CN104109806B - 一种高压气瓶用钢板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压气瓶用钢板及其制备方法，该方法包括：将板坯依次经过热连轧、冷却、卷取和保温，其特征在于，所述热连轧包括粗轧和精轧，所述粗轧的开扎温度为1200-1250℃，所述粗轧的终扎温度为1080-1150℃，所述精轧的开扎温度为990-1100℃，所述精轧的终扎温度为850-880℃；所述冷却的条件包括：以50-250℃/s的冷却速度将热连轧后得到的中间板坯冷却至卷取的温度；所述卷取的温度为100-300℃；所述保温的温度为500-650℃，保温的时间为20小时以上。通过本发明的方法能够提供一种屈服强度、抗拉强度和低温冲击功均优良的高压气瓶用钢板。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压气瓶用钢板及其制备方法。
背景技术
天然气(CNG)汽车气瓶属高压容器，气瓶水爆压是气瓶安全设计的一个重要指标，它与材料的强度有关。为满足水爆试验的断裂特性和断口形貌，就必须使材料有合理的屈强比以及较高的延性和韧度，这些性能既与材料的成分有关、又与材料的热处理工艺有关。
目前，高压气瓶用钢板大多使用Cr-Mo系列汽车气瓶用高强合金钢。但是，Cr-Mo系列高强合金钢热处理工艺窗口窄、热处理后性能不稳定性，且得到的高强合金钢的低温冲击功较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的高压气瓶用钢板的低温抗冲击功较低，难以得到一种屈服强度、抗拉强度和低温抗冲击功均优良的高压气瓶用钢板的缺陷，提供一种屈服强度、抗拉强度和低温冲击功均优良的高压气瓶用钢板及其制备方法。
本发明的发明人通过深入研究发现，通过使用本发明下述特定组成的板坯，特别是通过使板坯中含有V，并使V与其他组成成分在本发明下述热连轧、冷却、卷取和保温的条件下进行处理，能够得到一种屈服强度、抗拉强度和低温抗冲击功均优良的高压气瓶用钢板，从而完成了本发明。
也即，本发明提供一种高压气瓶用钢板的制备方法，该方法包括：将板坯依次经过热连轧、冷却、卷取和保温，其中，所述热连轧包括粗轧和精轧，所述粗轧的开轧温度为1200-1250℃，所述粗轧的终轧温度为1080-1150℃，所述精轧的开轧温度为990-1100℃，所述精轧的终轧温度为850-880℃；所述冷却的条件包括：以50-250℃/s的冷却速度将热连轧后得到的中间板坯冷却至卷取的温度；所述卷取的温度为100-300℃；所述保温的温度为500-650℃，保温的时间为20小时以上；所述板坯的组成为：C：0.3-0.4重量％，Si：0.15-0.35重量％，Mn：0.3-0.7重量％，Cr：0.7-1.1重量％，Mo：0.15-0.35重量％，V：0.05-0.12重量％，P：≤0.015重量％，S：≤0.008重量％，H：≤0.0002重量％，余量为铁和不可避免的杂质。
本发明还提供一种通过上述方法得到的高压气瓶用钢板。
通过上述技术方案，能够得到一种屈服强度达到950MPa以上、抗拉强度达到1100MPa以上、伸长率达到14％以上和-50℃时的冲击功达到56J以上的高压气瓶用钢板，从而使该钢板具有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好，特别适用于高压气瓶用钢板。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供的高压气瓶用钢板的制备方法包括：所述热连轧包括粗轧和精轧，所述粗轧的开轧温度为1200-1250℃，所述粗轧的终轧温度为1080-1150℃，所述精轧的开轧温度为990-1100℃，所述精轧的终轧温度为850-880℃；所述冷却的条件包括：以50-250℃/s的冷却速度将热连轧后得到的中间板坯冷却至卷取的温度；所述卷取的温度为100-300℃；所述保温的温度为500-650℃，保温的时间为20小时以上；所述板坯的组成为：C：0.3-0.4重量％，Si：0.15-0.35重量％，Mn：0.3-0.7重量％，Cr：0.7-1.1重量％，Mo：0.15-0.35重量％，V：0.05-0.12重量％，P：≤0.015重量％，S：≤0.008重量％，H：≤0.0002重量％，余量为铁和不可避免的杂质。
