本發(fā)明屬于低合金高強(qiáng)鋼材領(lǐng)域，尤其涉及一種薄規(guī)格高強(qiáng)度薄規(guī)格低屈強(qiáng)比高韌性鋼板。
背景技術(shù)：
：目前國內(nèi)使用的移動(dòng)罐車（移動(dòng)壓力容器）用鋼材抗拉強(qiáng)度大都小于600mpa，低溫沖擊韌性值較低，且屈強(qiáng)比較高，導(dǎo)致罐體壁厚無法適應(yīng)薄規(guī)格生產(chǎn)，自重系數(shù)相應(yīng)加大，容重比小，運(yùn)載效率低。近年來，隨著石化行業(yè)不斷發(fā)展，對具有高強(qiáng)高韌，自重系數(shù)低的移動(dòng)罐車的需求越來越迫切。專利號(hào)為cn101144138a的專利發(fā)明了一種低溫壓力容器用鋼板及其生產(chǎn)方法，該鋼-40℃橫向沖擊功達(dá)164j，但屈服強(qiáng)度不到420mpa。專利號(hào)為cn101871077a的專利發(fā)明了一種正火型高強(qiáng)度壓力容器鋼的制造方法，該鋼低溫韌性優(yōu)良，但其強(qiáng)度級(jí)別不到570mpa。專利號(hào)為cn1040777c的專利發(fā)明了一種大型球罐鋼及熱處理方法，該發(fā)明鋼強(qiáng)韌性好，但屈強(qiáng)比偏高，但交貨狀態(tài)為正火+回火，使生產(chǎn)成本增加。專利號(hào)為cn102719737a的專利發(fā)明了一種屈服強(qiáng)度460mpa級(jí)正火高強(qiáng)韌鋼板及其制造方法，該發(fā)明鋼強(qiáng)韌性好、生產(chǎn)成本低，但焊接性能差，強(qiáng)度低。綜上所述，現(xiàn)有的移動(dòng)式壓力容器用鋼中存在強(qiáng)度不足、焊接性能較差及生產(chǎn)成本較高等問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有移動(dòng)式壓力容器用鋼存在的強(qiáng)度不足、焊接能力差及屈強(qiáng)比偏高的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度高韌性易焊接低屈強(qiáng)比鋼，且沒有增加鋼板的規(guī)格，本發(fā)明的移動(dòng)罐車用鋼強(qiáng)度明顯高于傳統(tǒng)移動(dòng)式壓力容器用鋼，集高強(qiáng)、低溫高韌性、低屈強(qiáng)比及優(yōu)良的焊接性能為一體，且具有生產(chǎn)可操作性強(qiáng)、成本低等的特點(diǎn)。本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比易焊接移動(dòng)壓力容器鋼板，該鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為，c：0.14～0.20%，si：0.20～0.60%，mn：1.10～1.70%，p≤0.020%，s≤0.010%，ni：0.20～0.80%，nb：0.010～0.050%，v：0.010～0.20%，40ppm≤n≤80ppm，h≤2ppm，pcm≤0.30，pcm=c+si/30+(mn+cu+cr)/20+ni/60+mo/15+v/10+5b余量為fe及不可避免的雜質(zhì)。正火熱處理后，鋼板屈服強(qiáng)度≥460mpa，抗拉強(qiáng)度≥630mpa，屬于630mpa級(jí)高強(qiáng)鋼種，延伸率≥22%，屈強(qiáng)比≤0.80，母材板厚1/4處-40℃kv2≥60j，焊接熱影響區(qū)板厚1/4處-40℃kv2≥27j，鋼板為薄規(guī)格厚度為6-20mm，晶粒度一般都在6.5級(jí)以上，組織為鐵素體+珠光體。