见图1，2;由图1和图2可见，本P440NL1钢板的组织为珠光体+铁素体+贝氏体+马氏体(少量，分布在带状组织中)，组织均匀，组织的晶粒度为9.5级左右。
[0023]本P440NL1钢板的常规力学性能:屈服强度530MPa ;抗拉强度:665MPa ;延伸:32%;-60°C冲击功AKV (横向)113、109、102J。本P440NL1钢板的钢板模焊性能:屈服强度456MPa ;抗拉强度:590MPa ;延伸:34% ;_60°C冲击功 AKV (横向)112J、122J、134J。
[0024]图3、图4是本P440NL1钢板模焊态100微米和20微米的组织照片，由照片可知，钢板经过模焊热处理后，钢板组织为珠光体+铁素体+回火贝氏体，组织均匀，组织的晶粒度为9.5级左右。
[0025]实施例2:本油槽罐车用P440NL1钢板采用下述方法生产而成。
[0026](I)钢坯的化学成分(重量)为:C 0.16%，Si 0.37%, Mn 1.55%, P 0.011%，S0.004%，Cu 0.18%，V 0.070%，Nb 0.017%，Ni 0.38%，Al 0.020%，Cev 0.44%，余量为 Fe 及不可避免的夹杂。为了避免低合金高强度钢坯表面出现炸裂，钢坯要求堆垛24小时以上，以释放应力。
[0027](2)本P440NL1钢板厚度为10mm，采用下述工艺步骤生产而成:
A、加热工序:钢坯经堆垛30小时后装炉；低温慢速加热，最高加热温度1235°C，保证钢坯透烧均匀，加热速度1.6min/mm，均热段温度1220°C?1230°C，均热段加热时间lOOmin，保证锭还透烧均匀。
[0028]B、轧制工序:采用II型控轧工艺；第一阶段轧制在1100°C，此阶段大多数道次压下量为25%，累计压下率75%，使奥氏体发生完全再结晶，以细化奥氏体晶粒；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度900°C，终轧温度820°C，累计压下率40%。轧后钢板入ACC快速冷却，返红温度700 °C。
[0029]C、钢板轧后走剪切线，切除钢板双边。
[0030]D、热处理工序:加热温度870°C，总加热时间40min ;正火后，钢板经过风冷处理20min，即可得到所述的P440NL1钢板。
[0031]本P440NL1钢板的组织为珠光体+铁素体+贝氏体+马氏体(少量，分布在带状组织中)，组织均匀，组织的晶粒度为9.5级左右；钢板的常规力学性能:屈服强度535MPa ;抗拉强度:67IMPa ;延伸:31% ;_60°C冲击功 AKV (横向)108、112、109J
本P440NL1钢板经过模焊热处理后，钢板组织为珠光体+铁素体+回火贝氏体，组织均匀，组织的晶粒度为9.5级左右；钢板的钢板模焊性能:屈服强度526MPa ;抗拉强度:665MPa ;延伸:34% ;-60°C冲击功 AKV (横向)102J、119J、124J。
[0032]实施例3:本油槽罐车用P440NL1钢板采用下述方法生产而成。
[0033](I)钢坯的化学成分(重量)为:C 0.20%，Si 0.40%，Mn 1.45%，P 0.008%，S0.005%，Cu 0.14%，V 0.055%, Nb 0.010%，Ni 0.22%，Al 0.050%，Cev 0.46%，余量为 Fe 及不可避免的夹杂。为了避免低合金高强度钢坯表面出现炸裂，钢坯要求堆垛24小时以上，释放应力。
[0034](2)本P440NL1钢板厚度为14.6mm，采用下述工艺步骤生产而成:
A、加热工序:钢坯经堆垛30小时后装炉；低温慢速加热，最高加热温度1240°C，保证钢坯透烧均匀，加热速度1.2min/mm，均热段温度1225°C?1240°C