CN109022690A - 低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板及其生产方法，钢板化学成分组成及质量百分含量为：C≤0.17%，Si：0.15～0.40%，Mn：1.0～1.6%，P≤0.015%，S≤0.010%，Ni：0.15～0.40%，Mo≤0.08%，Cr≤0.25%，Cu≤0.35%，TAl：0.02～0.04%，Nb：0.01～0.02%，V：0.015～0.025%，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。本发明钢板以淬火+回火热处理状态交货，屈服强度Rp0.2≥415MPa，抗拉强度Rm：550～690MPa，延伸率A50≥22%；‑60℃冲击功≥45J。

Description

低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板及其生产方法。
背景技术
随着石油化工行业的快速发展，液化石油气（LPG）的使用越来越广泛，因其燃烧值高、无污染等优点，得到国内外的广泛应用。SA537Cl2钢板用于制造低温LPG储罐，储存方式有常温高压球罐和低温常压罐两种，是目前国内建造LPG低温储罐的主要钢种。
随着石油化工行业的技术进步，对设备制造用钢板的性能要求也越来越严苛，对于SA537Cl2钢板的低温韧性要求越来越高，冲击温度已逐渐降低至≤-50℃。
因此，开发更低冲击温度韧性的压力容器用SA537Cl2钢板，满足国内外市场需求，替代进口同类产品，具有积极的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板及其生产方法。该发明所得钢板综合钢质纯净、力学性能尤其是-60℃低温韧性良好，可以满足低温压力容器制造的需要。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C≤0.17%，Si：0.15～0.40%，Mn：1.00～1.60%，P≤0.015%，S≤0.010%，Ni：0.15～0.40%，Mo≤0.08%，Cr≤0.25%，Cu≤0.35%，TAl：0.020～0.040%，Nb：0.010～0.020%，V：0.015～0.025%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板厚度为10～60mm。
本发明所述钢板屈服强度Rp0.2≥415MPa，抗拉强度Rm：550～690MPa，延伸率A50≥22%；-60℃冲击功≥45J。
本发明还提供了一种低温韧性压力容器用SA537Cl2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，熔炼钢水化学成分组成及其质量百分含量为：C≤0.17%，Si：0.15～0.40%，Mn：1.00～1.60%，P≤0.015%，S≤0.010%，Ni：0.15～0.40%，Mo≤0.08%，Cr≤0.25%，Cu≤0.35%，TAl：0.020～0.040%，Nb：0.010～0.020%，V：0.015～0.025%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热处理工序采用淬火＋回火处理工艺。
本发明所述轧制工序，采用Ⅱ阶段控制轧制，晾钢厚度≥2.5h，其中h为钢板成品厚度；Ⅱ阶段开轧温度860～900℃，终轧温度810～850℃。
本发明所述热处理工序，淬火炉加热温度890～910℃，保温时间1.5～2.5min/mm，淬火机喷水冷却至常温。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个点同时达到设定温度后开始计算保温时间，15～30min为保温时间。
本发明所述热处理工序，回火炉回火温度630～670℃，保温时间3.0～4.5min/mm，回火后即可得到所述的低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板。
本发明所述炼钢工序，精炼白渣时间≥25min；真空前喂入Al线，调整钢水Al含量至0.020～0.040%；精炼吊包温度≥1630℃。
本发明所述加热工序，钢坯连续炉加热，最高加热温度≤1260℃，均热温度1210～1240℃，保证钢坯均匀透烧。
本发明化学成分组成及其作用：
本发明中，C含量为≤0.17%，C作为主要强化元素，起强化的作用，提高钢板的强度，但C明显影响钢的焊接性能，不宜过高；Mn的含量为1.00～1.60%，起提高钢板强度和固溶强化作用；Ni含量为0.15～0.40%，主要作用是提高钢板的低温冲击韧性；Cr含量≤0.25%，通过提高淬透性从而提高钢的强度；Nb、V元素，通过形成微细化合物细化晶粒，提高钢的强度和冲击韧性，微量添加Nb：0.010～0.020%、V：0.015～0.025%；其他元素适当控制，满足标准要求。
本发明低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板产品标准参考ASME SA537/SA537M，产品性能检测方法参考A370，产品探伤标准参考ASTM A578/A578M。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明钢板以淬火+回火热处理状态交货，探伤满足ASTM A578/A578M 标准C级要求，钢板附加低温冲击韧性严于ASMESA537/SA537M标准要求。2、本发明钢板屈服强度Rp0.2≥415MPa，抗拉强度Rm：550～690MPa，延伸率A50≥22%；-60℃冲击功≥45J。3、本发明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且低温韧性远高于标准要求，适合于制造低温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