本發(fā)明的主要合金元素加入基于以下原理：c：鋼中主要的強(qiáng)度提高元素，如其含量過高會(huì)顯著提高鋼的pcm值，惡化其焊接性能，同時(shí)降低焊接接頭低溫韌性。在提高發(fā)明鋼強(qiáng)度的同時(shí)為了保證其具有較好的低溫韌性，因此本發(fā)明鋼c為0.14～0.20%。si：以固溶強(qiáng)化形式提高鋼的強(qiáng)度，但含量過高會(huì)導(dǎo)致鋼板表面產(chǎn)生麻點(diǎn)等缺陷，同時(shí)惡化鋼的焊接接頭沖擊韌性。因此本發(fā)明鋼si為0.20～0.60%。mn：可明顯提高鋼的強(qiáng)度，也可降低鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，改善鋼的低溫韌性。但含量過高會(huì)加劇鑄坯的中心偏析，使鑄坯中心易形成長條狀?yuàn)A雜mns，對母材性能和焊接熱影響區(qū)均有嚴(yán)重不良影響。因此本發(fā)明鋼mn為1.10～1.70%。p：鋼中有害元素，如果其含量高，增加鋼的冷脆性，使鋼的低溫沖擊韌性變壞。因此，本發(fā)明鋼p≤0.020%。s：對鋼的低溫沖擊韌性有很大危害，如果其含量高，容易生成大量的低熔點(diǎn)硫化物，并與基體形成熔點(diǎn)更低的共晶體，在晶界處形成富集，產(chǎn)生焊接再加熱開裂，因此，本發(fā)明鋼s≤0.010%。ni：可使鋼板的強(qiáng)度提高，特別是低溫韌性，也可減輕因cu的添加而引起的鑄坯表面裂紋傾向。但ni價(jià)格昂貴，加入量過多會(huì)顯著提高鋼的生產(chǎn)成本，因此本發(fā)明鋼ni為0.20-0.80%。nb：可以促進(jìn)低溫相變組織形成，與c和n結(jié)合生成nb（c、n），在位錯(cuò)、亞晶界和晶界處大量析出，對變形奧氏體的回復(fù)再結(jié)晶起到強(qiáng)烈的阻礙作用，使晶粒細(xì)化，提高鋼的基體強(qiáng)度。但含量過高使鋼的塑性和韌性降低，同時(shí)成本上升。因此，本發(fā)明鋼nb為0.010-0.050%。v：最有效的強(qiáng)化元素之一，通過形成v（c，n）在奧氏體晶界的鐵素體中沉淀析出，在軋制過程中能抑制奧氏體的再結(jié)晶并阻止晶粒長大，從而起到細(xì)化鐵素體晶粒，提高鋼的強(qiáng)度和韌性以及焊接性。若含量過高，析出物數(shù)量和尺寸增大，從而導(dǎo)致鋼的韌性降低，因此，本發(fā)明鋼v為0.010-0.20%。h：鋼中h含量過高會(huì)導(dǎo)致白點(diǎn)缺陷，嚴(yán)重惡化沖擊韌性；而且在濕h2s環(huán)境下，腐蝕產(chǎn)生的氫原子向鋼中擴(kuò)散，在氫氣壓力的作用下，不同層面上的相鄰氫鼓泡裂紋相互連接，從而在鋼中形成階梯狀特征的內(nèi)部裂紋，有時(shí)也會(huì)擴(kuò)展到表面。因此，本發(fā)明鋼h≤2ppm。上述移動(dòng)壓力容器鋼板的制造方法，工序：轉(zhuǎn)爐冶煉→鋼包爐精煉→真空處理→連鑄→鑄坯加熱→控制軋制→控制冷卻→緩冷→探傷→正火→性能檢驗(yàn)，具體要求如下：（1）煉鋼前采用kr脫硫法將鐵水進(jìn)行脫硫，控制[s]≤0.003%，在冶煉時(shí)嚴(yán)格控制合金及配料中雜質(zhì)元素和有害元素含量，精煉時(shí)，在鋼包爐中進(jìn)一步深脫硫，通過al線脫氧并控制鋼水中的o含量，結(jié)束前按要求添加nb、v合金，使鋼中形成細(xì)小高溫質(zhì)點(diǎn)nb(c、n)、v(c、n)，在鋼液凝固過程中起到形核質(zhì)點(diǎn)，從而細(xì)化鑄坯晶粒；真空精煉后喂特殊ca線處理，使mns夾雜物變成cas或(ca、mn)s夾雜物，使mns夾雜物由長條狀變成球狀，軟吹15分鐘以上，促進(jìn)夾雜物上浮，最終達(dá)到改善中心偏析和夾雜物聚集，極大地改善鋼的心部性能。