CN112226678A - 一种500MPa级LPG燃料罐用钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种500MPa级LPG燃料罐用钢及其制造方法，涉及钢铁生产技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.06%～0.09%，Si：0.20%～0.40%，Mn：1.20%～1.60%，P≤0.012%，S≤0.002%，Als：0.040%～0.060%，N≤0.0040%，Nb：0.005%～0.030%，Ti：0.005%～0.020%，Cr≤0.15%，Ni≤0.20%，Cu≤0.15%，Cu+Cr+Ni≤0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。相较于正火和调质态交货，具有合金成本低、生产成本低、交货期短的优势。

Description

一种500MPa级LPG燃料罐用钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种500MPa级LPG燃料罐用钢及其制造方法。
背景技术
随着国内外对清洁能源的重视和依赖，LPG已经成为发达国家不可或缺的气体清洁燃料，国家战略储备物质。船舶行业随着海事行业致力于减少大气排放以及满足国际海事组织(IMO)的温室气体减排战略，替代燃料应运而生。LPG燃料可以减少船舶的大气排放，包括温室气体和其他污染物。
TMCP生产钢板经过消应力处理后强度和韧性会有所下降，不适合作为燃料罐用钢，通常采用正火态或是调质态交货。正火态和调质态钢板，需要添加大量合金元素保证低温冲击性能，因此焊接性能降低，同时受到合金成本高和生产周期长的制约。
CN104831181A号专利“一种LPG船用储罐用钢板及其制造方法”，其储罐用钢板具备低焊接裂纹敏感性，焊接性能优异，采用淬火加回火工艺生产，增加了钢板要经过两道热处理，造成交货期延长，增加了制造成本。
CN104674110号专利“一种压力容器用低温钢板”，为提高强韧性添加了高含量的Ni元素，造成合金成本的升高，不利于批量制造。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种500MPa级LPG燃料罐用钢，相较于正火和调质态交货，具有合金成本低、生产成本低、交货期短的优势。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种500MPa级LPG燃料罐用钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.06％～0.09％，Si：0.20％～0.40％，Mn：1.20％～1.60％，P≤0.012％，S≤0.002％，Als：0.040％～0.060％，N≤0.0040％，Nb：0.005％～0.030％，Ti：0.005％～0.020％，Cr≤0.15％，Ni≤0.20％，Cu≤0.15％，Cu+Cr+Ni≤0.30％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种500MPa级LPG燃料罐用钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.06％，Si：0.40％，Mn：1.60％，P：0.008％，S：0.002％，Alt：0.058％，N：0.0038％，Nb：0.030％，Ti：0.014％，Cr：0.10％，Ni：0.20％，Cu：0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种500MPa级LPG燃料罐用钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09％，Si：0.40％，Mn：1.55％，P：0.008％，S：0.002％，Alt：0.040％，N：0.0040％，Nb：0.005％，Ti：0.010％，Cr：0.05％，Ni：0.15％，Cu：0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种500MPa级LPG燃料罐用钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.08％，Si：0.20％，Mn：1.20％，P：0.012％，S：0.001％，Alt：0.060％，N：0.0025％，Nb：0.025％，Ti：0.005％，Cr：0.15％，Ni：0.08％，Cu：0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种500MPa级LPG燃料罐用钢，钢板厚度为8～50mm。
前所述的一种500MPa级LPG燃料罐用钢，钢板显微组织为铁素体+贝氏体+少量珠光体，铁素体晶粒度9～11.5级，贝氏体10％～30％，珠光体含量≤20％。
本发明的另一目的在于提供一种500MPa级LPG燃料罐用钢的制造方法，包括铁水脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、连铸、铸坯加热、控制轧制以及轧后控制冷却，具体包括：
铸坯加热温度为1120～1150℃，采用二阶段控制轧制，包括再结晶区轧制和未再结晶区轧制，粗轧轧制累积压下率≥50％，精轧轧制单道次压下率≥10％，终轧温度在Ar3+10℃；轧后水冷冷速为5～10℃/s，返红温度560±20℃；钢板经加速冷却后空冷至室温。
本发明的有益效果是：
(1)本发明优化了成分和组织的配比，采用TMCP工艺生产LPG燃料罐用钢板，强度高、低温韧性优异，消应力处理后强度和韧性不降低，可替代正火和调质处理钢板，适合低成本批量制造；
(2)本发明中各化学元素的限定作用如下：
C是钢中最常见的合金元素，也是最经济最有效的固溶强化和析出强化元素，但是C含量的过高会损害韧性和塑性，而且引起焊接接头性能降低，尤其是在正火钢和调质钢中，合金元素的含量较高时，为了改善钢的焊接性能，需要严格控制C含量；
Si主要用来脱氧，与Al共同添加，更好消除钢中的氧，同时Si为非碳化物形成元素，可推迟过冷奥氏体中碳化物的析出，对过冷奥氏体起到稳定作用；
Mn是钢中最重要的固溶强化元素，可有效提高钢板的强度，可以扩大γ相区，降低相变温度，有助于细化相变组织，提高强韧性，降低韧脆转变温度等；
Al是钢中的脱氧元素，也是最重要的晶粒细化元素，强氮化物形成元素，有效提高基体和焊接接头的低温韧性；