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板厚度为10mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.10%，Si：0.15%，Mn：1.31%，P：0.015%，S：0.005%，Cr：0.18%，Mo：0.01%，Ni：0.25%，Cu：0.03%，TAl：0.020%，Nb：0.018%，V：0.022%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板生产方法包括炼钢、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，白渣保持时间30min；真空前喂入Al线，至目标Al为0.020%；吊包温度1640℃，钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.10%，Si：0.15%，Mn：1.31%，P：0.015%，S：0.005%，Cr：0.18%，Mo：0.01%，Ni：0.25%，Cu：0.03%，TAl：0.020%，Nb：0.018%，V：0.022%，余量为Fe和不可避免的杂质；连铸成轧钢所需钢坯；
（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50mm，Ⅱ阶段开轧温度900℃，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＋回火处理工艺；淬火炉淬火温度890℃、保温时间1.5min/mm，喷水冷却至常温；回火炉回火温度670℃、保温时间4.5min/mm，回火后即可得到低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板的探伤满足ASTM A578/A578M 标准C级要求，力学性能见表1。
实施例2
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.11%，Si：0.25%，Mn：1.00%，P：0.014%，S：0.004%，Cr：0.16%，Mo：0.03%，Ni：0.32%，Cu：0.02%，TAl：0.025%，Nb：0.010%，V：0.025%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板生产方法包括炼钢、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，白渣保持时间28min；真空前喂入Al线，至目标Al为0.025%；吊包温度1635℃，钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.11%，Si：0.25%，Mn：1.00%，P：0.014%，S：0.004%，Cr：0.16%，Mo：0.03%，Ni：0.32%，Cu：0.02%，TAl：0.025%，Nb：0.010%，V：0.025%，余量为Fe和不可避免的杂质；连铸成轧钢所需钢坯；
（2）加热工序：钢坯连续炉加热，最高加热温度1250℃，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70mm，Ⅱ阶段开轧温度890℃，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＋回火处理工艺；淬火炉淬火温度900℃、保温时间1.8min/mm，喷水冷却至常温；回火炉回火温度660℃、保温时间4.0min/mm，回火后即可得到低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板的探伤满足ASTM A578/A578M 标准C级要求，力学性能见表1。
实施例3
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板厚度为30mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.12%，Si：0.25%，Mn：1.60%，P：0.015%，S：0.010%，Cr：0.20%，Mo：0.05%，Ni：0.35%，Cu：0.04%，TAl：0.040%，Nb：0.015%，V：0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板生产方法包括炼钢、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，白渣保持时间29min；真空前喂入Al线，至目标Al为0.040%；吊包温度1640℃，钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.12%，Si：0.25%，Mn：1.60%，P：0.015%，S：0.010%，Cr：0.20%，Mo：0.05%，Ni：0.35%，Cu：0.04%，TAl：0.040%，Nb：0.015%，V：0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质；连铸成轧钢所需钢坯；
（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80mm，Ⅱ阶段开轧温度890℃，终轧温度850℃，最后得到所需厚度的钢板；
（4）热处理工序：采用淬火＋回火处理工艺；淬火炉淬火温度900℃、保温时间2.0min/mm，喷水冷却至常温；回火炉回火温度650℃、保温时间3.5min/mm，回火后即可得到低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板的探伤满足ASTM A578/A578M 标准C级要求，力学性能见表1。
实施例4
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板厚度为40mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.13%，Si：0.30%，Mn：1.48%，P：0.010%，S：0.003%，Cr：0.22%，Mo：0.04%，Ni：0.35%，Cu：0.05%，TAl：0.029%，Nb：0.013%，V：0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板生产方法包括炼钢、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，白渣保持时间31min；真空前喂入Al线，至目标Al为0.029%；吊包温度1635℃，钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.13%，Si：0.30%，Mn：1.48%，P：0.010%，S：0.003%，Cr：0.22%，Mo：0.04%，Ni：0.35%，Cu：0.05%，TAl：0.029%，Nb：0.013%，V：0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质；连铸成轧钢所需钢坯；
