一种345MPa级焊瓶钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种345MPa级焊瓶钢及其制造方法，钢中的化学成分按重量百分比计为：C：0.07％～0.12％，Si：0.16％～0.29％，Mn：1.00％～1.46％，P≤0.014％，S≤0.008％，Cr：0.20％～0.28％，Nb：0～0.025％，Ti：0.011％～0.029％，Als：0.02％～0.05％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免杂质。板坯加热至1150～1200℃，终轧温度为830～880℃，钢带在790～840℃开始快速水冷，冷却速度为12～17℃/s，480～550℃卷取，钢板组织为铁素体-珠光体-贝氏体混合组织，屈强比为0.61～0.71。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于压力容器用钢领域，涉及一种焊瓶钢及其制造方法，特别涉及标准GB6653-2008中钢级为345MPa焊瓶钢及其制造方法。
技术介绍
随着民用石油液化气的日益普及，对液化气钢瓶的需求量逐渐增加，特别是近年来，绿色环保汽车发展很快，汽车用液化石油气钢瓶的需求量较大；农村的城镇化进程，家用瓶装液化石油气进入城乡千家万户，液化石油气瓶在国内年需求钢板达60万吨以上，因此，焊接气瓶用钢有较好的市场前景。焊接气瓶用钢板经冲压成型、焊接加工后成为液化石油气瓶、罐，供储存液化气使用。焊接气瓶由于具有安全、节能、卫生、使用和运输方便等特点而得到广泛应用，并因此极大地促进了焊接气瓶用热轧钢板生产的发展。焊接气瓶钢板是用于制造正常环境温度(-40～60℃)下使用的，试验压力为3.2MPa、可重复盛装液化石油气的钢质焊接气瓶的专用材料。制瓶用热轧钢卷既要有一定的强度，较低的屈强比，纵横向力学性能差异小，又要具有良好的冷冲压成型性能和焊接性能、尺寸及板型精度要求高。因此，该钢板应该具备：①钢质纯净，夹杂物少且弥散分布；②稳定的力学性能和工艺性能；③有良好的冷冲压成型性能和焊接性能。标准GB6653-2008中对345MPa级别焊瓶钢性能要求：下屈服强度Rel≥345MPa，抗拉强度510～620MPa，屈强比≤0.8，伸长率≥21％；室温冲击吸收能量≥27J。目前，焊瓶钢普遍采用高碳(0.14％～0.20％)设计，热轧态组织为铁素体-珠光体。碳成分偏高对焊接性不利，冲击韧性一般，且铁素体-珠光体钢的屈服强度高，抗拉强度低，焊接后由于包申格效应容易导致抗拉强度低的情况产生。论文“高强度焊接气瓶用钢HP345的开发”(《河北冶金》，2012年第4期)，成分中C：0.14％～0.18％，Si：0.20％～0.30％，Mn：1.30％～1.40％，Ti：0.01％～0.03％，S≤0.003％，P≤0.018％。该论文中碳含量偏高，钢带焊接性和冲击韧性一般；S含量要求严格，对冶炼要求高；组织为铁素体-珠光体，屈强比0.73～0.76。论文“高强度焊接气瓶用钢HP345的开发与应用”(《梅山科技》，2005年第3期)，成分中C：0.17％～0.19％，Si：0.26％～0.27％，Mn：1.28％～1.32％，Ti：0.019％～0.020％，S：0.008％～0.010％，P：0.019％～0.022％。该论文中碳含量偏高，钢带焊接性和冲击韧性一般；组织为铁素体-珠光体，抗拉强度520～570MPa，焊接后抗拉强度易低于标准要求(510MPa)。论文“焊接气瓶用钢HP345热轧工艺的热模拟实验研究”(《梅山科技》，2011年第6期)，成分中C：0.175％，Si：0.256％，Mn：1.44％，Ti：0.02％，S：0.007％，P：0.020％。该论文中碳含量偏高，钢带焊接性和冲击韧性一般。论文“控轧控冷工艺对HP345屈强比影响的研究”(《河南冶金》，2008年第6期)，成分中C：0.16％，Si：0.15％，Mn：1.40％，S：0.005％，P：0.015％。该论文中碳含量偏高，钢带焊接性和冲击韧性一般。以上公开的文献中，碳含量均偏高，钢带的焊接性和冲击韧性不良，均与本专利技术采用低碳加铬设计有明显不同之处。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种345MPa级焊瓶钢及其制造方法，特别是采用低碳加铬设计，焊接性和冲击性良好的焊瓶钢及其制造方法。针对目前345MPa级焊瓶钢生产存在的技术问题，例如：碳含量高，焊接性和冲击韧性差，屈强比难于控制的技术问题，特提出本专利技术的技术方案。本专利技术提出一种345MPa级焊瓶钢及其制造方法，化学成分(重量％)如下：C：0.07％～0.12％，Si：0.16％～0.29％，Mn：1.00％～1.46％，P≤0.014％，S≤0.008％，Cr：0.20％～0.28％，Nb：0～0.025％，Ti：0.011％～0.029％，Als：0.02％～0.05％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免杂质。