CN109161800A - 一种低温抗sscc液化气体汽车罐车罐体用钢的生产方法 - Google Patents

一种低温抗sscc液化气体汽车罐车罐体用钢的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种低温抗SSCC液化气体汽车罐车罐体用钢的生产方法，工艺流程为铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空脱气处理、连铸、板坯加热、轧制、ACC冷却、正火+回火热处理。钢的化学成分质量百分比为C=0.16～0.19，Si=0.15~0.35，Mn=1.40～1.60，P≤0.008，S≤0.003，Alt=0.020～0.050，Nb=0.020～0.050，V=0.030～0.070，Ni=0.35~0.60，Cu=0.2~0.3，Ti=0.010~0.020，H≤2.0ppm，Sn≤0.005，Sn+Bi+Pb+As+Sb≤0.020，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明钢的组织为铁素体+珠光体，钢具有高强度、低屈强比，良好的低温韧性及良好的抗SSCC性能，可以用于液化气体汽车罐车罐体的制造。

Description

一种低温抗SSCC液化气体汽车罐车罐体用钢的生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼、轧制及热处理技术，具体涉及到一种低温抗SSCC液化气体汽车罐车罐体用钢及其生产方法。
背景技术
GB/T 19905-2017《液化气体汽车罐车》中规定汽车罐体中盛装的介质是在温度高于-50℃下加压时部分是液态的气体，这些气体包括有液化石油气、液氨、液氯、二氧化硫、丙烷、丙烯等，而加压的液化石油气等介质可能使盛装湿H2S汽车罐车罐体产生H2S应力腐蚀，因此需要罐体材料具有良好的抗H2S应力腐蚀能力（简称抗SSCC），同时在-50℃具有良好的低温韧性。对GB/T 19905-2017《液化气体汽车罐车》中要求的罐体用抗拉强度下限在570Mpa~630Mpa之间的正火钢，在GB/T 713-2014标准中有抗拉强度达到要求但冲击温度却达不到的钢种例如Q420R，在GB/ T3531-2014标准中有冲击温度达到但抗拉强度达不到要求的钢种例如09MnNiDR。因此低温抗SSCC液化气体汽车罐车罐体用钢的市场需求很大，同时推进汽车罐车大型化也非常必要。
中国专利CN201610953860.6公布了一种“液化石油气罐车钢板及其制备方法”，该钢虽然强度能达到要求，但缺点在于仅适应-20℃使用环境，也未提及抗SSCC性能。中国专利CN201711032843.X公布了“一种抗SSCC球罐用高强韧性及其制造方法”，该钢采用淬火+回火热处理，屈服强度≥510Mpa，抗拉强度≥630Mpa，屈强比≥0.88，其缺点在于屈服及屈强比太高，罐体在冷压成型加工时比较困难，加工效率低，成材率低。
发明内容
本发明的目的是提供-50℃低温抗SSCC液化气体汽车罐车罐体用钢，不仅具有抗SSCC能力，且还具有较高的强度以及可以在-50℃环境下使用。
发明的技术方案：
一种低温抗SSCC液化气体汽车罐车罐体用钢的生产方法，工艺流程为铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空脱气处理、连铸、板坯加热、轧制、ACC冷却、正火+回火热处理。钢的化学成分质量百分比为C=0.16～0.19，Si=0.15~0.35，Mn=1.40～1.60，P≤0.008，S≤0.003，Alt=0.020～0.050，Nb=0.020～0.050，V=0.030～0.070，Ni=0.35~0.60，Cu=0.2~0.3，Ti=0.010~0.020，H≤2.0ppm，Sn≤0.005，Sn+Bi+Pb+As+Sb≤0.020，其余为Fe和不可避
免的杂质。其关键工艺步骤包括：
a. 转炉冶炼：入炉铁水Sn≤0.003，出钢C≥0.06，P≤0.007，出钢完毕后进行再扒渣操作。
b. LF 精炼：白渣保持时间在15min以上，出站S≤0.003。
c. 真空脱气处理：真空度≤0.5tor以下保持时间≥12min；破空后进行Ca处理；软吹氩时间≥15min，定氢≤1.5ppm。
d.连铸：连铸实行全程保护浇铸；中间包中钢水过热度在8~18℃；采用动态轻压下技术，在铸坯固相率fs=40%~90%区间进行大压下，压下率0.7~1.0mm/m。
e. 板坯加热：轧制前板坯加热温度1180~1220℃，加热速度7~12min/cm。
f. 控制轧制：采用CR轧制+快速冷却，一阶段开轧温度1000～1150℃，一阶段终轧温度＞980℃，保证最后三道次压下率在17%以上；二阶段开轧温度930~980℃，终轧温度790~850℃，累计压下率＞48%；轧后ACC冷却速度3~10℃/s，返红温度600~680℃。