（2）加热工序：钢坯连续炉加热最高加热温度1260℃，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110mm，Ⅱ阶段开轧温度900℃，终轧温度850℃，最后得到所需厚度的钢板；
（4）热处理工序：采用淬火＋回火处理工艺；淬火炉淬火温度900℃、保温时间2.2min/mm，喷水冷却至常温；回火炉回火温度630℃、保温时间4.5min/mm，回火后即可得到低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板的探伤满足ASTM A578/A578M 标准C级要求，力学性能见表1。
实施例5
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板厚度为50mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.14%，Si：0.32%，Mn：1.39%，P：0.012%，S：0.005%，Cr：0.24%，Mo：0.04%，Ni：0.38%，Cu：0.04%，TAl：0.028%，Nb：0.015%，V：0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板生产方法包括炼钢、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，白渣保持时间30min；真空前喂入Al线，至目标Al为0.028%；吊包温度1638℃，钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.14%，Si：0.32%，Mn：1.39%，P：0.012%，S：0.005%，Cr：0.24%，Mo：0.04%，Ni：0.38%，Cu：0.04%，TAl：0.028%，Nb：0.015%，V：0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质；连铸成轧钢所需钢坯；
（2）加热工序：钢坯连续炉加热最高加热温度1250℃，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130mm，Ⅱ阶段开轧温度890℃，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＋回火处理工艺；淬火炉淬火温度910℃、保温时间2.5min/mm，喷水冷却至常温；回火炉回火温度635℃、保温时间3.0min/mm，回火后即可得到低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板的探伤满足ASTM A578/A578M 标准C级要求，力学性能见表1。
实施例6
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板厚度为60mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.17%，Si：0.28%，Mn：1.50%，P：0.010%，S：0.003%，Cr：0.25%，Mo：0.03%，Ni：0.40%，Cu：0.05%，TAl：0.030%，Nb：0.020%，V：0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板生产方法包括炼钢、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，白渣保持时间27min；真空前喂入Al线，至目标Al为0.030%；吊包温度1640℃，钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.17%，Si：0.28%，Mn：1.50%，P：0.010%，S：0.003%，Cr：0.25%，Mo：0.03%，Ni：0.40%，Cu：0.05%，TAl：0.030%，Nb：0.020%，V：0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质；连铸成轧钢所需钢坯；
（2）加热工序：钢坯连续炉加热最高加热温度1260℃，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150mm，Ⅱ阶段开轧温度900℃，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＋回火处理工艺；淬火炉淬火温度910℃、保温时间1.5min/mm，喷水冷却至常温；回火炉回火温度630℃、保温时间4.0min/mm，回火后即可得到低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板的探伤满足ASTM A578/A578M 标准C级要求，力学性能见表1。
实施例7
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板厚度为25mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.16%，Si：0.15%，Mn：1.18%，P：0.008%，S：0.005%，Cr：0.25%，Mo：0.08%，Ni：0.40%，Cu：0.05%，TAl：0.020%，Nb：0.016%，V：0.016%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板生产方法包括炼钢、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，白渣保持时间25min；真空前喂入Al线，至目标Al为0.020%；吊包温度1630℃，钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.16%，Si：0.15%，Mn：1.18%，P：0.008%，S：0.005%，Cr：0.25%，Mo：0.08%，Ni：0.40%，Cu：0.05%，TAl：0.020%，Nb：0.016%，V：0.016%，余量为Fe和不可避免的杂质；连铸成轧钢所需钢坯；
