CN114250409A - 一种耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其除了Fe以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：C：0.140～0.190％、Si：0.10～0.55％、Mn：1.40～1.70％、0＜Al≤0.018％、V：0.08～0.130％、Ni：0.60～1.30％、Cu：0.50～0.90％、N：0.0085～0.0160％、P≤0.012％、S≤0.0015％。此外，本发明还公开了上述耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的制造方法，其步骤包括：(1)冶炼和铸造；(2)加热：控制加热温度为1050～1250℃；(3)轧制；(4)正火：正火温度为845～910℃，保温时间为(5～25min)+t×1min/mm，其中t表示板厚，其单位参量为mm。本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其可以有效满足极地海洋环境下的高耐候性高强韧性容器用钢的工程应用要求。

Description

一种耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种金属材料及其制造方法，尤其涉及一种钢板及其制造方法。

背景技术

耐海洋大气腐蚀的船用罐式移动容器罐箱用钢板常用于大型化、高参数设计的极地海洋船舶用罐式集装箱、极地海洋气候环境汽车罐车等，需要在保证材料强度的同时保证其服役环境下的低温韧性低温、并在海洋气候中具有很好的耐高盐(如Cl-)腐蚀的能力。

常规的容器用钢虽能满足低温环境下的强度及低温韧性，但是在极地海洋气候大气环境中，空气中含有的高盐，其会加速与含盐空气侧接触的普通低温储罐用钢的表面锈蚀，从而使其快速锈蚀。相应地，向钢中加入Cu、Ni等合金元素有助于形成巨头保护性的铁锈层，从而来阻止氯离子穿过铁锈层想钢板内部侵蚀；在移动容器罐箱的建造中常用到手工焊、埋弧焊，当这种极地海洋的恶劣环境中进行移动容器罐箱的建造或补修时，要求该类钢能够实现不需预热或减少预热设计，且在罐体及罐箱整体组装建造时可以不进行涂装或其他的耐腐蚀措施，大大减少工程量，从而实现了极地海洋环境下的高耐候性高强韧性容器用钢的工程应用要求。在这种背景下，就需要发明出耐海洋大气腐蚀的高性能的容器罐箱用钢板。

在现有技术中虽然已经存在有容器罐箱用钢板，但是其并不能满足耐海洋大气腐蚀的性能。

例如：公开号为CN104480393B，公开日为2016年8月24日，名称为“油槽罐车用TC128GrB钢板及其生产方法”的中国专利文献公开了一种油槽罐车用TC128GR.B钢板，其采用V、Nb、Ti微合金化的合金设计，其存在的问题是，炼钢过程中不能有效控制钢中氧化气氛时，钢中的Ti微合金将变为钛的氧化物，并在成品中形成损害低温冲击韧性的大颗粒夹杂物，且钢中带状组织级别在3级以上，存在较严重的中心偏析。这二者有害影响都会损害低温冲击韧性，成品低温冲击性能不能达到其设计要求，且该类钢在极地海洋气候环境中的腐蚀严重，严重影响该类容器钢长期服役环境下的安全性。

又例如：公开号为CN107099746A，公开日为2017年8月29日，名称为“一种正火型压力容器用高强度低合金钢板及其生产方法”的中国专利文献公开了一种高强度低合金钢板，其采用了V-Nb-N的合金设计。该钢板中的N含量偏高，连铸坯内部及表面将会产生较多空洞从而导致铸坯探伤合格率低，再者，过高N含量在钢中形成了过多的自由氮，成品钢板的成型性变差，这类钢在高盐的极地环境中存在极易腐蚀的问题，达不到极地海洋气候环境中的工程设计及应用要求。