采用全過程保護(hù)澆注、輕壓下技術(shù)在連鑄機(jī)上澆注成150mm或以上厚度的鑄坯，鑄坯堆垛緩冷；（2）將鑄坯加熱到1120～1220℃，在爐時(shí)間為8～12min/cm，采用兩階段軋制：第一階段初軋開軋溫度1040～1080℃，后三道次增加單道次壓下量，單道次壓下量≥30mm，累計(jì)壓下率≥70%，使變形滲透到鑄坯心部，破壞其原始粗大的鑄態(tài)組織；第二階段精軋開軋溫度830～900℃，軋制過程盡量使奧氏體晶粒扁平化，以達(dá)到降低屈強(qiáng)比的目的；同時(shí)，軋制過程中微量nb、v元素的碳氮化物大量析出，起到抑制晶粒長大和細(xì)化晶粒作用，提高鋼的強(qiáng)度和沖擊韌性；最后一道次壓下量≤5mm，可保證鋼板板型和平直度，終軋溫度800～820℃，最終軋制成6～20mm厚鋼板；采用acc控制冷卻，終冷溫度為550～650℃，控制鋼板下線溫度≥400℃，然后堆垛緩冷至室溫，以降低鋼板中的h含量，按照sa578進(jìn)行超聲檢測，合格級(jí)別b級(jí)，探傷合格后進(jìn)行880～920℃正火處理，保溫時(shí)間30-40min，均勻組織，進(jìn)一步改善沖擊韌性，性能合格后出廠。本發(fā)明通過添加微量合金元素nb、v，有效抑制了奧氏體晶粒長大，通過高溫大壓下，細(xì)化奧氏體晶粒，最終得到晶粒細(xì)小的組織；通過細(xì)晶強(qiáng)化和韌化作用提高鋼的強(qiáng)度和低溫韌性；嚴(yán)格控制鑄坯的中心偏析和h含量；采用兩階段軋制，第一段的開軋溫度1040～1080℃，累計(jì)壓下率≥70%，目的是使鋼的奧氏體晶粒細(xì)化；第二階段精軋為未再結(jié)晶區(qū)控制軋制，開軋溫度830～900℃，精軋后acc冷卻，終冷溫度550～650℃，目的是通過控軋細(xì)化組織，產(chǎn)生大量位錯(cuò)，增加析出相的形核位置，促進(jìn)析出相析出，提高鋼的強(qiáng)度同時(shí)降低屈強(qiáng)比。在軋后只需進(jìn)行正火處理，有效保證了供貨周期，降低了生產(chǎn)成本。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明采用固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)韌化等設(shè)計(jì)理念，利用多種合金復(fù)合添加技術(shù)、控軋控冷技術(shù)等，使鋼板以正火狀態(tài)交貨，集高強(qiáng)、高韌、低屈強(qiáng)比、優(yōu)良的焊接性能為一體，具有性能優(yōu)異，生產(chǎn)周期短，成本低等特點(diǎn)。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例中鋼板的金相組織圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明具體實(shí)施例的化學(xué)成分（按重量百分比），為c：0.14～0.20%，si：0.20～0.60%，mn：1.10～1.70%，p≤0.020%，s≤0.010%，ni：0.20～0.80%，nb：0.010～0.050%，v：0.010～0.20%，40ppm≤n≤80ppm