一種壓力容器用低溫鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種壓力容器用低溫鋼板及其生產(chǎn)方法，采用在 線淬火+在線回火生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境和資源問題日益成為各國發(fā)展的重中之重，LNG作為一種清 潔、無污染，產(chǎn)熱量高的能源，在未來將逐步在能源使用中占據(jù)更大比例，擴(kuò)大對天然氣的 使用范圍成為我國優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要手段；2014年中俄簽定年供300萬 噸液化天然氣（LNG)合同，中英簽署200億美元液化天然氣（LNG)長期供應(yīng)框架協(xié)議，沿海 LNG接受站相繼投產(chǎn)，LNG的儲存和運輸面臨更大的挑戰(zhàn)和機(jī)會。
[0003] 現(xiàn)在，國內(nèi)外廣泛用于LNG儲存和運輸工具中的鋼板為9Ni鋼，公開號 CN101215668A的發(fā)明專利提出一種低碳9Ni鋼厚板的制造方法，該案所涉9Ni鋼包含的化 學(xué)成分及其質(zhì)量百分比分為：C0.02~0.04%、Si0.15~0.30%、Mn0.5~0.9%、Ni 8. 9~9. 5%、P彡0? 01%和S彡0? 005%，其制備工藝為：熱軋淬火后直接580°C回火1小 時，回火后采用水冷（DQ+T);或者熱軋淬火后800°C保溫1小時淬火，580°C保溫回火1小 時水淬OQ+QT);或者熱軋淬火后800°C保溫1小時淬火，670°C保溫1小時淬火，580°C保 溫回火1小時水冷OQ+QLT)。該案中低碳9Ni鋼厚板的屈服強度560~710MPa，抗拉強度 640~720MPa，-196°C沖擊功在150~250J之間。
[0004] 又如公開號CN102586696A的發(fā)專利提出的應(yīng)用于深冷環(huán)境下的7Ni鋼及其制 備工藝，該案所涉7Ni鋼包含的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為：C0.04~0.12%、Si0.03~ 0.35%、Mn0.3~1.2%、P< 0.007%、S< 0.004%、Ni7.0~7.8%、A10.02~0.05%、 Cr0.2~0.6%、Mo0.02~0.04%、Cu0.01~1.2%，以及余量Fe和雜質(zhì)元素；其制備工 藝為將板材在650~700 °C保溫0. 5~3h，其后在520~600 °C保溫0. 5~3h回火（QT);或 在770~830°C保溫0. 5~3h后淬火，其后在在630~700°C保溫0. 5~3h，最后在480~ 600°C保溫0. 5~3h回火（QLT)。該案中所涉應(yīng)用于深冷環(huán)境下的7Ni鋼抗拉強度在670~ 780MPa，屈服強度在530~710MPa，-196°C沖擊功大于100J。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何在保證LNG儲運用鋼的性能的前提下，盡可能 降低Ni的含量，縮短工藝流程，提供一種經(jīng)濟(jì)且可行的制備方法。
[0006] 一種壓力容器用低溫鋼板及其生產(chǎn)方法，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為：C 0? 03 ~0? 07%、Si0? 15 ~0? 3%、Ni6. 8 ~8. 0%、Mn0? 6 ~0? 9%、P彡 0? 005 %、 5彡 0.005%310.02~0.04%、]?〇0.01~0.2%，恥0.01~0.09%，及余量卩6和不可 避免雜質(zhì)。其熱處理工藝為在線淬火+在線回火生產(chǎn)工藝。