（2）加热工序：钢坯连续炉加热最高加热温度1230℃，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70mm，Ⅱ阶段开轧温度860℃，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＋回火处理工艺；淬火炉淬火温度890℃、保温时间2.5min/mm，喷水冷却至常温；回火炉回火温度660℃、保温时间3.0min/mm，回火后即可得到低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板的探伤满足ASTM A578/A578M 标准C级要求，力学性能见表1。
实施例8
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板厚度为45mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.15%，Si：0.40%，Mn：1.45%，P：0.013%，S：0.005%，Cr：0.15%，Mo：0.05%，Ni：0.15%，Cu：0.35%，TAl：0.025%，Nb：0.014%，V：0.018%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板生产方法包括炼钢、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炼钢工序：加强精炼操作，强化脱氧力度，白渣保持时间30min；真空前喂入Al线，至目标Al为0.025%；吊包温度1645℃，钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.15%，Si：0.40%，Mn：1.45%，P：0.013%，S：0.005%，Cr：0.15%，Mo：0.05%，Ni：0.15%，Cu：0.35%，TAl：0.025%，Nb：0.014%，V：0.018%，余量为Fe和不可避免的杂质；连铸成轧钢所需钢坯；
（2）加热工序：钢坯连续炉加热最高加热温度1250℃，均热温度1240℃，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115mm，Ⅱ阶段开轧温度900℃，终轧温度850℃，最后得到所需厚度的钢板；
（4）热处理工序：采用淬火＋回火处理工艺；淬火炉淬火温度900℃、保温时间2.3min/mm，喷水冷却至常温；回火炉回火温度650℃、保温时间3.5min/mm，回火后即可得到低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板。
本实施例低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板的探伤满足ASTM A578/A578M 标准C级要求，力学性能见表1。
表1 实施例1-8 SA537Cl2钢板的力学性能
实施结果表明：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，可实现批量化生产。
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 (9)

1.一种低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C≤0.17%，Si：0.15～0.40%，Mn：1.00～1.60%，P≤0.015%，S≤0.010%，Ni：0.15～0.40%，Mo≤0.08%，Cr≤0.25%，Cu≤0.35%，TAl：0.020～0.040%，Nb：0.010～0.020%，V：0.015～0.025%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板，其特征在于，所述钢板厚度为10～60mm。
3.根据权利要求1所述的一种低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板，其特征在于，所述钢板屈服强度Rp0.2≥415MPa，抗拉强度Rm：550～690MPa，延伸率A50≥22%；-60℃冲击功≥45J。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板的生产方法，其特征在于，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，熔炼钢水化学成分组成及其质量百分含量为：C≤0.17%，Si：0.15～0.40%，Mn：1.00～1.60%，P≤0.015%，S≤0.010%，Ni：0.15～0.40%，Mo≤0.08%，Cr≤0.25%，Cu≤0.35%，TAl：0.020～0.040%，Nb：0.010～0.020%，V：0.015～0.025%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述热处理工序采用淬火＋回火处理工艺。
5.根据权利要求4所述的一种低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，采用Ⅱ阶段控制轧制，晾钢厚度≥2.5h，其中h为钢板成品厚度；Ⅱ阶段开轧温度860～900℃，终轧温度810～850℃。
6.根据权利要求4所述的一种低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序，淬火炉加热温度890～910℃，保温时间1.5～2.5min/mm，淬火机喷水冷却至常温。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种低温韧性压力容器用SA537Cl2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630～670℃，保温时间3.0～4.5min/mm。
8.根据权利要求4-6任意一项所述的一种低温韧性压力容器用SA537Cl2钢板的生产方法，其特征在于，所述炼钢工序，精炼白渣时间≥25min；真空前喂入Al线，调整钢水Al含量至0.020～0.040%；精炼吊包温度≥1630℃。
9.根据权利要求4-6任意一项所述的一种低温韧性压力容器用SA537Cl2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≤1260℃，均热温度1210～1240℃。
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