本發(fā)明屬于壓力容器用鋼領(lǐng)域，涉及一種焊瓶鋼及其制造方法，特別涉及標(biāo)準GB6653-2008中鋼級為345MPa焊瓶鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
：隨著民用石油液化氣的日益普及，對液化氣鋼瓶的需求量逐漸增加，特別是近年來，綠色環(huán)保汽車發(fā)展很快，汽車用液化石油氣鋼瓶的需求量較大；農(nóng)村的城鎮(zhèn)化進程，家用瓶裝液化石油氣進入城鄉(xiāng)千家萬戶，液化石油氣瓶在國內(nèi)年需求鋼板達60萬噸以上，因此，焊接氣瓶用鋼有較好的市場前景。焊接氣瓶用鋼板經(jīng)沖壓成型、焊接加工后成為液化石油氣瓶、罐，供儲存液化氣使用。焊接氣瓶由于具有安全、節(jié)能、衛(wèi)生、使用和運輸方便等特點而得到廣泛應(yīng)用，并因此極大地促進了焊接氣瓶用熱軋鋼板生產(chǎn)的發(fā)展。焊接氣瓶鋼板是用于制造正常環(huán)境溫度(-40～60℃)下使用的，試驗壓力為3.2MPa、可重復(fù)盛裝液化石油氣的鋼質(zhì)焊接氣瓶的專用材料。制瓶用熱軋鋼卷既要有一定的強度，較低的屈強比，縱橫向力學(xué)性能差異小，又要具有良好的冷沖壓成型性能和焊接性能、尺寸及板型精度要求高。因此，該鋼板應(yīng)該具備：①鋼質(zhì)純凈，夾雜物少且彌散分布；②穩(wěn)定的力學(xué)性能和工藝性能；③有良好的冷沖壓成型性能和焊接性能。標(biāo)準GB6653-2008中對345MPa級別焊瓶鋼性能要求：下屈服 強度Rel≥345MPa，抗拉強度510～620MPa，屈強比≤0.8，伸長率≥21％；室溫沖擊吸收能量≥27J。目前，焊瓶鋼普遍采用高碳(0.14％～0.20％)設(shè)計，熱軋態(tài)組織為鐵素體-珠光體。碳成分偏高對焊接性不利，沖擊韌性一般，且鐵素體-珠光體鋼的屈服強度高，抗拉強度低，焊接后由于包申格效應(yīng)容易導(dǎo)致抗拉強度低的情況產(chǎn)生。論文“高強度焊接氣瓶用鋼HP345的開發(fā)”(《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％。該論文中碳含量偏高，鋼帶焊接性和沖擊韌性一般；S含量要求嚴格，對冶煉要求高；組織為鐵素體-珠光體，屈強比0.73～0.76。論文“高強度焊接氣瓶用鋼HP345的開發(fā)與應(yīng)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％。該論文中碳含量偏高，鋼帶焊接性和沖擊韌性一般；組織為鐵素體-珠光體，抗拉強度520～570MPa，焊接后抗拉強度易低于標(biāo)準要求(510MPa)。論文“焊接氣瓶用鋼HP345熱軋工藝的熱模擬實驗研究”(《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％。該論文中碳含量偏高，鋼帶焊接性和沖擊韌性一般。論文“控軋控冷工藝對HP345屈強比影響的研究”(《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％。該論文中碳含量偏高，鋼帶焊接性和沖擊韌性一般。以上公開的文獻中，碳含量均偏高，鋼帶的焊接性和沖擊韌性不良，均與本發(fā)明采用低碳加鉻設(shè)計有明顯不同之處。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種345MPa級焊瓶鋼及其制造方法，特別是采用低碳加鉻設(shè)計，焊接性和沖擊性良好的焊瓶鋼及其制造方法。針對目前345MPa級焊瓶鋼生產(chǎn)存在的技術(shù)問題，例如：碳含量高，焊接性和沖擊韌性差，屈強比難于控制的技術(shù)問題，特提出本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明提出一種345MPa級焊瓶鋼及其制造方法，化學(xué)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％，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。其主要的化學(xué)成分和作用如下：C：為碳化物形成元素，是有效的強化元素。為保證一定強度，碳含量不宜過低；但碳含量過高將影響產(chǎn)品的焊接性和沖擊韌性，對345MPa級別焊瓶鋼而言，碳控制在0.07％～0.12％較為適宜。Si：可以起到固溶強化作用，但其含量過高會使屈服強度升高，且對鋼的塑性和韌性不利，其最佳范圍是0.16％～0.29％。Mn：錳具有固溶強化作用，還能增加奧氏體穩(wěn)定性，對提高淬透性有利，同時錳對鋼板的韌性影響不大。但錳含量過大，可增加連鑄坯的中心偏析傾向。本發(fā)明中，其最佳范圍是1.00％～1.46％。P：磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞，應(yīng)控制其含量≤0.014％。S：硫是鋼中有害元素，使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌 性，惡化焊接性能，為保證鋼水的高純凈度，應(yīng)控制其含量≤0.008％。