CN103233160A - 一种屈服强度460MPa级正火容器钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种屈服强度460MPa级正火容器钢，所述钢的化学成分重量百分比为：C0.10～0.20%，Si0.30～0.40%，Mn1.40～1.80%，P≤0.015%，S≤0.010%，Nb0.010～0.050%，Al0.010～0.040%，0.04≤Ti≤0.10%，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明钢采用两阶段控制轧制、控制冷却和正火的生产工艺，制得的钢板的显微组织为铁素体加珠光体，屈服强度≥460MPa，抗拉强度≥570MPa，低温韧性满足-40℃≥100J。本发明钢具有优异的强韧性和综合性能，可用于制造球形气体储罐，液化气体罐车等。

Description

一种屈服强度460MPa级正火容器钢及其制造方法

技术领域

本发明特别涉及一种高强度正火容器钢，特别涉及一种屈服强度为460MPa级正火容器钢及其制造方法。

背景技术

正火型压力容器用钢广泛应用于石油、化工、能源等领域，用以制造各种球形气体储罐（如氧气、氮气、乙烷、丙烯等）和液化气体罐车（如丙烷、丙烯、二甲醚、液氨、甲胺、乙醛等）。随着压力容器向大型化和高参数化的发展，压力容器的设计、制造和使用部门对压力容器用钢的要求越来越高，不仅要逐步提高钢板的强度，以降低容器壁厚或增加容积，而且还要求具有优异的低温韧性和焊接性能。目前我国广泛生产和使用的正火型压力容器用钢强度级别较低（屈服强度在420MPa以下），限制了设备的发展，为适应经济发展的要求，高强度级别（如屈服强度在460MPa级）正火型容器钢的开发非常必要。

公开号为CN101413049B专利公开了一种屈服强度为420MPa正火可焊接细晶粒钢板的制备方法。该钢的化学成分重量百分比为：C：0.12-0.20%，Si：0.25-0.65%，Mn：1.20-1.80%，Nb：0.020-0.060%，Ti：0.010-0.030%，V：0.030-0.150，S≤0.010%，P≤0.020%，其余为Fe。该专利连铸坯保温4-5h，保温时间长，添加较高的Nb、V等微合金元素，生产成本高，且屈服强度低于460MPa。

公开号为CN101871077A专利公开了一种正火型高强度压力容器钢及其制造方法。该钢的化学成分重量百分比为：C：0.12-0.18%、Si：0.15-0.40%、Mn：1.20-1.70%、P≤0.020%、S≤0.015%、Ni：0.10-0.40%、Nb：0.01-0.03、Als:0.015-0.050%，同时包含有V≤0.20%、Cu≤0.70中的一种或者两种，其余为Fe及不可避免的杂质。该专利涉及的钢中添加了Ni、Cu等合金元素，成本较高，且屈服强度低于460MPa。

发明内容

本发明的目的是提供一种屈服强度460MPa级正火容器钢，通过合理的成分设计，控制该钢的碳当量Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15≤0.46%，采用控轧控冷和正火工艺，使其钢板厚度在12～30mm，组织为铁素体和珠光体，屈服强度≥460MPa，抗拉强度≥570MPa，-40℃冲击功≥100J。

为实现此目的，本发明采用如下技术方案：

所述钢以重量百分比计的化学成分如下：C0.10～0.20%，Si0.30～0.40%，Mn1.40～1.80%，P≤0.015%，S≤0.010%，Nb0.010～0.050%，Al0.010～0.040%，0.04≤Ti≤0.10%，其余为Fe及不可避免的杂质。

以下对本发明所含合金元素的作用及其用量的选择具体分析说明：

C：C通过固溶强化提高基体强度，并在钢中形成渗碳体提高强度，但C含量过高会对韧性和塑性产生不利影响，本发明设定的最佳C含量为0.10～0.20%。

Si：Si主要起脱氧作用，并以固溶强化形式提高钢的强度，含量过高会造成韧性下降，因此本发明Si含量控制在0.30～0.40%。

Mn：Mn起固溶强化作用，提高珠光体的强度，并改善热加工性能，同时也是防止热裂纹的有效元素，可以改善硫化物的分布形态，但过多的Mn易偏析，恶化钢的性能，本发明Mn含量控制在1.40～1.80%。

