一种船用储罐P690QL1钢板及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种LPG船用储罐P690QL1钢板及制造方法，涉及储罐钢板生产制造领域，其化学成分及质量百分比如下：C:0.14%～0.18%，Si:0.20%～0.50%，Mn:0.80%～1.10%，P≤0.010%，S≤0.003%，Cr:0.10%～0.30%，Mo:0.20%～0.30%，Ni:0.60%～1.5%，Nb:0.015%～0.050%，V：0.045%～0.060%，B:0.0008%～0.0025%，Ti：0.008‑0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术还提供了所述的一种LPG船用储罐P690QL1钢板制造方法，所获得钢板的屈服强度大于690Mpa，抗拉强度770‑940pa，断后延伸率大于14%，‑40℃低温冲击韧性≥80J，NDT：试验温度‑40℃时两个落锤试样不开裂，同时在‑60℃、‑70℃冲击拥有良好的性能。

A Marine Tank P690QL1 Steel Plate and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
一种船用储罐P690QL1钢板及制造方法
本专利技术涉及超船用储罐钢板生产制造领域，具体涉及LPG船用储罐P690QL1钢板。
技术介绍
随着压力容器的大型化,对高强度压力容器钢板的需求日益突显，目前国内主要采用强度级别为610Mpa级别的钢板建造系列LPG船用储罐。随着市场对储罐容积更大化的需求，对材料的强度提出了更高的要求。高强度钢板的应用可减轻储罐产品的总质量，实现容积更大化。一条5500m3的全压式LPG船由两台储罐组成，单台储罐公称容积2750m3，总长33000mm。首次开发制造大型LPG船用储罐，其材质设计采用欧标规范EN10028-6中的P690QL1牌号，对产品的低Ceq、低Pcm、强度、屈强比、冲击韧性、探伤等级、焊接性能、钢板平直度、低温NDT落锤等均有苛刻的要求。目前类似性能要求的订单主要依赖进口，基本没有钢厂可按照此技术要求供货。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种LPG船用储罐P690QL1钢板，其思路是采用中高碳和合金化的成分设计，并通过碳、锰、铬、镍、钼和铜等合金元素以及铌、钛、钒等微合金元素的相互配合作用，并辅控制轧制和离线热处理的方法，提供一种LPG船用储罐P690QL1钢板的生产制造方法。本专利技术具体采用如下技术方案：一种LPG船用储罐P690QL1钢板，其特征在于，钢板化学成分及质量百分比如下：C：0.14％～0.18％，Si：0.20％～0.50％，Mn：0.80％～1.10％，P≤0.010％，S≤0.003％，Cr：0.10％～0.30％，Mo：0.20％～0.30％，Ni：0.60％～1.5％，Nb：0.015％～0.050％，V：0.045％～0.060％，B:0.0008％～0.0025％，Ti：0.008-0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。所述钢板的屈服强度大于690Mpa，抗拉强度770-940pa，断后延伸率大于14％，-40℃低温冲击韧性≥80J，NDT：试验温度-40℃时两个落锤试样不开裂。钢板组织为回火索氏体，通过调质热处理实现，本专利技术组织晶粒细小，均匀，具有良好的力学性能。所述LPG船用储罐P690QL1钢板的制造方法，其特征在于包括以下流程：铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-坯料缓冷-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-矫直-切割-取样-喷印标识-检验-入库；其中，钢水经真空脱气处理后进行连铸，铸坯或钢坯于1180-1220℃加热在奥氏体再结晶区和未再结晶区分别进行轧制；精轧开轧温度介于850～930℃，精轧阶段总压下率≥70％，道次压下率≥15％，在未再结晶区增大压下量，使奥氏体晶粒拉长，增加奥氏体的晶界面积以及减小变形奥氏体晶粒的宽度；轧后控冷或空冷至室温后进行离线热处理，其中淬火温度为：900-940℃，回火温度为620-700℃。钢板成分解析：碳：是钢中最有效的强化元素之一。固溶于基体的C能起到显著的固溶强化作用，但是会造成塑韧性能的明显下降。C能提高钢的淬透性，有利于形成高强度的显微组织，起到组织强化的作用。另外重要的是C与钢中强碳化物形成元素如Nb、V、Ti、Mo相结合，在回火过程中起到抗回火性和析出强化的重要作用。C含量过低起不到上述有利的作用，过高则严重损害塑韧性能，特别是可焊接性变差。综合考虑，本专利技术的碳元素含量为0.14-0.18％。硅：是钢中常用的脱氧剂，因此需要一定的最低含量，而且具有很强的固溶强化能力，在一定的范围并不会造成塑韧性的恶化。另外Si还能够提高钢的抗回火软化能力，并能一定程度上抑制析出碳化物的粗化。但Si含量过高时，会降低材料的塑韧性和焊接性。综合考虑硅元素各方面的影响，本专利技术硅元素的含量为0.20-0.50％。锰：是钢中最常见合金元素，是常用的脱氧剂和脱硫剂。Mn能显著提高钢的淬透性，在一定含量时并能够改善组织的韧性，但含量高时将损害塑韧性和焊接性能。