CN106834943A - 高韧性压力容器用A537Cl2钢板及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高韧性压力容器用A537Cl2钢板及其生产方法，所述钢板的成分重量百分比组成：C≤0.20%，Si：0.15～0.50%，Mn：0.85～1.60%，P≤0.020%，S≤0.020%，Ni≤0.50%，Mo≤0.08%，Cr≤0.25%，Cu≤0.35%，TAl≥0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。生产方法包括炼钢、加热、轧制和热处理工序。本方法所得钢板满足ASTM A435/435M探伤标准要求；抗拉强度Rm：550～690MPa，屈服强度Rp0.2≥415MPa，延伸率A50≥22%；‑45℃冲击功大于48焦耳；钢板具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，力学性能完全满足标准要求，适合于制造压力容器等关键设备部件。

Description

高韧性压力容器用A537Cl2钢板及生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种高韧性压力容器用A537Cl2钢板及生产方法。
背景技术
液化石油气（LPG）以其燃烧值高，对大气无污染，可作为化工原料的优点，得到国内外的广泛应用。A537Cl2钢板用于制造储存脱氢丙烷全包容双金属低温LPG储罐，储存方式有常温高压球罐和低温常压罐两种，目前国内建造LPG低温储罐使用的钢板主要为A537Cl2，随着石油天然气行业的不断发展，对设备制造用钢板的性能要求也起来越苛刻，对低温韧性的要求越来越高，高韧性压力容器用A537Cl2钢板的成功开发，在目前形势下，作为高性能压力容器用钢，起到不可估量的替代作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高韧性压力容器用A537Cl2钢板及生产方法。本方法所得钢板综合性能良好，质量稳定，生产成本低，满足压力容器生产需要。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高韧性压力容器用A537Cl2钢板，所述钢板重量百分比的成分组成：C≤0.20%，Si：0.15～0.50%，Mn：0.85～1.60%，P≤0.020%，S≤0.020%，Ni≤0.50%，Mo≤0.08%，Cr≤0.25%，Cu≤0.35%，TAl≥0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板厚度为10～40mm。
本发明所述钢板抗拉强度Rm：550～690MPa，屈服强度Rp0.2≥415MPa，延伸率A50≥22%；-45℃冲击功＞48焦耳。
本发明中，C含量为≤0.20%，C作为主要强化元素，起强化的作用，提高钢板的强度；Mn的含量为0.85～1.60%，提高钢板强度和固溶强化作用；Ni含量≤0.50%，主要作用是增加钢的耐大气腐蚀能力和提高钢板低温冲击韧性的作用；其他元素严格控制，满足技术要求。
本发明还提供一种上述高韧性压力容器用A537Cl2钢板的生产方法，所述生产方法包括炼钢、加热、轧制和热处理工序，所述炼钢工序熔炼成分的重量百分含量为：C≤0.20%，Si：0.15～0.50%，Mn：0.85～1.60%，P≤0.020%，S≤0.020%，Ni≤0.50%，Mo≤0.08%，Cr≤0.25%，Cu≤0.35%，TAl≥0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述炼钢工序：精炼时间≥50分钟；真空前加入CaSi块50-100kg/吨钢水，Al线喂至内控范围0.020～0.040%；无渣出钢，随钢水加入铝脱氧剂预脱氧，出钢温度≥1630℃。
本发明所述加热工序：钢坯连续炉加热最高加热温度1240℃，均热温度1210～1230℃。
本发明所述轧制工序：采用Ⅱ型控制轧制，晾钢厚度≥2H，所述H为最终钢板厚度，Ⅱ阶段开轧温度≤920℃，终轧温度≤860℃。
本发明所述热处理工序：采用淬火＋回火处理工艺。
本发明所述热处理工序：淬火炉淬火温度920±10℃，保温时间PLC+20min，水冷加速冷却。
本发明所述热处理工序：回火炉回火温度670～690℃，保温时间3.5～4.5min/mm，回火后即可得到所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板。
上述PLC为动态有限元的模拟加热控制系统，在钢板长度方向上随机测7个点的上表、中心、下表的温度，并根据热传导公式推算下一分钟各个点的温度，当7个点同时达到正火温度后开始计算保温时间，20min为保温时间。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：生产的钢板以淬火+回火热处理状态交货，探伤满足ASTM A435/435M 标准要求，钢板附加低温冲击韧性严于ASTM A537/A537M标准要求；抗拉强度Rm：550～690MPa，屈服强度Rp0.2≥415MPa，延伸率A50≥22%；-45℃冲击功大于48焦耳；钢板具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，力学性能完全满足标准要求，适合于制造压力容器等关键设备部件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