Nb是钢中最重要的晶粒细化元素，有效提高奥氏体再结晶温度，配合控制轧制和控制冷却工艺，细化原始奥氏体晶粒，也是重要的固溶强化元素，可以有效提高钢的强度；
Ti是钢中最重要的晶粒细化元素，钛的固氮能力很强，能够抑制晶粒长大，提高母材和焊缝金属低温韧性；
Cr是钢中常见的合金元素，强碳化物形成元素，有利于提高强度、耐磨性、耐蚀性和高温性能等，由于Cr有效提高淬透性，不利于焊接性；
Cu是钢中常见的合金元素，有利于提高强度和耐蚀性，有效提高淬透性，容易在连铸过程中引起开裂；
Ni是钢中常见的合金元素，有效改善钢板和焊接接头的低温冲击韧性，但是Ni的价格较高，不利于低成本制造，可考虑采用Cr、Cu、Ni复合添加，降低合金成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的金相显微组织图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种500MPa级LPG燃料罐用钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.06％，Si：0.40％，Mn：1.60％，P：0.008％，S：0.002％，Alt：0.058％，N：0.0038％，Nb：0.030％，Ti：0.014％，Cr：0.10％，Ni：0.20％，Cu：0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
制造方法包括铁水脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、连铸、铸坯加热、控制轧制以及轧后控制冷却，具体：将260mm铸坯加热到1150℃，保温300min，进行两阶段控制轧制，再结晶区轧制温度为1050℃；待温坯厚度80mm，道次变形量32mm，未再结晶区轧制的开轧温度为790℃，终轧温度为770℃，轧后钢板为30mm，轧后采用弱冷，冷速为8℃/s，返红温度为575℃，然后空冷至室温。
实施例2
本实施例提供的一种500MPa级LPG燃料罐用钢，与实施例1的区别在于：
其化学成分及质量百分比如下：C：0.09％，Si：0.40％，Mn：1.55％，P：0.008％，S：0.002％，Alt：0.040％，N：0.0040％，Nb：0.005％，Ti：0.010％，Cr：0.05％，Ni：0.15％，Cu：0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质。
将320mm铸坯加热到1130℃，保温300min，进行两阶段控制轧制，再结晶区轧制温度为1050℃；待温坯厚度150mm，道次变形量32～40mm，未再结晶区轧制的开轧温度为765℃，终轧温度为760℃，轧后钢板为50mm，轧后采用水冷，冷速为10℃/s，返红温度为540℃，然后空冷至室温。
由图1可见，钢板显微组织为铁素体+贝氏体+少量珠光体，铁素体晶粒度9～11.5级，贝氏体10％～30％，珠光体含量≤20％。
实施例制备的钢板力学性能如表1所示，
表1 LPG燃料罐用低温钢的力学性能
Figure BDA0002677028750000041
由表1可见，采用TMCP工艺生产的LPG燃料罐用钢板，强度高、低温韧性优异，消应力处理后强度和韧性不降低。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种500MPa级LPG燃料罐用钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.06%～0.09%，Si：0.20%～0.40%，Mn：1.20%～1.60%，P≤0.012%，S≤0.002%，Als：0.040%～0.060%，N≤0.0040%，Nb：0.005%～0.030%，Ti：0.005%～0.020%，Cr≤0.15%，Ni≤0.20%，Cu≤0.15%，Cu+Cr+Ni≤0.30%，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500MPa级LPG燃料罐用钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.06%，Si：0.40%，Mn：1.60%，P：0.008%，S：0.002%，Alt：0.058%，N：0.0038%，Nb：0.030%，Ti：0.014%，Cr：0.10%，Ni：0.20%，Cu：0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种500MPa级LPG燃料罐用钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%，Si：0.40%，Mn：1.55%，P：0.008%，S：0.002%，Alt：0.040%，N：0.0040%，Nb：0.005%，Ti：0.010%，Cr：0.05%，Ni：0.15%，Cu：0.10%，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种500MPa级LPG燃料罐用钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.08%，Si：0.20%，Mn：1.20%，P：0.012%，S：0.001%，Alt：0.060%，N：0.0025%，Nb：0.025%，Ti：0.005%，Cr：0.15%，Ni：0.08%，Cu：0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种500MPa级LPG燃料罐用钢，其特征在于：钢板厚度为8～50mm。
6.根据权利要求1所述的一种500MPa级LPG燃料罐用钢，其特征在于：钢板显微组织为铁素体+贝氏体+少量珠光体，铁素体晶粒度9～11.5级，贝氏体10%～30%，珠光体含量≤20%。
7.一种500MPa级LPG燃料罐用钢的制造方法，包括铁水脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、连铸、铸坯加热、控制轧制以及轧后控制冷却，其特征在于：应用于权利要求1-6任意一项，具体包括：
铸坯加热温度为1120～1150℃，采用二阶段控制轧制，包括再结晶区轧制和未再结晶区轧制，粗轧轧制累积压下率≥50%，精轧轧制单道次压下率≥10%，终轧温度在Ar3+10℃；轧后水冷冷速为5～10℃/s，返红温度560±20℃；钢板经加速冷却后空冷至室温。
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