Nb：Nb可以提高奥氏体再结晶停止温度，同时易与C、N结合生成碳氮化物析出相产生细化晶粒和析出强化的效果，改善韧性。但当Nb含量超过0.050%时强化效果的增加不明显，且会影响钢的焊接性能，本发明将Nb含量控制在0.010～0.050%。

Ti：Ti可以与C、N结合形成细小的碳化物、氮化物，阻止奥氏体晶粒长大，细化组织，提高强度，为保证钢的强度Ti≥0.04。但Ti含量过高，强化效果减弱，并且可能导致钢的韧性降低，本发明中将Ti的含量控制在≤0.10%。

Al：Al是脱氧元素，与N化合形成的AlN还可以有效地细化晶粒，根据生产实践经验，Al含量控制在0.010%～0.040%较为合适。

钢中的杂质元素含量越少越好，P、S是对韧性有害的元素，为了得到良好的低温韧性，本发明钢控制P含量不超过0.015%，S含量不超过0.010%为宜。

本发明的另一目的是提供一种屈服强度为460MPa级正火容器钢的制造方法，包括如下步骤：

1）在控制轧制工序中，板坯加热温度为1150～1250℃，保温时间为1.5～2.5h；奥氏体再结晶区轧制开轧温度为980～1150℃，未再结晶区轧制开轧温度为880～950℃，终轧温度为850～900℃；

2）在控制冷却工序中，采用水冷却***，冷却速率为8～15℃/s，终冷温度为500～700℃，之后空冷至室温；

3）在正火工序中，正火温度为860～930℃，保温时间为10～60min。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：

1）本发明提高了传统正火钢的强度，屈服强度达到460MPa以上，抗拉强度达到570MPa以上，且具有良好的韧性；

2）成分简单，合金元素添加量较低，生产成本较低；

3）采用合理的控轧控冷加正火工艺，生产工艺简单，钢板组织均匀，性能优异。

附图说明

图1实施例1中钢板纵截面的显微组织照片。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。

实施例1和2的化学成分见表1，采用的热轧和热处理工艺参数为：加热温度1150～1250℃，保温1.5～2.5小时，开轧温度980～1150℃，终轧温度850～900℃，冷速8～15℃/s，终冷温度500～700℃，成品钢板厚度分别为18mm和15mm，正火温度860～930℃，保温时间10～60min。

实施例1和2的钢板厚度、力学性能见表2。

表1本发明实施例1和2涉及的正火容器钢的化学成分（wt%）

	C	Si	Mn	P	S	Nb	Ti	Als	Ceq
										实施例1	0.17	0.36	1.51	0.0088	0.0061	0.021	0.043	0.015	0.419
实施例2	0.19	0.35	1.60	0.0075	0.0044	0.016	0.080	0.030	0.457

表2 本发明实施例1和2涉及的正火容器钢的的力学性能

尽管本发明的实施方案已公开如上，但对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (6)

1.一种屈服强度460MPa级正火容器钢，其特征在于：所述钢的化学成分重量百分比为：C0.10～0.20%，Si0.30～0.40%，Mn1.40～1.80%，P≤0.015%，S≤0.010%，Nb0.010～0.050%，Al0.010～0.040%，0.04≤Ti≤0.10%，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的屈服强度460MPa级正火容器钢，其特征在于：该钢的碳当量≤0.46%，所述碳当量Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15。

3.根据权利要求1所述的屈服强度460MPa级正火容器钢，其特征在于：钢板的显微组织为铁素体和珠光体。

4.根据权利要求1所述的屈服强度460MPa级正火容器钢，其特征在于：所述钢的成品厚度为12～30mm。

5.根据权利要求1所述的屈服强度460MPa级正火容器钢，其特征在于：所述钢的屈服强度≥460MPa，抗拉强度≥570MPa，-40℃横向冲击功≥100J。

6.一种屈服强度460MPa级正火容器钢的制造方法，其特征在于所述的制造方法包括如下步骤：

1）在控制轧制工序中，板坯加热温度为1150～1250℃，保温时间为1.5～2.5h；奥氏体再结晶区轧制开轧温度为980～1150℃，未再结晶区轧制开轧温度为880～950℃，终轧温度为850～900℃；

2）在控制冷却工序中，采用水冷却***，冷却速率为8～15℃/s，终冷温度为500～700℃，之后空冷至室温；

3）在正火工序中，正火温度为860～930℃，保温时间10～60min。

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