在本发明中，尽管当板坯的组成在上述范围内时就可以获得较好强度和低温冲击功优良的钢板，但是为了增强所获得的钢板的性能，优选情况下，所述板坯的组成为：C：0.32-0.37重量％，Si：0.2-0.27重量％，Mn：0.47-0.58重量％，Cr：0.9-0.99重量％，Mo：0.2-0.26重量％，V：0.07-0.082重量％，P：≤0.015重量％，S：≤0.008重量％，H：≤0.0002重量％，余量为铁和不可避免的杂质。所述板坯的组成成分在上述范围内时，可以在经过本发明的热连轧、冷却、卷取和保温工艺后，制得低温冲击功更好的钢板。
在本发明中，所述板坯可以采用本领域的公知的连铸坯的方法进行制备，例如可以通过高炉炼铁、铁水预处理、转炉冶炼、钢包内脱氧、合金化炉后精炼、LF电加热、RH真空处理以及板坯连铸后获得所述连铸坯。其具体制备的条件为本领域所公知。
所述连铸坯的厚度可以根据具体情况进行选择，例如可以为230-250mm。
根据本发明，优选的情况下，所述粗轧的开轧温度为1210-1230℃，所述粗轧的终轧温度为1090-1120℃。此外，所述粗轧后的中间板坯的厚度可以根据具体所要制备的产品而适当地进行选择。例如可以为40-55mm，优选为44-50mm。
此外，所述精轧的开轧温度优选为1005-1030℃，所述精轧的终轧温度优选为860-875℃。所述精轧后的中间板坯的厚度可以为3-15mm，优选为5-12mm。
根据本发明，为了达到热连轧的粗轧所需要的开轧温度，可以在粗轧前先将连铸坯在加热机中进行加热，加热至连铸坯进行粗轧时所需的开轧温度。所述热连轧后得到的中间板坯的厚度为这里的所述精轧后的中间板坯的厚度，而所述热连轧后即是指精轧完成后。
根据本发明，在热连轧后对精轧后的中间板坯进行冷却，优选情况下，所述冷却的条件包括：以60-150℃/s的冷却速度将热连轧后得到的中间板坯冷却至卷取的温度；更优选地，所述冷却的条件包括：以80-110℃/s的冷却速度将热连轧后得到的中间板坯冷却至卷取的温度。所述冷却可以通过层流水进行。
根据本发明，为了使冷却后的中间板坯的温度更均衡，优选在将热连轧后得到的中间板坯冷却至卷取的温度之后且在卷取之前，将冷却后的中间板坯进行空冷。所述空冷的时间可以8-20s，优选为10-17s。
根据本发明，优选的情况下，所述卷取的温度为190-250℃。
根据本发明，优选的情况下，所述保温的温度为550-650℃，保温的时间为24-48小时。更优选所述保温的温度为570-610℃。通过在该保温条件下对卷取后的板坯进行保温，具有强韧性匹配优良的效果。
本发明还提供通过上述的制备方法制备的高压气瓶用钢板。
本发明提供的高压气瓶用钢板的屈服强度ReL达到950MPa以上、抗拉强度Rm达到1100MPa以上、伸长率A80达到14％以上，且-50℃时的冲击功达到56J以上，具有优良的力学性能。
实施例
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中的屈服强度ReL、抗拉强度Rm、伸长率A80的测试方法按照GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法进行；按照GB/T232-2010规定的方法检测冷弯性能(B＝35，α＝180°，d＝a；d表示弯心直径、a表示试样厚度、α表示弯曲的角度、B表示试样的宽度)。-50℃时的冲击功(Akv)的检测方法为GB/T229-2007。
实施例1-3
在转炉冶炼、经LF炉Ca处理、RH脱碳和连铸获得本发明的连铸坯(厚度为230mm)，其组成成分见表1。将该连铸板坯在加热炉中加热至粗轧的开轧温度并进入可逆粗轧机组，经过粗轧后的中间坯进入热卷箱，使带钢头、尾调换，然后进行精轧，精轧后并按照指定的冷却速度快速冷却至卷取温度后进行空冷，然后进行卷取，将卷取后的钢板进行保温(热连轧工艺、冷却工艺以及保温条件按照表2中的条件进行)，得到高压气瓶用钢板。得到的高压气瓶用钢板的力学性能见表3。
实施例4
按照实施例1的方法进行，不同的是，连铸坯的组成成分中，V为0.11重量％，得到高压气瓶用钢板。得到的高压气瓶用钢板的力学性能见表3。
对比例1