再例如：公开号为CN103233160A，公开日为2013年8月7日，名称为“一种屈服强度460MPa级正火容器钢及其制造方法”的中国专利文献公开了一种正火容器钢，其采用了Nb-Ti的合金设计。该钢板中含有较高含量的Ti元素，且钢中对N含量没有作限定，Ti与N极易在钢中形成TiN夹杂，且Ti的析出强化受温度影响较大，热轧态钢板性能波动较大，成品热处理钢板性能也随之波动较大，无法保证钢板的性能稳定性，且与极地海洋环境下使用的耐候性及高强韧性要求有较大差距。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，该钢板为一种Cu-Ni-V-N合金体系的具有良好的耐海洋大气腐蚀的低温高韧性压力容器用钢板，该钢板的屈服强度≥440MPa，抗拉强度640～740MPa，延伸率≥30％，横向-80℃KV2≥160J，焊接热影响区NDTT转变温度≤-75℃，其在空气含盐量为0.5～1.5mdd的环境中，暴露于大气一侧的钢板的厚度减少量可以控制在0.015～0.03mm/a，从而可以有效满足极地海洋环境下的高耐候性高强韧性容器用钢的工程应用要求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其除了Fe以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：

C：0.140～0.190％、Si：0.10～0.55％、Mn：1.40～1.70％、0＜Al≤0.018％、V：0.08～0.130％、Ni：0.60～1.30％、Cu：0.50～0.90％、N：0.0085～0.0160％、P≤0.012％、S≤0.0015％。

进一步地，在本发明所述肚饿耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，其各化学元素质量百分含量为：

C：0.140～0.190％、Si：0.10～0.55％、Mn：1.40～1.70％、0＜Al≤0.018％、V：0.08～0.130％、Ni：0.60～1.30％、Cu：0.50～0.90％、N：0.0085～0.0160％、P≤0.012％、S≤0.0015％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。

在本发明上述的技术方案中，本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板在化学成分设计中，采用了Cu-Ni-V-N合金体系设计出了新的钢种，其一方面利用了VC微合金化的强韧性作用，提高了V微合金的作用，另一方面添加适量Nb可提高NbC析出物对钢板低温冲击韧性造成的不利影响，提高钢材的低温断裂韧性并降低韧脆转变温度。

在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，各化学元素的设计原理如下所述：

C：在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，C是钢中不可缺少的提高钢材强度的元素之一。随着钢中C元素含量的增加，钢种中Fe₃C增加，淬硬性也增加，钢的屈服强度和抗拉强度回提高，而延伸率缺口冲击韧性回下降。其中，钢中的C元素含量每增加0.1％，抗拉强度大约提高90MPa，屈服强度大约提高40-50MPa。但需要注意的是，随着钢中的C元素含量增加，钢材的延伸率和冲击韧性会随之下降，尤其是低温韧性下降的幅度更大。而且，焊接C含量较高的钢材时，在焊接热影响区还会出现淬硬现象，这将加剧焊接时产生冷裂的倾向。钢中C含量在不大于0.19％的范围内时，既可提高钢的强度又适合生产操作，可以提高其在工业生产中的适用性和可行性。因此，考虑到本技术方案中C元素对耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板性能的影响，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，将C的质量百分比控制在0.140～0.190％之间。

Si：在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，Si元素能够降低钢中碳的石墨化倾向，并以固溶强化形式提高钢的强度。需要说明的是，当Si含量由0.30％增至0.70％时，钢的强度基本不变或稍有增加，而钢材的韧性会有较大的提高。适当地提高钢中Si元素的含量，将增加组织中铁素体的体积分数，并使晶粒变细，从而有利于钢的韧性。因此，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，将Si元素的质量百分比控制在0.10～0.55％之间。

当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，Si元素的质量百分比可以控制在0.10～0.40％之间。

Mn：在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，Mn元素对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著地作用。钢中加入1％的Mn元素约可提高钢材抗拉强度100MPa。一般说来，控制钢中的Mn元素含量在1.70％以下对提高焊缝金属的韧性是有利的，因此在低碳高强度钢中，普遍提高Mn元素的含量最高可达1.70％。此外，Mn元素还能提高Nb、V等在钢中的溶解度。因此，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，将Mn元素的质量百分比控制在1.40～1.70％之间。

