CN106319372A

CN106319372A - 一种345MPa级焊瓶钢及其制造方法

Info

Publication number: CN106319372A
Application number: CN201510367896.1A
Authority: CN
Inventors: 黄明浩; 黄国建; 张英慧; 孔祥磊
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2035-06-29
Also published as: CN106319372B

Abstract

本发明公开一种345MPa级焊瓶钢及其制造方法，钢中的化学成分按重量百分比计为：C：0.07％～0.12％，Si：0.16％～0.29％，Mn：1.00％～1.46％，P≤0.014％，S≤0.008％，Cr：0.20％～0.28％，Nb：0～0.025％，Ti：0.011％～0.029％，Als：0.02％～0.05％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免杂质。板坯加热至1150～1200℃，终轧温度为830～880℃，钢带在790～840℃开始快速水冷，冷却速度为12～17℃/s，480～550℃卷取，钢板组织为铁素体-珠光体-贝氏体混合组织，屈强比为0.61～0.71。

Description

一种345MPa级焊瓶钢及其制造方法

技术领域

本发明属于压力容器用钢领域，涉及一种焊瓶钢及其制造方法，特别涉及标准GB 6653-2008中钢级为345MPa焊瓶钢及其制造方法。

背景技术

随着民用石油液化气的日益普及，对液化气钢瓶的需求量逐渐增加，特别是近年来，绿色环保汽车发展很快，汽车用液化石油气钢瓶的需求量较大；农村的城镇化进程，家用瓶装液化石油气进入城乡千家万户，液化石油气瓶在国内年需求钢板达60万吨以上，因此，焊接气瓶用钢有较好的市场前景。

焊接气瓶用钢板经冲压成型、焊接加工后成为液化石油气瓶、罐，供储存液化气使用。焊接气瓶由于具有安全、节能、卫生、使用和运输方便等特点而得到广泛应用，并因此极大地促进了焊接气瓶用热轧钢板生产的发展。焊接气瓶钢板是用于制造正常环境温度(-40～60℃)下使用的，试验压力为3.2MPa、可重复盛装液化石油气的钢质焊接气瓶的专用材料。

制瓶用热轧钢卷既要有一定的强度，较低的屈强比，纵横向力学性能差异小，又要具有良好的冷冲压成型性能和焊接性能、尺寸及板型精度要求高。因此，该钢板应该具备：①钢质纯净，夹杂物少且弥散分布；②稳定的力学性能和工艺性能；③有良好的冷冲压成型性能和焊接性能。

标准GB 6653-2008中对345MPa级别焊瓶钢性能要求：下屈服强度R_el≥345MPa，抗拉强度510～620MPa，屈强比≤0.8，伸长率≥21％；室温冲击吸收能量≥27J。

目前，焊瓶钢普遍采用高碳(0.14％～0.20％)设计，热轧态组织为铁素体-珠光体。碳成分偏高对焊接性不利，冲击韧性一般，且铁素体-珠光体钢的屈服强度高，抗拉强度低，焊接后由于包申格效应容易导致抗拉强度低的情况产生。

论文“高强度焊接气瓶用钢HP345的开发”(《河北冶金》，2012年第4期)，成分中C：0.14％～0.18％，Si：0.20％～0.30％，Mn：1.30％～1.40％，Ti：0.01％～0.03％，S≤0.003％，P≤0.018％。该论文中碳含量偏高，钢带焊接性和冲击韧性一般；S含量要求严格，对冶炼要求高；组织为铁素体-珠光体，屈强比0.73～0.76。

论文“高强度焊接气瓶用钢HP345的开发与应用”(《梅山科技》，2005年第3期)，成分中C：0.17％～0.19％，Si：0.26％～0.27％，Mn：1.28％～1.32％，Ti：0.019％～0.020％，S：0.008％～0.010％，P：0.019％～0.022％。该论文中碳含量偏高，钢带焊接性和冲击韧性一般；组织为铁素体-珠光体，抗拉强度520～570MPa，焊接后抗拉强度易低于标准要求(510MPa)。