g. 热处理：采用正火+回火热处理工艺，正火温度860~890℃，保温时间20~40min，然后空冷；回火温度500~550℃，保温时间30~50min，然后空冷。
本发明提供一种低温抗SSCC液化气体汽车罐车罐体用钢及其生产方法，该钢通过合理的化学成分设计，严格控制各有害元素的含量，通过扒渣+LF精炼+真空脱气处理工艺保证钢质的洁净度；采用控轧+ACC快速冷却+正火+回火的工艺，最终得到组织为铁素体+珠光体，晶粒度达到11.0～12.0级，强度达到590~700Mpa，并具有较高的-50℃低温韧性，良好的抗SSCC性能、良好的冷成型性及焊接性能的厚度为6~30mm的液化气体汽车罐车罐体用钢。
附图说明
图1为实施例3制备的钢板的金相组织图。
具体实施方式
以下结合实施例进一步详细本发明的内容。
实施例1
低温抗SSCC液化气体汽车罐车罐体用钢的生产方法。钢的化学组成如表1。
炼钢工艺实施过程：转炉入炉铁水Sn=0.002，转炉出钢C=0.08，P=0.006%，出钢后扒渣处理。LF精炼白渣保持时间21min，出站S=0.0015，VD真空度0.5tor，保真空时间15min，破空后喂入纯Ca线处理，软吹氩时间16min，定氢1.3ppm。连铸浇注260mm厚度铸坯，连铸中间包钢水过热度10℃，连铸动态轻压下区间在固相率fs()=40%~90%，压下率0.85mm/m。
轧钢工艺实施过程：铸坯加热速度9.0min/cm，出钢温度1190℃，第一阶段开轧温度1080℃，最后三道次压下率分别为18%，20%，21%，终轧温度1000℃，轧制中间坯厚度75mm。第二阶段开轧温度975℃，累计压下率61%，终轧温度800℃，轧制成品厚度8mm。轧后ACC冷却速度3.5℃/s，返红温度675℃。正火温度870℃，保温22分钟，然后空冷；回火温度505℃，保温30min，然后空冷。最后得到所述钢板，其性能如表2所示。
实施例2：
低温抗SSCC液化气体汽车罐车罐体用钢的生产方法。钢的化学组成如表1。
炼钢工艺实施过程：转炉入炉铁水Sn=0.003，转炉出钢C=0.07，P=0.006，出钢后扒渣处理。LF精炼白渣保持时间25min，出站S=0.0018，VD真空度0.5tor，保真空时间15min，破空后喂入纯Ca线处理，软吹氩时间18min，定氢1.4ppm。连铸浇注260mm厚度铸坯，连铸中间包钢水过热度12℃，连铸动态轻压下区间在固相率fs=40%~90%，压下率控制在0.89mm/m，熔炼成分如表1所示。
轧钢工艺实施过程：铸坯加热速度9.0min/cm，出钢温度1200℃，第一阶段开轧温度1090℃，最后三道次压下率分别为18%，18%，20%，终轧温度1010℃，轧制中间坯厚度90mm。第二阶段开轧温度945℃，累计压下率51%，终轧温度810℃，轧制成品厚度20mm。轧后ACC冷却速度5℃/s，返红温度635℃。正火温度870℃，保温30分钟，然后空冷；回火温度505℃，保温40分钟，然后空冷。最后得到所述钢板，其性能如表2所示。
实施例3：
低温抗SSCC液化气体汽车罐车罐体用钢的生产方法。钢的化学组成如表1。
轧钢工艺实施过程：铸坯加热速度9.0min/cm，出钢温度1195℃，第一阶段开轧温度1090℃，最后三道次压下率分别为18%，20%，19%，终轧温度1005℃，轧制中间坯厚度120mm。第二阶段开轧温度930℃，累计压下率52%，终轧温度815℃，轧制成品厚度30mm。轧后ACC冷却速度8℃/s，返红温度620℃。正火温度875℃，保温35min，然后空冷；回火温度505℃，保温45min，然后空冷。最后得到所述钢板，其性能如表2所示。请参见附图1，该图为本实施例制备的钢板的金相组织图，该钢板为细小的准多边形铁素体和弥散分布的珠光体。
表1 实施例熔炼化学成分组成（wt.%）
。
表2 各实施例性能检测结果
。
表2中实施例1的冲击试验采用辅助试样，辅助试样尺寸为10 mm×5 mm×55 mm。
表2中SSCC试验依据标准GB/T 4157-2006《金属抗硫化物应力腐蚀开裂恒负荷拉伸试验方法》和 NACE TM0177《Laboratory Testing of Metals for Resistance toSpecific Forms of Environmental Cracking in H2S Environment》，进行恒负荷拉伸试验。试验环境为标准湿硫化氢试验溶液（标准A溶液）。
由附图1可以看出，本发明钢组织为铁素体+珠光体，由上表2可以看出，本发明钢具有高强度（Rm：590~700Mpa）、低屈强比（ReL/Rm≤0.80），良好的低温韧性（-50℃KV2≥60J，LE≥0.53mm，）及良好的抗SSCC性能（σth≥0.7 ReL），可以用于液化气体汽车罐车罐体的制造。