Al：在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，Al元素是在炼钢工艺中作为脱氧平衡元素加入的。在精炼前期，可以将钢水中Al含量控制在≤0.035％的水平，在精炼后期，钢中氧含量已经控制的较低，如果再加入Al，就会在钢水中形成大尺寸链状的氧化铝类夹杂，严重损害成品钢板的低温韧性。此外，精炼后期加入Al元素，会在钢中形成大量的AlN，AlN在钢水浇铸形成连铸坯时析出，容易在连铸坯冷却的800～950℃范围内析出，降低连铸坯的热塑性，容易在铸坯表面或角部形成角部裂纹或晶间裂纹。因此，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，将Al元素的质量百分比控制为0＜Al≤0.018％。

当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，Al元素的质量百分比可以控制为0％＜Al≤0.017％。

V：在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，V是强烈的碳氮化物形成元素，其可以通过形成碳化物组织奥氏体晶粒长大而细化晶粒，提高钢材的常温和高温强度。V元素不仅能够促进珠光体的形成，还能细化铁素体板条。碳氮化钒相对较高的溶解度加上氮化钒的溶解度远低于碳化钒，使得V成为一种容易控制且其有强烈沉淀强化作用的元素，因为VN和VC溶解度的差异使得N成为钒钢中一个重要的微合金化元素，它在很大程度上决定了钢中析出物的密度及其沉淀强化效果。N在铁素体中的溶解度比碳高，在V(C,N)析出前，钢中所有的N通常都溶解在铁素体汇总，而C由于奥氏体/铁素体或铁素体/渗碳体的平衡作用而只有很小一部分溶在铁素体中。因此，通过精确控制N的含量就可以方便控制V(C,N)的析出强化。在正火钢中，V经常与N一起加入，通过加N形成V(CN)的析出达到轧制和正火处理时细化晶粒的效果，而通过V(CN)的沉淀强化析出来增加强度。需要说明的是，钢中添加V元素可以大大提高钢的强度。但钢中V元素含量不宜过高，V元素含量过高时，析出物数量增加，尺寸增大，从而会导致钢的韧性降低。此外，向钢中加入V元素，钢中的渗碳体Fe₃C规则片层及珠光体团被V的氮化物或碳氮化物析出物阻隔，珠光体片层中的渗碳体断点增多且珠光体团面积变小且珠光体团位向交错分布，珠光体片层长度偏小变薄，珠光体片层的碎化程度增加。综合考虑V元素在钢中所起到的各种强韧化作用，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，将V的质量百分比控制在0.08～0.130％之间。

当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，V元素的质量百分比可以控制在0.08～0.095％之间。

Ni：在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，Ni元素具有一定的强化作用。钢中加入1％的Ni可提高钢材强度约20MPa，Ni还能显著地改善钢材的韧性，特别是低温韧性；钢中加入适量的Ni元素不仅可以有效提高基材和焊接热影响区的低温韧性，还能显著提高低合金高强度钢的耐候性及耐腐蚀性能，并显著提高工程结构钢的使用寿命。但需要注意的是，钢中Ni元素含量不宜过高，当钢中Ni元素含量过高时，会造成轧制时钢板氧化铁皮难以脱落且增加生产成本。因此，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，将Ni的质量百分比控制在0.60～1.30％之间。

Cu：在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，Cu元素在钢中主要起到沉淀强化作用，有利于获得良好的低温韧性，增加钢的耐海洋大气腐蚀的能力。当钢中Cu元素含量过高时，不仅会降低钢板焊接热影响区的韧性，还会在钢板轧制过程中产生网裂。因此，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，将Cu元素的质量百分比控制在0.50～0.90％之间。