论文“焊接气瓶用钢HP345热轧工艺的热模拟实验研究”(《梅山科技》，2011年第6期)，成分中C：0.175％，Si：0.256％，Mn：1.44％，Ti：0.02％，S：0.007％，P：0.020％。该论文中碳含量偏高，钢带焊接性和冲击韧性一般。

论文“控轧控冷工艺对HP345屈强比影响的研究”(《河南冶金》，2008年第6期)，成分中C：0.16％，Si：0.15％，Mn：1.40％，S：0.005％，P：0.015％。该论文中碳含量偏高，钢带焊接性和冲击韧性一般。

以上公开的文献中，碳含量均偏高，钢带的焊接性和冲击韧性不良，均与本发明采用低碳加铬设计有明显不同之处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种345MPa级焊瓶钢及其制造方法，特别是采用低碳加铬设计，焊接性和冲击性良好的焊瓶钢及其制造方法。

针对目前345MPa级焊瓶钢生产存在的技术问题，例如：碳含量高，焊接性和冲击韧性差，屈强比难于控制的技术问题，特提出本发明的技术方案。

本发明提出一种345MPa级焊瓶钢及其制造方法，化学成分(重量％)如下：C：0.07％～0.12％，Si：0.16％～0.29％，Mn：1.00％～1.46％，P≤0.014％，S≤0.008％，Cr：0.20％～0.28％，Nb：0～0.025％，Ti：0.011％～0.029％，Als：0.02％～0.05％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免杂质。其主要的化学成分和作用如下：

C：为碳化物形成元素，是有效的强化元素。为保证一定强度，碳含量不宜过低；但碳含量过高将影响产品的焊接性和冲击韧性，对345MPa级别焊瓶钢而言，碳控制在0.07％～0.12％较为适宜。

Si：可以起到固溶强化作用，但其含量过高会使屈服强度升高，且对钢的塑性和韧性不利，其最佳范围是0.16％～0.29％。

Mn：锰具有固溶强化作用，还能增加奥氏体稳定性，对提高淬透性有利，同时锰对钢板的韧性影响不大。但锰含量过大，可增加连铸坯的中心偏析倾向。本发明中，其最佳范围是1.00％～1.46％。

P：磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，应控制其含量≤0.014％。

S：硫是钢中有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，恶化焊接性能，为保证钢水的高纯净度，应控制其含量≤0.008％。

Cr：铬可通过固溶强化和细晶强化来提高强度，特别是对抗拉强度有利。铬是中等碳化物形成元素，铬元素溶入奥氏体后增大过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，提高钢的淬透性，获得一定量细小的硬化性M/A，提高硬化相体积分数，适当提高抗拉强度，从而降低屈强比。但Cr含量过高会显著提高钢的脆性转变温度，降低伸长率，同时超过标准要求的上限(0.30％)，本发明合适的范围是0.20％～0.28％。

Ti：钛是强的固氮元素。焊瓶钢要求钢板有良好的焊接性能，随着钢中C含量的增加，会明显恶化钢的焊接性能，因此在提高钢强度的同时应提高钢的塑韧性，在钢中加入了一定量Ti。Ti在钢中容易和C、N结合形成TiC、TiN，起到细化铁素体晶粒的作用，而且弥散分布的碳化物、氮化物颗粒还起到弥散强化的作用。但过高会使屈服强度升高，提高屈强比，合适的范围是0.011％～0.029％。

Als：铝是常用的脱氧剂，在钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，合适的范围是0.02％～0.05％。

N：固溶氮有钉扎位错的强烈作用，对韧性有不良影响，应控制其含量≤0.008％

本发明中屈服强度为345MPa级别的焊瓶钢的制造方法包括铁水预处理、钢水冶炼、炉外精炼和板坯连铸、连铸坯再加热、轧制、冷却、卷取，其中：

(1)冶炼连铸工艺：转炉冶炼经顶吹或顶底复合吹炼，炉外精炼、LF炉轻脱硫处理及进行钙处理以控制夹杂物形态和提高钢的延展性、韧性和冷弯性能，连铸采用电磁搅拌或动态轻压下，以提高连铸板坯的质量。

