一种LPG船用经济型低温韧性钢板及其制造方法与流程

本发明涉及lpg船用宽厚钢板生产，具体为一种lpg船用经济型低温韧性钢板及其制造方法。

背景技术：

1、近年来，随着全球航运脱碳法规趋严以及世界能源市场的发展，lpg燃料船和lpg储运船需求量大幅攀升且朝着大型化发展。船舶大型化意味着使用钢板强度和厚度的增加，根据ccs、dnv、lr、bv等主流船级社规范要求，低温韧性钢的冲击测试温度随厚度增加而降低，这就对厚规格钢板的韧性提出了更高要求。例如，当lpg罐体设计温度不低于-65℃时，所使用的低温钢材为1.5ni和2.25ni钢，当厚度增加至60mm，通常要求钢板满足低至-105℃冲击韧性。c-mn钢较ni系钢更具成本优势，当服役温度不低于-105℃，通过优化其成分工艺可实现替代镍系钢。

2、cn101497961a公开了一种低温韧性1.5ni钢及其制造方法，所述钢板采用控轧+调质工艺生产，可实现屈服强度达400mpa以上、抗拉强度500mpa以上、低温冲击韧性满足-100℃要求。该方案中由于添加1.2~1.6%ni，合金成本高，且钢板采用调质热处理，未采用节约型成分和tmcp工艺控制，制造成本高且工艺复杂。

3、cn117305720a公开了一种具有超低温韧性的节约型360mpa级碳锰低温钢及其制造方法，采用两阶段控轧+驰豫待温+超快冷工艺生产。该方案中钢板强度偏低，冲击韧性仅能保证到-60℃，同时最大厚度仅40mm，无法满足lpg船大型化要求，也无法替代1.5ni、2.25ni应用于不低于-105℃服役环境。

4、cn119956212a公开了一种lpg船用低屈强比高强低温钢板及制造方法，钢板屈服强度≥540mpa，抗拉强度≥685mpa，断后延伸率≥24.0%，屈强比≤0.83，-80℃冲击吸收能量≥260j，-40℃下ctod≥1.30mm以上，-40℃钢板的屈强比≤0.80。该方案中ni高达0.65%-0.95%，还添加了0.080%-0.15%的zr，合金成本高，同时冲击韧性仅保证到-80℃，无法替代1.5ni、2.25ni应用于不低于-105℃服役环境。

5、由以上初步分析可看出，低温钢板普遍存在以下问题：（1）贵重合金含量高，工艺流程复杂，生产成本高；（2）厚度偏低，低成本低温韧性钢无法保证-105℃服役环境性能要求；（3）尚无专利提出通过c-mn钢成分工艺优化来替代1.5ni、2.25ni应用于不低于-105℃服役环境。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种lpg船用经济型低温韧性钢板及其制造方法，本发明制造的钢板可替代1.5ni、2.25ni用于服役温度不低于-105℃的燃料舱、液货舱及其相关构件的建造。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种lpg船用经济型低温韧性钢板，所述钢板包括如下质量百分比的组分：c：0.05~0.08%，si：0.15~0.30%，mn：1.50~1.60%，b：0.0006~0.0010%，alt：0.02~0.05%，nb：0.020~0.040%，ti：0.010~0.015%，ni：0.20~0.40%，p≤0.010%，s≤0.003%，n≤0.005%，其余为fe及不可避免杂质。

4、进一步的：所述钢板包括如下质量百分比的组分：c：0.05~0.08%，si：0.20~0.25%，mn：1.50~1.55%，b：0.0008~0.0010%，alt：0.035~0.045%，nb：0.025~0.040%，ti：0.010~0.013%，ni：0.28~0.40%，p≤0.008%，s≤0.003%，n≤0.005%，其余为fe及不可避免杂质。

5、本发明还提供了一种lpg船用经济型低温韧性钢板的制造方法，包括连铸坯冶炼、连铸坯加热、钢板轧制、钢板冷却，其中，

6、1）连铸坯冶炼：铁水经过kr脱硫扒渣，转炉冶炼后经过lf+rh精炼处理，其中rh工序加入低硅钛铁后再添加硼铁，连铸过程中轻压下投入使用，恒拉速生产，拉速0.45~0.50m/min，过热度15~30℃，中心偏析控制在c1.0以内，将厚度320~370mm连铸坯堆垛缓冷；