其主要的化学成分和作用如下：C：为碳化物形成元素，是有效的强化元素。为保证一定强度，碳含量不宜过低；但碳含量过高将影响产品的焊接性和冲击韧性，对345MPa级别焊瓶钢而言，碳控制在0.07％～0.12％较为适宜。Si：可以起到固溶强化作用，但其含量过高会使屈服强度升高，且对钢的塑性和韧性不利，其最佳范围是0.16％～0.29％。Mn：锰具有固溶强化作用，还能增加奥氏体稳定性，对提高淬透性有利，同时锰对钢板的韧性影响不大。但锰含量过大，可增加连铸坯的中心偏析倾向。本专利技术中，其最佳范围是1.00％～1.46％。P：磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，应控制其含量≤0.014％。S：硫是钢中有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，恶化焊接性能，为保证钢水的高纯净度，应控制其含量≤0.008％。Cr：铬可通过固溶强化和细晶强化来提高强度，特别是对抗拉强度有利。铬是中等碳化物形成元素，铬元素溶入奥氏体后增大过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，提高钢的淬透性，获得一定量细小的硬化性M/A，提高硬化相体积分数，适当提高抗拉强度，从而降低屈强比。但Cr含量过高会显著提高钢的脆性转变温度，降低伸长率，同时超过标准要求的上限(0.30％)，本专利技术合适的范围是0.20％～0.28％。Ti：钛是强的固氮元素。焊瓶钢要求钢板有良好的焊接性能，随着钢中C含量的增加，会明显恶化钢的焊接性能，因此在提高钢强度的同时应提高钢的塑韧性，在钢中加入了一定量Ti。Ti在钢中容易和C、N结合形成TiC、TiN，起到细化铁素体晶粒的作用，而且弥散分布的碳化物、氮化物颗粒还起到弥散强化的作用。但过高会使屈服强度升高，提高屈强比，合适的范围是0.011％～0.029％。Als：铝是常用的脱氧剂，在钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，合适的范围是0.02％～0.05％。N：固溶氮有钉扎位错的强烈作用，对韧性有不良影响，应控制其含量≤0.008％本专利技术中屈服强度为345MPa级别的焊瓶钢的制造方法包括铁水预处理、钢水冶炼、炉外精炼和板坯连铸、连铸坯再加热、轧制、冷却、卷取，其中：(1)冶炼连铸工艺：转炉冶炼经顶吹或顶底复合吹炼，炉外精炼、LF炉轻脱硫处理及进行钙处理以控制夹杂物形态和提高钢的延展性、韧性和冷弯性能，连铸采用电磁搅拌或动态轻压下，以提高连铸板坯的质量。(2)轧制工艺：连铸板坯经加热炉加热至1150～1200℃，随后经热连轧机组轧制，终轧温度为830～880℃，终轧后采用空气冷却至790～840℃后开始快速水冷，冷却速度为12～17℃/s，在480～550℃温度进行钢带卷取。(3)产品最终组织为铁素体-珠光体-贝氏体混合组织，其中，按体积百分比计，铁素体为70％～80％，珠光体为5％～10％，贝氏体为10％～25％，屈强比达到0.61～0.71。有益效果(1)低碳加铬设计，钢带焊接性、冲击韧性良好；(2)组织为铁素体-珠光体-贝氏体混合组织，抗拉强度富余量大，减轻包申格效应引起的性能下降，有效保证焊接后瓶体性能；(3)屈强比低，0.61本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种345MPa级焊瓶钢，其特征在于，钢中的化学成分按重量百分比计为：C：0.07％～0.12％，Si：0.16％～0.29％，Mn：1.00％～1.46％，P≤0.014％，S≤0.008％，Cr：0.20％～0.28％，Nb：0～0.025％，Ti：0.011％～0.029％，Als：0.02％～0.05％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免杂质。

【技术特征摘要】
1.一种345MPa级焊瓶钢，其特征在于，钢中的化学成分按重量百分比计为：C：0.07％～0.12％，Si：0.16％～0.29％，Mn：1.00％～1.46％，P≤0.014％，S≤0.008％，Cr：0.20％～0.28％，Nb：0～0.025％，Ti：0.011％～0.029％，Als：0.02％～0.05％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄明浩，黄国建，张英慧，孔祥磊，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21