[0007] 本發(fā)明力學(xué)性能指標(biāo)為：屈服強度在590~700MPa之間、抗拉強度在690~ 790MPa之間、延伸率彡24%、在-196°C下的橫向沖擊功在彡100J。
[0008] 本發(fā)明所述鋼板鑄坯制備過程為：按上述化學(xué)組成配成冶煉原料，在真空冶煉爐 中進(jìn)行冶煉，饒鑄成鑄錠，然后將鑄錠鍛壓成方形鑄還，在避風(fēng)處空冷。
[0009] 將鑄坯在1150~1250°C保溫2~3小時，將鑄坯進(jìn)行兩階段軋制，其中粗軋的開 軋溫度為1000~1100°C，總壓縮比為40~60 %，精軋的開軋溫度為850~900°C，總壓縮 比為40~70%。熱處理工藝采用在線淬火+在線回火（DQ+DT)制度。
[0010] 所述在線淬火+在線回火OQ+DT)具體過程為：將精軋后的鋼板在750~900°C 直接在線淬火至300°C以下，再立即在線回火升溫至530~600°C，回火速率為5~20°C/ s，保溫0. 5~2h，空冷。
[0011] 本發(fā)明的斷面組織為鐵素體基體上分布著馬氏體和回轉(zhuǎn)奧氏體。
[0012] 本發(fā)明中合金元素在鋼中的主要作用在于：
[0013] Ni:鎳為非碳化物形成元素，可擴(kuò)大Y相區(qū)，是奧氏體形成和穩(wěn)定元素，在不降低 強度的情況下提高低溫韌性；鎳可以使鋼的CCT曲線右移，從而降低臨界淬火速度，提高淬 透性；鎳還有提高低溫韌性降低韌-脆轉(zhuǎn)變溫度重要作用；因此Ni是本發(fā)明的最主要合金 化元素。
[0014] C:碳是強固溶強化元素，也是強奧氏體穩(wěn)定化元素，對鋼板的強度有著積極的影 響，從但是對韌、塑性及焊接性能有著不利的影響，因此，為了使低溫鋼板具有很好的沖擊 韌性和焊接性能，需將碳含量控制在較低的范圍，一般是< 〇. 1 %。
[0015] Mn:錳主要起固溶強化的作用，可以彌補碳含量減少產(chǎn)生的強度的下降；同時錳 同鎳一樣，能使鋼的相變溫度降低，適當(dāng)提高M(jìn)n/C和Mn/S有利于韌性的改善，因此本發(fā)明 將Mn作為主要的合金元素之一。
[0016] Si:硅是固溶強化元素和脫氧元素，可以提高鋼的強度，在煉鋼過程中可降低有害 元素氧的含量；硅除了和錳按一定比例存在于鋼中抑制錳偏聚外，硅還可以抑制磷在晶界 偏聚。但是硅會使鋼的焊接熱影響區(qū)低溫韌性惡化，因此硅含量控制在0. 15~0. 3%
[0017] Mo:鉬的加入可以提高鋼板的淬透性，對強度和塑性沒有不利影響，提高了鋼板的 焊接性能。
[0018] S、P:S和P是鋼中的有害元素，易導(dǎo)致偏析，降低鋼的低溫韌性，增加焊接時的熱 裂紋敏感性，故因此要嚴(yán)格控制鋼中P、S的含量。一般< 0. 005%
[0019] Nb:加入微量的Nb，并控制一定的Nb/Si范圍，不僅對強度和塑性無害，而且有利 于提尚寬厚板的焊接性能。
[0020] 本發(fā)明在減鎳的同時，采用在線淬火+在線回火工藝，縮短了工藝流程，且在性能 上完全達(dá)到GB3531-2014低溫壓力容器用鋼中9Ni標(biāo)準(zhǔn)，更大程度上降低生產(chǎn)成本。
【附圖說明】：
[0021] 圖1A為實例1金相照片；
[0022] 圖1B為實例1SEM照片；
[0023] 圖2A為實例2金相照片；
[0024] 圖2B為實例2SEM照片。
【具體實施方式】：
[0025] 實例1 :本低溫鋼采用的成分配比和制備方法如下：本鋼種的化學(xué)成分質(zhì)量百分 數(shù)為：C0.058%，Si0.26%，Mn0.61%，Ni7.07%，P0.0048%，S0.0035%，A1 0.038%， Mo0.14%、Nb0.03%，余量為鐵及不可避免雜質(zhì)。在真空冶煉爐中進(jìn)行冶煉，澆鑄成鑄 錠，然后將鑄錠鍛壓成厚度為80mm方形鑄坯，在避風(fēng)處空冷；送至加熱爐，加熱至1150~ 1250°C，保溫2~3小時，取出進(jìn)行軋制；乳制采用兩階段控軋，粗軋在奧氏體完全再結(jié)晶區(qū) 車L制，開軋溫度11〇〇°C，壓下量為60% ;精軋在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，開軋溫度900°C，壓 下量為62. 