N：在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，本发明所述钢为钒微合金钢，向钒微合金钢中添加N元素可提高钢的屈服强度，钢中的N元素主要与V元素形成钒的碳氮化物。N在钢中的作用主要是奥氏体向铁素体转变时，从钢中析出VN或V(CN)的沉淀相，从而抑制奥氏体晶粒的长大，起到细化铁素体晶粒的作用。需要说明的是，当钢中N元素含量过高时，钢中会形成过多的碳氮化钒，沉淀强化作用增强，导致钢的冲击韧性变差，且在焊接时，在1350℃以上的高温奥氏体化温度下，钢板中钒的碳氮化物尺寸会发生重新析出并在高温作用下产生粗化，不能有效抑制奥氏体晶体的长大，致使焊接接头区域冲击韧性变差。因此，为保证钢板及焊接接头的强韧性，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，将N的质量百分比控制在0.0085～0.0160％之间。

P、S：在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，P、S均是钢中的杂质元素。而只有冶炼纯净钢，才能保证本发明钢的性能，因此必须将钢中的P、S含量控制在较低的范围。基于此，在本发明所述耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，控制P元素含量为P≤0.012％，控制S元素含量为S≤0.0015％。

进一步地，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，各化学元素满足下述各公式的至少其中之一：

0.4≤Al/N≤1.5；

6.5≤V/N≤12；

0.20≤(Al/27+V/31)/(C/12+N/14)≤0.40，式中的元素代入该元素百分号前的数值；

C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10≤0.35,式中的元素代入该元素百分号前的数值；

C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.60，式中的元素代入该元素百分号前的数值；

0.95≤F≤1.30，其中F＝1/(1-0.16×C)×(1.05-0.05×Si)(1.04-0.016×Mn)(1-0.5×P)(1+1.9×S)×(1-0.1×Cu)×(1-0.12×Ni)，式中的元素代入该元素百分号前的数值。

在本发明上述的技术方案中，需要说明的是，本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板在控制钢中单一化学元素质量百分含量的同时，还可以控制0.4≤Al/N≤1.5和/或6.5≤V/N≤12和/或0.20≤(Al/27+V/31)/(C/12+N/14)≤0.40。其中上述元素均代入该元素质量百分含量百分号前的数值。需要说明的是，在细晶粒钢中通常用铝进行脱氧，限定Al/N比例及V+Al元素和C、N元素的比例关系，主要是为了保证钢中的Al主要以脱氧元素存在。在高氮(0.0085～0.0160％)钢中，限定Al/N范围在0.4～1.5之间，可尽量少的在钢中形成AlN，且可以保证钢中的N元素尽可能多地与V元素形成VN析出物和数量少的VC，钢中不形成自由氮。控制这样的限定关系的主要作用是：保证在连铸过程中铸坯缓冷时析出数量相当的第二相，阻止奥氏体晶粒长大，从而比一般低合金钢铸态晶粒尺寸小，并在再次奥氏体化的轧制工序中，在高温奥氏体化温度及变形制度下，形成较一般C-Mn钢多的晶内铁素体，并在奥氏体向铁素体转变时，形成更多的铁素体晶粒，从而达到高强高韧的目标。

相应地，本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板在控制钢中单一化学元素质量百分含量的同时，还可以控制容器罐箱用钢板中的元素满足C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10≤0.35这一限定关系。该限定关系保证了钢板具有良好的焊接工艺性及焊接性能，并保证焊接过程及焊后热处理及钢板服役状态时，钢板的焊接接头具有良好的抗冷热内应力裂纹的能力。

此外，本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，在控制钢中单一化学元素质量百分含量的同时，还可以控制容器罐箱用钢板中的元素满足C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.60这一限定关系。该限定关系保证了钢板焊接后的硬度适中，焊接接头在一次及多次热循环后，焊接接头的组织避免了淬硬性的马氏体组织出现，且为针状铁素体及板条状贝氏体组织，从而提高了钢板的焊接性及焊接接头低温韧性。