Cr：鉻可通過固溶強化和細晶強化來提高強度，特別是對抗拉強度有利。鉻是中等碳化物形成元素，鉻元素溶入奧氏體后增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移，提高鋼的淬透性，獲得一定量細小的硬化性M/A，提高硬化相體積分數(shù)，適當(dāng)提高抗拉強度，從而降低屈強比。但Cr含量過高會顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，降低伸長率，同時超過標(biāo)準要求的上限(0.30％)，本發(fā)明合適的范圍是0.20％～0.28％。Ti：鈦是強的固氮元素。焊瓶鋼要求鋼板有良好的焊接性能，隨著鋼中C含量的增加，會明顯惡化鋼的焊接性能，因此在提高鋼強度的同時應(yīng)提高鋼的塑韌性，在鋼中加入了一定量Ti。Ti在鋼中容易和C、N結(jié)合形成TiC、TiN，起到細化鐵素體晶粒的作用，而且彌散分布的碳化物、氮化物顆粒還起到彌散強化的作用。但過高會使屈服強度升高，提高屈強比，合適的范圍是0.011％～0.029％。Als：鋁是常用的脫氧劑，在鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性，合適的范圍是0.02％～0.05％。N：固溶氮有釘扎位錯的強烈作用，對韌性有不良影響，應(yīng)控制其含量≤0.008％本發(fā)明中屈服強度為345MPa級別的焊瓶鋼的制造方法包括鐵水預(yù)處理、鋼水冶煉、爐外精煉和板坯連鑄、連鑄坯再加熱、軋制、冷卻、卷取，其中：(1)冶煉連鑄工藝：轉(zhuǎn)爐冶煉經(jīng)頂吹或頂?shù)讖?fù)合吹煉，爐外精煉、LF爐輕脫硫處理及進行鈣處理以控制夾雜物形態(tài)和提高鋼的延展性、韌性和冷彎性能，連鑄采用電磁攪拌或動態(tài)輕壓下，以提高連鑄板坯的質(zhì)量。(2)軋制工藝：連鑄板坯經(jīng)加熱爐加熱至1150～1200℃，隨后經(jīng)熱連軋機組軋制，終軋溫度為830～880℃，終軋后采用空氣冷卻至790～840℃后開始快速水冷，冷卻速度為12～17℃/s，在480～550℃溫度進行鋼帶卷取。(3)產(chǎn)品最終組織為鐵素體-珠光體-貝氏體混合組織，其中，按體積百分比計，鐵素體為70％～80％，珠光體為5％～10％，貝氏體為10％～25％，屈強比達到0.61～0.71。有益效果(1)低碳加鉻設(shè)計，鋼帶焊接性、沖擊韌性良好；(2)組織為鐵素體-珠光體-貝氏體混合組織，抗拉強度富余量大，減輕包申格效應(yīng)引起的性能下降，有效保證焊接后瓶體性能；(3)屈強比低，0.61～0.71，安全性更好。附圖說明圖1發(fā)明鋼的組織。具體實施方式本發(fā)明345MPa級焊瓶鋼中，含有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％，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。連鑄坯加熱至1150～1200℃，終軋溫度為830～880℃，終軋后采用空氣冷卻至790～840℃開始快速水冷，冷卻速度為12～17℃/s，卷取溫度為480～550℃。以下實施例用于具體說明本
發(fā)明內(nèi)容，體現(xiàn)發(fā)明效果。表1為實施例鋼的化學(xué)成分；表2為實施例鋼的加熱、軋制工藝；表3為實施例鋼的組織和力學(xué)性能。表1實施例鋼的化學(xué)成分(wt，％)實施例CSiMnPSNbTiCrAlsN10.0780.191.060.0050.00230.0230.0110.280.0250.002420.0900.171.100.0060.00420.0150.0150.270.0380.004530.1100.231.450.0100.0033-0.0140.260.0290.005240.1170.211.350.0130.0030-0.0110.210.0340.003850.0850.171.220.0110.00300.0200.0170.250.0390.004660.1150.161.370.0070.00510.0180.0160.240.0270.003570.0950.251.100.0080.00400.0150.0280.260.0350.004980.1160.231.250.0100.0036-0.0240.260.0260.0038表2實施例鋼的加熱、軋制工藝實施例加熱溫度/℃終軋溫度/℃開冷溫度/℃卷取溫度/℃冷速/(℃·s-1)11180868793494172118587580052215311658308205401341153850830539145117085084048612611908608205001371161855834533138118087280752916表3實施例鋼的組織和力學(xué)性能從上述實施例中可以看出，采用本發(fā)明的成分設(shè)計和軋制、冷卻工藝，生產(chǎn)出的焊瓶鋼滿足標(biāo)準GB6653-2008對345MPa級別的要求，屈服強度達到370MPa以上，抗拉強度在560～610MPa，屈強比在0.71以下，橫向沖擊功在90J以上。當(dāng)前第1頁1 2 3