钢板厚度为10mm，由以下重量百分比的成分组成：C：0.13%，Si：0.30%，Mn：1.32%，P：0.010%，S：0.002%，Cr：0.18%，Mo：0.001%，Ni：0.40%，Cu：0.02%，TAl：0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质。
高韧性压力容器用A537Cl2钢板生产工艺如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，有效精炼时间55分钟。真空前加入CaSi块70kg/吨钢水，Al线喂至0.030%。无渣出钢，随钢水加入铝脱氧剂预脱氧，出钢温度1650℃，连铸成轧钢所需钢坯，炼钢工序钢水成分的重量百分含量如所述钢板重量百分比的成分组成。
（2）加热工序：钢坯连续炉加热最高加热温度1240℃，均热温度1220℃，保证钢坯均匀透烧。
（3）轧制工序：采用Ⅱ型控制轧制，晾钢厚度25mm，Ⅱ阶段开轧温度910℃，终轧温度860℃，最后得到所需厚度的钢板。
（4）热处理工序：采用淬火＋回火处理；淬火炉淬火温度930℃、保温时间PLC+20min，水冷加速冷却；回火炉回火温度680℃、保温时间3.5min/mm，回火后即可得到所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板，所得钢板的力学性能见表1。
实施例2
钢板厚度为15mm，由以下重量百分比的成分组成：C：0.14%，Si：0.32%，Mn：1.30%，P：0.010%，S：0.002%，Cr：0.16%，Mo：0.001%，Ni：0.42%，Cu： 0.02%，TAl：0.032%，其余为Fe和不可避免的杂质。
高韧性压力容器用A537Cl2钢板生产工艺如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，有效精炼时间57分钟。真空前加入CaSi块80kg/吨钢水，Al线喂至0.032%。无渣出钢，随钢水加入铝脱氧剂预脱氧，出钢温度1640℃，连铸成轧钢所需钢坯，炼钢工序钢水成分的重量百分含量如所述钢板重量百分比的成分组成。
（2）加热工序：钢坯连续炉加热最高加热温度1240℃，均热温度1210，保证钢坯均匀透烧。
（3）轧制工序：采用Ⅱ型控制轧制，晾钢厚度35mm，Ⅱ阶段开轧温度920℃，终轧温度840℃，最后得到所需厚度的钢板。
（4）热处理工序：采用淬火＋回火处理；淬火炉淬火温度920℃、保温时间PLC+20min，水冷加速冷却；回火炉回火温度670℃、保温时间4min/mm，回火后即可得到所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板，所得钢板的力学性能见表1。
实施例3
钢板厚度为25mm，由以下重量百分比的成分组成：C：0.12%，Si：0.29%，Mn：1.28%，P：0.011%，S：0.001%，Cr：0.18%，Mo：0.002%，Ni：0.40%，Cu：0.02%，TAl：0.031%，其余为Fe和不可避免的杂质。
高韧性压力容器用A537Cl2钢板生产工艺如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，有效精炼时间52分钟。真空前加入CaSi块75kg/吨钢水，Al线喂至0.031%。无渣出钢，随钢水加入铝脱氧剂预脱氧，出钢温度1630℃，连铸成轧钢所需钢坯，炼钢工序钢水成分的重量百分含量如所述钢板重量百分比的成分组成。
（2）加热工序：钢坯连续炉加热最高加热温度1240℃，均热温度1215℃，保证钢坯均匀透烧。
（3）轧制工序：采用Ⅱ型控制轧制，晾钢厚度55mm，Ⅱ阶段开轧温度905℃，终轧温度830℃，最后得到所需厚度的钢板。
（4）热处理工序：采用淬火＋回火处理；淬火炉淬火温度925℃、保温时间PLC+20min，水冷加速冷却；回火炉回火温度675℃、保温时间4.5min/mm，回火后即可得到所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板，所得钢板的力学性能见表1。
实施例4
钢板厚度为35mm，由以下重量百分比的成分组成：C：0.20%，Si：0.15%，Mn：0.85，P：0.020%，S：0.020%，Cr：0.16%，Mo：0.002%，Ni：0.50%，Cu：0.02%，TAl：0.020%，其余为Fe和不可避免的杂质。
高韧性压力容器用A537Cl2钢板生产工艺如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，有效精炼时间55分钟。真空前加入CaSi块50kg/吨钢水，Al线喂至0.020%。无渣出钢，随钢水加入铝脱氧剂预脱氧，出钢温度1645℃，连铸成轧钢所需钢坯，炼钢工序钢水成分的重量百分含量如所述钢板重量百分比的成分组成。