另外，本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，还可以控制F满足0.95≤F≤1.30，F值是一个与钢中化学元素相关的一个指标，通过测试各类低合金钢中元素对钢的耐大气腐蚀环境的综合影响而分析得出的一个数值指标，F值的含义是：F值越高，耐海洋大气腐蚀性能越好。

进一步地，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，其还含有0＜Be≤0.005％。

在上述技术方案中，本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中还可以添加适量的Be。其中，Be是稀有金属之一，其和氧及硫都有极强的亲和力，是一种理想的脱氧去硫剂。此外，Be和V、Ti等等强碳化物形成元素一样，能够起到细化晶粒和提高晶粒粗化温度的作用。需要说明的是，钢中添加0.001％的铍就足以使细晶粒细化，为了达到本发明钢的最佳性能，将Be的含量控制为0＜Be≤0.005％，优选范围可以选择在0～0.003％之间，以实现精准控制钢的生产过程参数和本发明钢的目标微观组织中的相比例。

进一步地，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，各化学元素的质量百分含量满足下述各项的至少其中之一：

Si：0.10～0.40％；

0％＜Al≤0.017％；

V：0.08～0.095％；

0＜Be≤0.035％。

进一步地，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，其微观组织的基体为铁素体+珠光体，其中铁素体的体积百分占比为18％～23％。

进一步地，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，所述铁素体晶粒度达到11.5～14级。

进一步地，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，其微观组织中具有随机分布在基体上的VC和VN析出物。

进一步地，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，其性能满足下列各项的至少其中一项：屈服强度≥440MPa，抗拉强度640～740MPa，延伸率≥30％，横向-80℃KV2≥160J，焊接热影响区NDTT转变温度≤-75℃；在空气含盐量0.5～1.5mdd的环境中，暴露于大气一侧的钢板的厚度减少量为0.015～0.03mm/a。

进一步地，在本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板中，其厚度为6-30mm。

相应地，本发明的另一目的在于提供一种耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的制造方法，采用该制造方法所获得的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，不仅具有良好的耐海洋大气腐蚀能力，抗焊接冷、热裂纹能力，同时还具有良好的焊接工艺性及良好的焊接性能。

为了实现上述目的，本发明提出了上述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的制造方法，其包括步骤：

(1)冶炼和铸造；

(2)加热：控制加热温度为1050～1250℃；

(3)轧制：控制粗轧开轧温度不低于1070℃，控制精轧终轧温度不低于930℃，控制最后三道次累计压下率不低于30％；控轧完毕后进行冷却，控制冷速为2.5℃/s～10℃/s，终冷温度控制为560～705℃；

(4)正火：正火温度为845～910℃，保温时间为(5～25min)+t×1min/mm，其中t表示板厚，其单位参量为mm。

本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的制造方法，在上述步骤(1)中，在某些实施方式中，可以通过转炉冶炼实现钒微合金化，然后进行钢包炉深脱硫(S≤0.0012％)，再通过真空处理去除气体夹杂，并控制连铸二冷水区的铸坯的动态轻压下量为0.5～2％，接着采用累计重压下参数控制连铸坯，控制压下量≥7％，从而完成冶炼和铸造。经连铸成坯后，连铸坯的铁素体晶粒尺寸范围可以控制在90～230μm之间。

相应地，在上述步骤(2)中，控制加热温度在1050～1250℃之间，不仅可以实现节能降耗，还可以在保证铸坯的充分再奥氏体化情况下，减少奥氏体晶粒粗化的程度。

在上述技术方案中，在步骤(3)中，可以采用再结晶控制轧制技术进行轧制，即控制精轧终轧温度不低于930℃，充分降低轧制力，在合理分配道次压下率的情形下，保证变形奥氏体在再结晶温度以上进行再结晶从而保证钢板的晶粒细化，并在奥氏体向铁素体转变时，采用快冷(冷速为2.5℃/s～10℃/s)保证奥氏体向铁素体转变时，保证相变后的铁素体晶粒细化，并在快冷作用下使得再结晶温度下的析出物能形成数量足够、尺寸大小适中的析出强化作用，并在析出强化抑制铁素体长大的作用下，进一步细化铁素体晶粒。需要说明的是，控冷后的保温具有调节析出强化大小，提高材料韧性的作用。

