一种540MPa级LPG燃料罐用钢及其制造方法与流程

本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种540mpa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。

技术实现要素：

本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种540mpa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540mpa级lpg燃料罐用钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.07％～0.10％，si：0.20％～0.40％，mn：1.40％～1.60％，p≤0.012％，s≤0.002％，als：0.040％～0.060％，n≤0.0040％，nb：0.005％～0.040％，ti：0.005％～0.020％，cr≤0.20％，ni≤0.25％，cu≤0.20％，cu+cr+ni≤0.50％，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540mpa级lpg燃料罐用钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.07％，si：0.40％，mn：1.60％，p：0.008％，s：0.002％，alt：0.058％，n：0.0038％，nb：0.025％，ti：0.014％，cr：0.20％，ni：0.20％，余量为fe和不可避免的杂质。

前所述的一种540mpa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：0.10％，ni：0.25％，cu：0.10％，余量为fe和不可避免的杂质。

前所述的一种540mpa级lpg燃料罐用钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.10％，si：0.20％，mn：1.60％，p：0.012％，s：0.001％，alt：0.060％，n：0.0025％，nb：0.040％，ti：0.005％，cr：0.25％，ni：0.10％，余量为fe和不可避免的杂质。

前所述的一种540mpa级lpg燃料罐用钢，钢板厚度为8～50mm。

前所述的一种540mpa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≤10％。

本发明的另一目的在于提供一种540mpa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540±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540mpa级lpg燃料罐用钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.07％，si：0.40％，mn：1.60％，p：0.008％，s：0.002％，alt：0.058％，n：0.0038％，nb：0.025％，ti：0.014％，cr：0.20％，ni：0.20％，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785℃，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530℃，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：0.10％，ni：0.25％，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≤10％。

实施例制备的钢板力学性能如表1所示，

表1lpg燃料罐用低温钢的力学性能

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。

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