（2）加热工序：钢坯连续炉加热最高加热温度1240℃，均热温度1230℃，保证钢坯均匀透烧。
（3）轧制工序：采用Ⅱ型控制轧制，晾钢厚度75m，Ⅱ阶段开轧温度900，终轧温度820℃，最后得到所需厚度的钢板。
（4）热处理工序：采用淬火＋回火处理；淬火炉淬火温度915℃、保温时间PLC+20min，水冷加速冷却；回火炉回火温度690、保温时间4.5min/mm，回火后即可得到所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板，所得钢板的力学性能见表1。
实施例5
钢板厚度为40mm，由以下重量百分比的成分组成：C：0.12%，Si：0.50%，Mn：1.60%，P：0.012%，S：0.003%，Cr：0.25%，Mo：0.08%，Ni：0.39%，Cu：0.35%，TAl：0.040%，其余为Fe和不可避免的杂质。
高韧性压力容器用A537Cl2钢板生产工艺如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，有效精炼时间50分钟。真空前加入CaSi块100kg/吨钢水，Al线喂至0.040%。无渣出钢，随钢水加入铝脱氧剂预脱氧，出钢温度1655℃，连铸成轧钢所需钢坯，炼钢工序钢水成分的重量百分含量如所述钢板重量百分比的成分组成。
（2）加热工序：钢坯连续炉加热最高加热温度1240℃，均热温度1225℃，保证钢坯均匀透烧。
（3）轧制工序：采用Ⅱ型控制轧制，晾钢厚度80m，Ⅱ阶段开轧温度890，终轧温度810℃，最后得到所需厚度的钢板。
（4）热处理工序：采用淬火＋回火处理；淬火炉淬火温度910℃、保温时间PLC+20min，水冷加速冷却；回火炉回火温度685、保温时间4min/mm，回火后即可得到所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板，所得钢板的力学性能见表1。
表1 A537Cl2钢板的力学性能
实验证明：本发明的钢板强度及韧性匹配良好，采用淬火+回火相结合工艺生产，所得钢板综合性能良好，质量稳定，生产成本低，可实现大批量生产。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种高韧性压力容器用A537Cl2钢板，其特征在于，所述钢板重量百分比的成分组成：C≤0.20%，Si：0.15～0.50%，Mn：0.85～1.60%，P≤0.020%，S≤0.020%，Ni≤0.50%，Mo≤0.08%，Cr≤0.25%，Cu≤0.35%，TAl≥0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板，其特征在于，所述钢板厚度为10～40mm。
3.根据权利要求1所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板，其特征在于，所述钢板抗拉强度Rm：550～690MPa，屈服强度Rp0.2≥415MPa，延伸率A50≥22%；-45℃冲击功＞48焦耳。
4.一种高韧性压力容器用A537Cl2钢板的生产方法，所述生产方法包括炼钢、加热、轧制和热处理工序，其特征在于，所述炼钢工序熔炼成分的重量百分含量为：C≤0.20%，Si：0.15～0.50%，Mn：0.85～1.60%，P≤0.020%，S≤0.020%，Ni≤0.50%，Mo≤0.08%，Cr≤0.25%，Cu≤0.35%，TAl≥0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板的生产方法，其特征在于，所述炼钢工序：精炼时间≥50分钟；真空前加入CaSi块50-100kg/吨钢水，Al线喂至内控范围0.020～0.040%；无渣出钢，随钢水加入铝脱氧剂预脱氧，出钢温度≥1630℃。
6.根据权利要求4所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序：钢坯连续炉加热最高加热温度1240℃，均热温度1210～1230℃。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序：采用Ⅱ型控制轧制，晾钢厚度≥2H，所述H为最终钢板厚度，Ⅱ阶段开轧温度≤920℃，终轧温度≤860℃。
8.根据权利要求3-5任意一项所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序：采用淬火＋回火处理工艺。
9.根据权利要求4-6任意一项所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序：淬火炉淬火温度920±10℃，保温时间PLC+20min，水冷加速冷却。
10.根据权利要求4-6任意一项所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序：回火炉回火温度670～690℃，保温时间3.5～4.5min/mm，回火后即可得到所述的高韧性压力容器用A537Cl2钢板。
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