进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(1)中，控制连铸二冷水区的铸坯的动态轻压下量为0.5～2％，然后采用累计重压下参数控制连铸坯，其压下量≥7％，连铸坯的铁素体晶粒尺寸范围控制在90～230μm范围内。

在本发明所述的技术方案中，在步骤(1)中，可以控制连铸二冷水区的铸坯的动态轻压下量为0.5～2％，然后采用压下量≥7％的累计重压下参数控制连铸坯。其不仅能够保证连铸坯的连铸表层坯壳的稳定形成，还可以使从表层到心部达到凝固点的连铸坯进一步通过一定的压下量降低连铸坯的中心偏析和疏松，提高连铸坯的均质性和致密度，从而提高连铸坯的冶金质量。

进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(2)中，控制加热速率为7～14min/cm。

本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板及其制造方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：

本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板是一种Cu-Ni-V-N合金体系的具有良好的耐海洋大气腐蚀的低温高韧性压力容器用钢板，该钢板的屈服强度≥440MPa，抗拉强度640～740MPa，延伸率≥30％，横向-80℃KV2≥160J，焊接热影响区NDTT转变温度≤-75℃，其在空气含盐量0.5～1.5mdd的环境中，暴露于大气一侧的钢板的厚度减少量为0.015～0.03mm/a，其可以有效满足极地海洋环境下的高耐候性高强韧性容器用钢的工程应用要求。

相应的，采用本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的制造方法可以有效制得本发明上述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其不仅具有良好的耐海洋大气腐蚀能力，抗焊接冷、热裂纹能力，同时还具有良好的焊接工艺性及良好的焊接性能，具有十分重要的现实意义。

附图说明

图1为实施例3的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的金相组织照片。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例和说明书附图对本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

实施例1-7和对比例1-8

本发明所述实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板和对比例1-8的对比钢板均采用以下步骤制得：

(1)按照表1-1和表1-2所示的化学成分进行冶炼和铸造：经转炉冶炼实现钒微合金化、钢包炉底吹氮气升温、真空去除气体夹杂并控制钢中N含量的水平实现钒氮微合金化，并控制连铸二冷水区铸坯的动态轻压下量为0.5～2％，然后采用累计重压下参数控制连铸坯，其压下量≥7％，连铸坯的铁素体晶粒尺寸范围控制在90～230μm范围内。

(2)加热：控制加热温度为1050～1250℃，控制加热速率为7～14min/cm。

(3)轧制：控制粗轧开轧温度不低于1070℃，控制精轧终轧温度不低于930℃，控制最后三道次累计压下率不低于30％；控轧完毕后进行冷却，控制冷速为2.5℃/s～10℃/s，终冷温度控制为560～705℃。

(4)正火：采用正火工艺进行热处理，控制正火温度为845～910℃，保温时间为(5～25min)+t×1min/mm，其中t表示板厚，其单位参量为mm。

需要说明的是，实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的化学成分设计以及相关工艺均满足本发明设计规范要求。而对比例1-8的对比钢板的化学成分设计以及相关工艺中均存在不满足本发明设计要求的参数。

表1-1和表1-2列出了实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板和对比例1-8的对比钢板的各化学元素的质量百分配比。

表1-1.(wt％，余量为Fe和除P、S以外其他不可避免的杂质)

表1-2.