(2)轧制工艺：连铸板坯经加热炉加热至1150～1200℃，随后经热连轧机组轧制，终轧温度为830～880℃，终轧后采用空气冷却至790～840℃后开始快速水冷，冷却速度为12～17℃/s，在480～550℃温度进行钢带卷取。

(3)产品最终组织为铁素体-珠光体-贝氏体混合组织，其中，按体积百分比计，铁素体为70％～80％，珠光体为5％～10％，贝氏体为10％～25％，屈强比达到0.61～0.71。

有益效果

(1)低碳加铬设计，钢带焊接性、冲击韧性良好；

(2)组织为铁素体-珠光体-贝氏体混合组织，抗拉强度富余量大，减轻包申格效应引起的性能下降，有效保证焊接后瓶体性能；

(3)屈强比低，0.61～0.71，安全性更好。

附图说明

图1发明钢的组织。

具体实施方式

本发明345MPa级焊瓶钢中，含有C：0.07％～0.12％，Si：0.16％～0.29％，Mn：1.00％～1.46％，P≤0.014％，S≤0.008％，Cr：0.20％～0.28％，Nb：0～0.025％，Ti：0.011％～0.029％，Als：0.02％～0.05％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免杂质。连铸坯加热至1150～1200℃，终轧温度为830～880℃，终轧后采用空气冷却至790～840℃开始快速水冷，冷却速度为12～17℃/s，卷取温度为480～550℃。

以下实施例用于具体说明本发明内容，体现发明效果。表1为实施例钢的化学成分；表2为实施例钢的加热、轧制工艺；表3为实施例钢的组织和力学性能。

表1实施例钢的化学成分(wt，％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Nb	Ti	Cr	Als	N
											1	0.078	0.19	1.06	0.005	0.0023	0.023	0.011	0.28	0.025	0.0024
2	0.090	0.17	1.10	0.006	0.0042	0.015	0.015	0.27	0.038	0.0045
											3	0.110	0.23	1.45	0.010	0.0033	-	0.014	0.26	0.029	0.0052
4	0.117	0.21	1.35	0.013	0.0030	-	0.011	0.21	0.034	0.0038
											5	0.085	0.17	1.22	0.011	0.0030	0.020	0.017	0.25	0.039	0.0046
6	0.115	0.16	1.37	0.007	0.0051	0.018	0.016	0.24	0.027	0.0035
											7	0.095	0.25	1.10	0.008	0.0040	0.015	0.028	0.26	0.035	0.0049
8	0.116	0.23	1.25	0.010	0.0036	-	0.024	0.26	0.026	0.0038

表2实施例钢的加热、轧制工艺

实施例	加热温度/℃	终轧温度/℃	开冷温度/℃	卷取温度/℃	冷速/(℃·s^-1)
						1	1180	868	793	494	17
2	1185	875	800	522	15
						3	1165	830	820	540	13
4	1153	850	830	539	14
						5	1170	850	840	486	12
6	1190	860	820	500	13
						7	1161	855	834	533	13
8	1180	872	807	529	16

表3实施例钢的组织和力学性能

从上述实施例中可以看出，采用本发明的成分设计和轧制、冷却工艺，生产出的焊瓶钢满足标准GB 6653-2008对345MPa级别的要求，屈服强度达到370MPa以上，抗拉强度在560～610MPa，屈强比在0.71以下，横向冲击功在90J以上。

Claims

1.一种345MPa级焊瓶钢，其特征在于，钢中的化学成分按重量百分比计为：C：0.07％～0.12％，Si：0.16％～0.29％，Mn：1.00％～1.46％，P≤0.014％，S≤0.008％，Cr：0.20％～0.28％，Nb：0～0.025％，Ti：0.011％～0.029％，Als：0.02％～0.05％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免杂质。

2.一种如权利要求1所述的345MPa级焊瓶钢的制造方法，包括铁水预处理、钢水冶炼、炉外精炼和板坯连铸、连铸坯再加热、轧制、冷却、卷取，其特征在于，连铸板坯经加热炉加热至1150～1200℃，随后经热连轧机组轧制，终轧温度为830～880℃，终轧后采用空气冷却至790～840℃开始快速水冷，冷却速度为12～17℃/s，卷取温度为480～550℃。