，h≤2ppm，pcm≤0.30，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明實(shí)施例和對比例化學(xué)成分見表1表1實(shí)施例和對比例化學(xué)成分（wt%）編號(hào)csimnpsninbvnhpcm實(shí)施例10.180.281.520.0070.0010.550.0200.1200.00600.00010.286實(shí)施例20.170.251.550.0050.0020.570.0180.1100.00700.00010.276對比例0.150.381.480.0150.0100.220.0100.0350.00300.00030.244上述實(shí)施例均在150t轉(zhuǎn)爐冶煉，鐵水經(jīng)kr脫硫，再經(jīng)鋼包爐深脫硫和精煉處理，還在真空爐進(jìn)行脫氣、除夾雜物精煉處理，之后喂特殊ca線進(jìn)行夾雜物變性處理，軟吹一定時(shí)間，使大夾雜物充分上浮去除，并保證成分均勻，然后經(jīng)輕壓下和全過程保護(hù)澆鑄成150mm厚鑄坯。對比例在精煉后未進(jìn)行喂特殊ca線處理具體工藝是鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐煉鋼，lf精煉后進(jìn)行rh真空脫氣處理，采用保護(hù)澆注成150mm厚鑄坯。將150mm厚鑄坯加熱到1120～1220℃，在爐時(shí)間為鑄坯板厚(cm)×8～12min/cm。采用兩階段軋制，第一階段初軋開軋溫度1040～1080℃，后三道次壓下量≥30mm，累計(jì)壓下率≥70%，第二階段精軋開軋溫度830～900℃，軋制成6～20mm厚鋼板。然后采用acc控制冷卻，終冷溫度為550～650℃，堆垛緩冷至室溫。具體工藝參數(shù)見表2。表2實(shí)施例和對比例軋制工藝參數(shù)對鋼板取樣進(jìn)行力學(xué)性能檢測，結(jié)果見表3。表3實(shí)施例和對比例鋼板力學(xué)性能結(jié)果實(shí)施例中均滿足屈服強(qiáng)度≥460mpa，抗拉強(qiáng)度≥630mpa，延伸率≥22%，屈強(qiáng)比≤0.80，-40℃kv2≥60j，而對比例中抗拉強(qiáng)度為590mpa，沖擊韌性值為43j，不滿足rm≥630mpa，-40℃kv2≥60j的要求。表4給出了各實(shí)施例和對比例在埋弧焊焊接試驗(yàn)時(shí)的工藝參數(shù)，而表5給出了實(shí)施例和對比例試驗(yàn)鋼板埋弧焊后焊接熱影響區(qū)在-40℃時(shí)的沖擊功值。表4實(shí)施例和對比例埋弧焊工藝參數(shù)表5實(shí)施例和對比例焊接力學(xué)性能由表5結(jié)果表明，鋼板經(jīng)埋弧焊接后，本發(fā)明實(shí)施例和對比例均滿足焊接要求，但實(shí)施例強(qiáng)度、沖擊韌性顯著優(yōu)于對比例。從實(shí)施例結(jié)果可知，本發(fā)明鋼屈服強(qiáng)度≥460mpa，抗拉強(qiáng)度≥630mpa，延伸率≥22%，屈強(qiáng)比≤0.80，母材-40℃kv2≥60j，焊接熱影響區(qū)-40℃kv2≥27j。圖1所示為實(shí)施例2中18mm厚鋼板的組織結(jié)構(gòu)圖，組織為鐵素體+珠光體，該組織不僅保證了鋼具有較好的強(qiáng)韌性，還使其具有較低的屈強(qiáng)比。以上數(shù)據(jù)表明本發(fā)明鋼具有優(yōu)良的力學(xué)性能，尤其是其低溫韌性，同時(shí)具有良好的焊接性能。當(dāng)前第1頁12