5%，形成12mm厚熱軋鋼板軋，然后經(jīng)層流水在線淬火，終冷溫度控制在300°C以 下；然后立即在線回火至570°C，回火升溫速率為10°C/s，保溫60min，空冷，即可得到所述 的低溫鋼板。本實例得到的低溫鋼板按照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表1。
[0026] 表1 :實例1低溫鋼板性能
[0027]
【主權(quán)項】
1. 一種壓力容器用低溫鋼板，其特征在于：該鋼板化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為： C 0.03 ~0.07%、Si 0.15 ~0.3%、Ni 6. 8 ~8.0%、Mn 0.6 ~0.9%、P 彡 0.005%、 5彡 0.005%、410.02~0.04%、]?〇0.01~0.2%，恥0.01~0.09%，余量為？6和不可 避免的雜質(zhì)。
2. -種如權(quán)利要求1所述壓力容器用低溫鋼板的制備方法，其特征在于：按照權(quán)利要 求1所述鋼板化學(xué)成分煉鋼：采用真空冶煉，澆注后進(jìn)行鍛壓成方坯，然后在避風(fēng)處空冷； 鋼板軋制工藝為：將鑄坯在1150~1250°C保溫2~3小時，將鑄坯進(jìn)行兩階段軋制，其中粗 軋的開軋溫度為1000~1100°C，總壓縮比為40~60 %，精軋的開軋溫度為850~900°C， 總壓縮比為40~70% ;鋼板熱處理采用在線淬火+在線回火生產(chǎn)工藝。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述壓力容器用低溫鋼板的制備方法，其特征在于：所述在線淬火+ 在線回火具體過程為：將精軋后的鋼板在750~900°C直接在線淬火至300°C以下，再立即 在線回火升溫至530~600 °C，回火速率為5~20 °C /s，保溫0. 5~2h，空冷。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述壓力容器用低溫鋼板的制備方法，其特征在于：鋼板的厚 度為8~35mm，屈服強度在650~750MPa之間、抗拉強度在690~790MPa之間、延伸率 彡24%、在-196°C下的沖擊功大于100J。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓力容器用低溫鋼板及其生產(chǎn)方法。該鋼板化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為：C 0.03～0.07％、Si 0.15～0.3％、Ni 6.8～8.0％、Mn 0.6～0.9％、P≤0.005％、S≤0.005％、Al 0.02～0.04％、Mo 0.01～0.2％，Nb 0.01～0.09％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。制備工藝為：取具有上述鋼板相同組分的鑄坯經(jīng)過加熱，保溫，在線淬火和在線回火處理，制成成品鋼板。本發(fā)明的低溫鋼板抗拉強度在690～790MPa之間，屈服強度在590～700MPa之間，延伸率≥24％，在-196℃下的橫向沖擊功在≥100J；可用于制造儲存和運輸液化天然氣(LNG)的壓力容器等。
【IPC分類】C21D8-02, C22C38-12
【公開號】CN104674110
【申請?zhí)枴緾N201510068091
【發(fā)明人】武會賓, 牟丹, 余偉, 趙愛民, 唐荻
【申請人】北京科技大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月9日