7、2）连铸坯加热：连铸坯冷装入炉，采用步进梁式加热炉分段加热，一加段温度800~1040℃，二加段温度1060~1140℃，三加段温度1150~1180℃，均热段温度为1150~1160℃，连铸坯在炉加热时间352~407min；

8、3）钢板轧制：采用粗轧+精轧两阶段轧制，粗轧开轧温度不低于1100℃，粗轧至少3道次的道次压下量不低于30mm，粗轧结束后中间坯待温过程中开启水冷装置进行强制冷却至精轧开轧温度；精轧开轧厚度≥3.3h（h为目标钢板厚度），精轧开轧温度为760~790℃，精轧终轧温度760±20℃；

9、4）钢板冷却：精轧结束后将钢板采用acc冷却，平均冷速5~8℃/s，返红温度580~620℃。

10、进一步的：所述钢板的厚度10~60mm。

11、进一步的：所述钢板的金相组织为90~95%铁素体和5~10%珠光体，晶粒度≥9.5级，珠光体细小弥散分布。

12、进一步的：所述钢板的屈服强度≥400mpa，抗拉强度≥550mpa，断后延伸率≥22%，-95℃冲击功≥350j，-105℃冲击功≥200j。

13、本发明的工作原理为：

14、（1）本发明通过al+ti微合金化有效固定自由n，从而保证微量b固溶于钢中，0.0006~0.0010%的b元素偏聚于晶界增加奥氏体稳定性，推迟铁素体+珠光体相变在更低温度发生，增加相变过冷度有利于细化组织（b含量过高抑制铁素体+珠光体相变，b含量过低推迟铁素体+珠光体相变效果不明显）；

15、（2）本发明采取较低温度760~790℃进行二阶段轧制，以获得最佳再结晶奥氏体扁平化状态，为后续相变提供大量形核位点，从而细化晶粒；

16、上述两方面因素作用下得到90%~95%铁素体+5%~10%珠光体组织，晶粒度不低于9.5级，从而保证-95℃冲击功≥300j，-105℃冲击功≥250j。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

18、1、按照本发明的制造方法方法所生产的10~60mm低温韧性钢，金相组织为90~95%铁素体+5~10%珠光体，晶粒度不低于9.5级，屈服强度≥400mpa，抗拉强度≥550mpa，断后延伸率≥22%，-95℃冲击功≥350j，-105℃冲击功≥200j，可以低成本替代1.5ni、2.25ni用于服役温度不低于-105℃的燃料舱、液货舱及其相关构件的建造。

19、2、本发明成分设计中低含量的nb降低了钢板的合金成本，拓宽了钢板的应用。

1.一种lpg船用经济型低温韧性钢板，其特征在于，所述钢板包括如下质量百分比的组分：c：0.05~0.08%，si：0.15~0.30%，mn：1.50~1.60%，b：0.0006~0.0010%，alt：0.02~0.05%，nb：0.020~0.040%，ti：0.010~0.015%，ni：0.20~0.40%，p≤0.010%，s≤0.003%，n≤0.005%，其余为fe及不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于，所述钢板包括如下质量百分比的组分：c：0.05~0.08%，si：0.20~0.25%，mn：1.50~1.55%，b：0.0008~0.0010%，alt：0.035~0.045%，nb：0.025~0.040%，ti：0.010~0.013%，ni：0.28~0.40%，p≤0.008%，s≤0.003%，n≤0.005%，其余为fe及不可避免杂质。

3.一种lpg船用经济型低温韧性钢板的制造方法，其特征在于，包括连铸坯冶炼、连铸坯加热、钢板轧制、钢板冷却，其中，

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述2）中，一加段温度800~1040℃，二加段温度1060~1140℃，三加段温度1150~1180℃，均热段温度为1150~1160℃，连铸坯在炉加热时间352~407min。

5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述钢板的厚度10~60mm。

6.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述钢板的金相组织为90~95%铁素体和5~10%珠光体，晶粒度≥9.5级，珠光体细小弥散分布。

7.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述钢板的屈服强度≥400mpa，抗拉强度≥550mpa，断后延伸率≥22%，-95℃冲击功≥350j，-105℃冲击功≥200j。