注：上表中，公式里的Cr和Mo代入为0；F为耐腐蚀性指标，F＝1/(1-0.16×C)×(1.05-0.05×Si)(1.04-0.016×Mn)(1-0.5×P)(1+1.9×S)×(1-0.1×Cu)×(1-0.12×Ni)，式中的元素代入该元素百分号前的数值。

表2-1和表2-2列出了实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板和对比例1-8的对比钢板的具体工艺参数。

表2-1.

表2-2.

在完成上述工艺步骤(1)中的冶炼和铸造，可以将实施例1-7耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板所得到的连铸坯分别取样观察。

通过对实施例1-7经步骤(1)所得的连铸坯观察可知，在实施例1-7的实施方式中，连铸坯的铁素体晶粒尺寸范围均控制在90～230μm的范围内。

将通过上述工艺步骤得到的成品实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板和对比例1-8的对比钢板分别取样，并进行观察和力学性能检测，将所得的观察结果和力学性能检测结果列于表3中。

表3列出了实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板和对比例1-8对比钢板的观察结果和力学性能检测结果。

表3.

由表3可知，实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板微观组织的基体均为铁素体+珠光体。此外，通过对成品实施例1-7钢板的微观组织观察可知，实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的微观组织的基体均为铁素体+珠光体，且其中铁素体的体积百分占比为18％～23％，铁素体晶粒度达到11.5～14级。

相应地，为了说明本发明所述实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板具有良好的焊接性及焊接性能，再对本发明实施例1-7的钢和对比例1-8的对比钢分别进行焊接工艺试验，将所得试验结果列于表4中，相关焊接工艺试验条件如下所述：控制焊接线能量为20～45kJ/cm，焊接熔池的温度从800度降到500的时间t8/5冷却时间控制在16～49s范围内。

表4列出了实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板和对比例1-8对比钢板焊接接头力学性能。

表4.

相应地，还需对本发明所述实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板和对比例1-8对比钢板的耐海洋大气腐蚀能力进行检测，将所得试验检测结果列于表5中，相关检测方法如下所述：

耐海洋大气腐蚀能力检测：在海水飞溅区、酸性盐的模拟环境下，将腐蚀试样上施加0.75MPa的应力，将各实施例和对比例试样的一面在盐溶液中循环交替浸没与取出干燥，然后评估腐蚀的程度，按照GB/T 19746-2018《金属和合金的腐蚀盐溶液周浸试验》实验条件下测得。

表5.

结合表3、表4和表5可以看出，相较于对比例1-8的对比钢板，实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的综合力学性能明显更优。实施例1-7的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，不仅具有优异的综合力学性能，良好的耐海洋大气腐蚀能力，抗焊接冷、热裂纹能力，同时还具有良好的焊接工艺性及良好的焊接性能。各实施例容器罐箱用钢板的屈服强度均≥440MPa，抗拉强度均在640～740MPa之间，延伸率均≥30％，横向-80℃KV2均≥160J，焊接热影响区NDTT转变温度均≤-75℃；在空气含盐量0.5～1.5mdd的环境中，暴露于大气一侧的钢板的厚度减少量为0.015～0.03mm/a。

图1为实施例3的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的金相组织照片。

如图1所示，实施例3的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的金相组织为铁素体+珠光体，其铁素体晶粒度为13级。

综上所述可以看出，本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板是一种Cu-Ni-V-N合金体系的具有良好的耐海洋大气腐蚀的低温高韧性压力容器用钢板，该钢板的屈服强度≥440MPa，抗拉强度640～740MPa，延伸率≥30％，横向-80℃KV2≥160J，焊接热影响区NDTT转变温度≤-75℃，其在空气含盐量0.5～1.5mdd的环境中，暴露于大气一侧的钢板的厚度减少量为0.015～0.03mm/a，其可以有效满足极地海洋环境下的高耐候性高强韧性容器用钢的工程应用要求。