一定量Mn的存在能避免S造成的热脆，改善硫化物夹杂的性能，但Mn含量高容易产生轴线偏析及带状组织。综合考虑锰对钢的组织和性能的各种影响，本材料中锰的含量为0.80-1.10％。硫和磷：硫元素在钢中易与锰元素等结合形成硫化夹杂物，尤其对钢的横向塑性和韧性不利，因此硫的含量应尽可能地低。磷也是钢中的有害元素，严重损害钢板的塑性和韧性。对于本专利技术而言，硫和磷均是不可避免的杂质元素，应该越低越好，考虑到钢厂实际的炼钢水平，本专利技术要求P≤0.010％、S≤0.003％。铬：能提高钢的淬透性，同时能提高耐腐蚀性和抗氢致裂纹能力，而且能提高钢的耐磨损性能。但Cr含量过高会导致淬火回火钢的韧性变差，并且有损钢的焊接性能。在本专利技术中，铬元素的含量应控制为0.10-0.30％。钼：能显著增加材料的淬透性，尤其和Nb、B共同使用时效果更佳。另外重要的是Mo在钢材回火期间能形成细小的碳化物Mo2C，产生析出强化的效果。但是Mo含量过多会损害材料的韧性及焊接性，并导致成本的增加。本专利技术中，钼元素含量为0.20-0.30％。镍：镍元素是稳定奥氏体的元素，在调质钢中加镍元素，可以大幅提高钢的韧性尤其是低温韧性。在本专利技术中，为了保证得到极高的强度和硬度，在合金设计时添加了较高的碳元素，从而会使得钢板的韧塑性非常差。为了保证钢板既具有高的强度和硬度，而且还具有一定的韧塑性，同时还考虑到镍元素属于贵重合金元素，所以本专利技术中镍的含量为0.60-1.50％。铌：铌元素在钢中可以阻止再结晶和阻碍再结晶晶粒长大，提高强度。同时，铌元素在钢中可强烈地形成铌的碳化物和氮化物，从而影响钢的性能，且铌元素能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性。在本专利技术中，铌元素的含量控制为0.015-0.050％。钒：V时强碳化物形成元素，这些纳米级的V(C、N)弥散分布在钢的基体中可以起到析出强化的作用，提高钢板的强度。此外，在加热过程中还可以钉扎晶界，阻止奥氏体晶粒长大，起到细化晶粒的作用。但是，V含量过高时，析出粒子的尺寸变大，反而对韧性不利，因此将V的含量控制在0.045～0.060％。硼：淬透性元素，对提高钢板淬透性尤其是厚规格钢板的淬透性有着重要作用。钢中添加少量的硼元素即可起到较大的增加钢板的淬透性，且硼元素资源富有，价格便宜，添加少量的硼可以显著的节省锰、镍、铬、钼等贵重的合金元素添加。但过多的硼元素会增加晶界的偏聚，从而降低钢铁材料的韧塑性。在本专利技术中，硼元素的含量为：0.0008-0.0025％。钛：钛能脱氧，细化晶粒；强化铁素体；形成碳化物，缩小γ区；使奥氏体等温转变图右移；降低过热敏感性；溶于固溶体时提高淬透性，形成碳化物时降低淬透性；形成碳化物时延迟回火温度，可在较高温度下回火；改善焊接性能。本专利技术钛含量控制在0.008-0.030％。本专利技术制造方法中，转炉吹炼和真空处理的目的是确保钢液的基本成分要求，去除钢中的氧、氢等有害气体，并加入锰、钛等必要的合金元素，进行合金元素的调整。优选地，所述连铸的铸坯厚度为220-260mm。优选地，在连铸过程中采用电磁搅拌措施。铸坯下线后，必须进入保温坑或加盖保温罩堆冷不低于48小时进行扩氢处理。本专利技术的有益效果：1.本专利技术获得的钢板具有较高的强度，满足屈服强度大于690Mpa、抗拉强度770-940pa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LPG船用储罐P690QL1钢板，其特征在于，钢板化学成分及质量百分比如下：C：0.14%～0.18%，Si：0.20%～0.50%，Mn：0.80%～1.10%，P≤0.010%，S≤0.003%，Cr：0.10%～0.30%，Mo：0.20%～0.30%，Ni：0.60%～1.5%，Nb：0.015%～0.050%，V：0.045%～0.060%，B:0.0008%～0.0025%，Ti：0.008‑0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种LPG船用储罐P690QL1钢板，其特征在于，钢板化学成分及质量百分比如下：C：0.14%～0.18%，Si：0.20%～0.50%，Mn：0.80%～1.10%，P≤0.010%，S≤0.003%，Cr：0.10%～0.30%，Mo：0.20%～0.30%，Ni：0.60%～1.5%，Nb：0.015%～0.050%，V：0.045%～0.060%，B:0.0008%～0.0025%，Ti：0.008-0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的LPG船用储罐P690QL1钢板，其特征在于，钢板的屈服强度大于690Mpa，抗拉强度770-940pa，断后延伸率大于14%，-40℃低温冲击韧性≥80J，NDT：试验温度-40℃时两个落锤试样不开裂。3.如权利要求1所述的LPG船用储罐P690QL1钢板，其特征在于，钢板组织为回火索氏体。4.如权利要求1所述LPG船用储罐P690QL1钢板的制造方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜在伟，刘心阳，方磊，张仪杰，奚艳红，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32