根据实施例1中所述的方法，不同的是，连铸坯的组成成分中不含有V，得到高压气瓶用钢板。得到的高压气瓶用钢板的力学性能见表3。
对比例2
根据实施例1中所述的方法，不同的是，冷却速度为45℃/s，得到高压气瓶用钢板。得到的高压气瓶用钢板的力学性能见表3。
对比例3
根据实施例1中所述的方法，不同的是，保温温度为530℃，得到高压气瓶用钢板。得到的高压气瓶用钢板的力学性能见表3。
表1
注：-表示不含有
表2
表3
注：合格是指弯曲试验后，肉眼观察试样弯曲外表面完好无可见裂纹。
通过上述实施例可知，通过本申请的方法得到的高压气瓶用钢板的屈服强度ReL≥950MPa，抗拉强度Rm≥1100MPa，-50℃时的冲击功≥56J，也就是说通过本发明的方法能够得到屈服强度、抗拉强度和低温冲击功均优良的高压气瓶用钢板。与此相对，虽然对比例1和对比例2的低温冲击功能够符合要求，但是其强度不够；另外，虽然对比例3的强度能够符合要求，但其低温冲击功能差。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种高压气瓶用钢板的制备方法，该方法包括：将板坯依次经过热连轧、冷却、卷取和保温，其特征在于，
所述热连轧包括粗轧和精轧，所述粗轧的开轧温度为1200-1250℃，所述粗轧的终轧温度为1080-1150℃，所述精轧的开轧温度为990-1100℃，所述精轧的终轧温度为850-880℃；
所述冷却的条件包括：以50-250℃/s的冷却速度将热连轧后得到的中间板坯冷却至卷取的温度；
所述卷取的温度为100-300℃；
所述保温的温度为500-650℃，保温的时间为20小时以上；
所述板坯的组成为：C：0.3-0.4重量％，Si：0.15-0.35重量％，Mn：0.3-0.7重量％，Cr：0.7-1.1重量％，Mo：0.15-0.35重量％，V：0.05-0.12重量％，P：≤0.015重量％，S：≤0.008重量％，H：≤0.0002重量％，余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粗轧的开轧温度为1210-1230℃，所述粗轧的终轧温度为1090-1120℃，所述精轧的开轧温度为1005-1030℃，所述精轧的终轧温度为860-875℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷却的条件包括：以80-110℃/s的冷却速度将热连轧后得到的中间板坯冷却至卷取的温度。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，该方法还包括，在将热连轧后得到的中间板坯冷却至卷取的温度之后且在卷取之前，将冷却后的中间板坯空冷8-20s。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在将热连轧后得到的中间板坯冷却至卷取的温度之后且在卷取之前，将冷却后的中间板坯空冷10-17s。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述卷取的温度为190-250℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述保温的温度为550-650℃，保温的时间为24-48小时。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述板坯的组成为：C：0.32-0.37重量％，Si：0.2-0.27重量％，Mn：0.47-0.58重量％，Cr：0.9-0.99重量％，Mo：0.2-0.26重量％，V：0.07-0.082重量％，P：≤0.015重量％，S：≤0.008重量％，H：≤0.0002重量％，余量为铁和不可避免的杂质。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制备的高压气瓶用钢板。
10.根据权利要求9所述的高压气瓶用钢板，其中，所述高压气瓶用钢板的屈服强度ReL≥950MPa，抗拉强度Rm≥1100MPa，-50℃时的冲击功≥56J。
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