相应的，采用本发明所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的制造方法可以有效制得本发明上述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其不仅具有良好的耐海洋大气腐蚀能力，抗焊接冷、热裂纹能力，同时还具有良好的焊接工艺性及良好的焊接性能，具有十分重要的现实意义。

需要说明的是，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其特征在于，其不含有Nb和Ti元素，并且除了Fe以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：

C：0.140～0.190％、Si：0.10～0.55％、Mn：1.40～1.70％、0＜Al≤0.018％、V：0.08～0.130％、Ni：0.60～1.30％、Cu：0.50～0.90％、N：0.0085～0.0160％、P≤0.012％、S≤0.0015％。

2.如权利要求1所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其特征在于，其各化学元素质量百分含量为：

C：0.140～0.190％、Si：0.10～0.55％、Mn：1.40～1.70％、0＜Al≤0.018％、V：0.08～0.130％、Ni：0.60～1.30％、Cu：0.50～0.90％、N：0.0085～0.0160％、P≤0.012％、S≤0.0015％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。

3.如权利要求1或2所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其特征在于，各化学元素满足下述各公式的至少其中之一：

0.4≤Al/N≤1.5；

6.5≤V/N≤12

0.20≤(Al/27+V/31)/(C/12+N/14)≤0.40，式中的元素代入该元素百分号前的数值；

C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10≤0.35,式中的元素代入该元素百分号前的数值；

C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.60，式中的元素代入该元素百分号前的数值；

0.95≤F≤1.30，其中F＝1/(1-0.16×C)×(1.05-0.05×Si)(1.04-0.016×Mn)(1-0.5×P)(1+1.9×S)×(1-0.1×Cu)×(1-0.12×Ni)，式中的元素代入该元素百分号前的数值。

4.如权利要求1或2所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其特征在于，其还含有0＜Be≤0.005％。

5.如权利要求1或2或4所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其特征在于，各化学元素的质量百分含量满足下述各项的至少其中之一：

Si：0.10～0.40％；

0％＜Al≤0.017％；

V：0.08～0.095％；

0＜Be≤0.035％。

6.如权利要求1或2所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其特征在于，其微观组织的基体为铁素体+珠光体，其中铁素体的体积百分占比为18％～23％。

7.如权利要求6所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其特征在于，所述铁素体晶粒度达到11.5～14级。

8.如权利要求6所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其特征在于，其微观组织中具有随机分布在基体上的VC和VN析出物。

9.如权利要求1或2所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其特征在于，其性能满足下列各项的至少其中一项：屈服强度≥440MPa，抗拉强度640～740MPa，延伸率≥30％，横向-80℃KV₂≥160J，焊接热影响区NDTT转变温度≤-75℃；在空气含盐量0.5～1.5mdd的环境中，暴露于大气一侧的钢板的厚度减少量为0.015～0.03mm/a。

10.如权利要求1或2所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板，其特征在于，其厚度为6-30mm。

11.如权利要求1-10中任意一项所述的耐海洋大气腐蚀的容器罐箱用钢板的制造方法，其特征在于，其包括步骤：

(1)冶炼和铸造；

(2)加热：控制加热温度为1050～1250℃；

(3)轧制：控制粗轧开轧温度不低于1070℃，控制精轧终轧温度不低于930℃，控制最后三道次累计压下率不低于30％；控轧完毕后进行冷却，控制冷速为2.5℃/s～10℃/s，终冷温度控制为560～705℃；

(4)正火：正火温度为845～910℃，保温时间为(5～25min)+t×1min/mm，其中t表示板厚，其单位参量为mm。

12.如权利要求11所述的制造方法，其特征在于，在步骤(1)中，控制连铸二冷水区的铸坯的动态轻压下量为0.5～2％，然后采用累计重压下参数控制连铸坯，其压下量≥7％，连铸坯的铁素体晶粒尺寸范围控制在90～230μm范围内。

13.如权利要求11所述的制造方法，其特征在于，在步骤(2)中，控制加热速率为7～14min/cm。

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