Claims (1)

1.一种低温抗SSCC液化气体汽车罐车罐体用钢，工艺流程为铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空脱气处理、连铸、板坯加热、轧制、ACC冷却、正火+回火热处理，其特征在于：钢的化学成分质量百分比为C=0.16～0.19，Si=0.15~0.35，Mn=1.40～1.60，P≤0.008，S≤0.003，Alt=0.020～0.050，Nb=0.020～0.050，V=0.030～0.070，Ni=0.35~0.60，Cu=0.2~0.3，Ti=0.010~0.020，H≤2.0ppm，Sn≤0.005，Sn+Bi+Pb+As+Sb≤0.020，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
a. 转炉冶炼：入炉铁水Sn≤0.003，出钢C≥0.06，P≤0.007，出钢完毕后进行再扒渣操作；
b. LF 精炼：白渣保持时间在15min以上，出站S≤0.003；
c. 真空脱气处理：真空度≤0.5tor以下保持时间≥12min；破空后进行Ca处理；软吹氩时间≥15min，定氢≤1.5ppm；
d.连铸：连铸实行全程保护浇铸；中间包中钢水过热度在8~18℃；采用动态轻压下技术，在铸坯固相率fs=40%~90%区间进行大压下，压下率0.7~1.0mm/m；
e. 板坯加热：轧制前板坯加热温度1180~1220℃，加热速度7~12min/cm；
f. 控制轧制：采用CR轧制+快速冷却，一阶段开轧温度1000～1150℃，一阶段终轧温度＞980℃，保证最后三道次压下率在17%以上；二阶段开轧温度930~980℃，终轧温度790~850℃，累计压下率＞48%；轧后ACC冷却速度3~10℃/s，返红温度600~680℃；
g. 热处理：采用正火+回火热处理工艺，正火温度860~890℃，保温时间20~40min，然后空冷；回火温度500~550℃，保温时间30~50min，然后空冷。
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