CN104988420A - -120℃低温条件下压力容器用低镍钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板及其生产方法，该钢板成分为C≤0.04，Si≤0.05，Mn：0.85～1.50，P≤0.005，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：2.00～3.00，Cu：0.35～0.50，Cr：0.55～1.00，N≤0.004；Mo≤0.35，Nb≤0.05，Ti≤0.025，Ca≤0.005中的至少一种，余量为Fe及不可避免的夹杂。本发明的低镍钢板能克服已有钢种合金成本偏高，采用可行的生产工艺，适合大生产操作，获得良好的低温韧性、冲击性能特别好、焊接性能强的压力容器用钢。

Description

-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及容器用合金钢及其生产方法，具体地指一种可用于-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板及其生产方法。

背景技术

在本发明提出之前，我国针对-120℃低温环境下使用的钢种主要为含镍5％的5Ni钢，Ni含量较高，造成生产成本偏高。有中国专利《一种-140℃下具有高韧性的压力容器用钢》(申请号：CN201310046993.1)，使用的钢材的组分及含量(化学成分重量百分比，下同)为：C≤0.05，Si≤0.05，Mn：0.50～1.00，P≤0.006，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：4.50～5.30，Nb：0.02～0.05，Ti：0.008～0.025，N≤0.004，此外还含有Cr≤0.50，Mo≤0.50，Cu≤0.30，Ca≤0.005中的一种或者一种以上的钢材，其使用温度满足-120℃要求，甚至可达-140℃，但该钢材的Ni含量较高，生产成本高。

另有有中国专利《一种-120℃下具有高韧性的低温压力容器用钢及其制造方法》(专利申请号CN201310046995.0)提出了一种可用于-120℃低温环境使用的钢种，公开的钢材的组分及含量为：C≤0.06，Si≤0.05，Mn：0.40～0.80，P≤0.008，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：3.00～3.80，Cu：0.10～0.30，Ti：0.008～0.025，N≤0.004，此外还含有Cr≤0.50，Mo≤0.50，Nb≤0.040，Ca≤0.005，中的一种或者一种以上，余量为Fe及不可避免的夹杂。该钢种与本发明钢相比，镍元素含量仍然较高，生产成本较高。

又如中国专利《一种高韧性-110℃低温钢及其制造方法》(专利申请号200810046958.9)，公开的钢材的组分及含量为：C：0.02～0.12，Si：0.10～0.35，Mn：0.30～0.80，P≤0.015，S≤0.010，Ni：3.20～3.80，Ti：0.005～0.05，Al：0.005～0.10，此外还含有Nb≤0.050，V≤0.10，Cu≤2.0，Mo≤0.50，Zr≤0.04，Re≤0.020中的两种或两种以上，其余为Fe和不可避免的杂质。该发明公开的钢材在化学成分上添加了V、Zr、Re，同时钢中C含量上限偏高。V的添加对钢板强度有提高，但对钢的低温冲击韧性有一定影响。Zr和Re可用于改善夹杂物尺寸和形貌，但容易造成钢板夹杂物含量增加，产生夹杂物聚集。C含量上限偏高对冲击韧性和焊接性能有害。

另有日本专利《一种含Ni高韧性低温钢板及其制造方法》(专利号：JP7173534)，公开的钢材的组分及含量为：C：0.01～0.12，Si：0.10～0.30，Mn：0.1～1.0，P≤0.010，S≤0.005，Al：0.005～0.050，Ni：7.5～10.0，其余为Fe和不可避免的杂质。还有另一项日本专利《一种优异低温韧性和低屈强比高镍钢板及其制造方法》(专利号JP60059032)，公开的钢材的组分及含量为：C≤0.03，Si：0.02～0.22，Mn：0.05～0.47，P≤0.005，S≤0.005，Ni：7.5～12.0，Al：0.01～0.10，需要时可添加C、Mn或Nb(0.005～0.03)或V(0.005～0.03)等一种以上元素，其余为Fe和不可避免的杂质。该种钢材可满足极低温度使用环境要求，甚至可达到-160℃使用要求，但在化学成分上添加了较多的Ni，生产成本高昂，不适用于大规模应用。

在石油化工、化肥等行业中，低温装置需满足在-80～-120℃的使用环境下储存或运输液化气。目前，国内该类型装置用钢采用镍系低温钢，但达到-120℃使用要求的低温钢材需要的镍含量较高(3.8～5.0％左右)，生产成本较高。

在本发明提出之前，虽然已有Ni系低温钢的一些研究工作，其思维路线是随着温度的降低而添加的Ni的含量要随之增加的方式，这造成生产成本偏高。如，经检索，日本专利文献JP60059032公开了“一种优异低温韧性和低屈强比高镍钢板及其制造方法”，其成分质量百分比为C≤0.03，Si：0.02～0.22，Mn：0.05～0.47，P≤0.005，S≤0.005，Ni：7.5～12.0，Al：0.01～0.10，需要时可添加C、Mn或Nb(0.005～0.03)或V(0.005～0.03)等一种以上元素，其余为Fe和不可避免的杂质”。该文献所公开的钢种虽然可满足极低温度即-160℃使用环境要求，但其添加了7.5～12.0的Ni，导致生产成本高昂，应用受到限制。

日本专利《一种含Ni高韧性低温钢板及其制造方法》(专利号：JP7173534)，公开的钢材的组分及含量为：C：0.01～0.12，Si：0.10～0.30，Mn：0.1～1.0，P≤0.010，S≤0.005，Al：0.005～0.050，Ni：7.5～10.0，其余为Fe和不可避免的杂质。其存在的不足镍含量仍然较高，即在7.5～10.0％。

还有如中国专利专利申请号为201110331478.9的文献，公开了“一种高韧性-130℃低温钢及其制造方法”，所涉及钢具有下列成分及质量百分比为C≤0.12，Si：0.10～0.35，Mn：0.30～1.00，P≤0.015，S≤0.005，Ni：4.70～5.30，Al：0.005～0.10，此外还含有Nb≤0.040，V≤0.06，Cr≤0.25，Mo≤0.50，Zr≤0.050，RE≤0.020中的一种或一种以上，其余为Fe和不可避免的杂质。该文献中Ni为含量4.70～5.30％，相对前文提到的日本专利使用的Ni含量相对较低，但其适应温度只有-130℃，不能适用于更低温度环境下的压力容器的制作。

因此，需要一种较为廉价的钢材，用于制成可以在-120℃低温环境中使用的压力容器，以及该种钢材其制造方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，，本法明的目的在于提供一种低成本、高韧性的压力容器用的钢板，它能够适应-120℃低温使用环境，采用可行的生产工艺，适合大生产操作，获得良好的低温韧性、焊接性能的压力容器用钢。特别是对于已有钢种合金成本偏高的问题，这种钢材的合金成本较低。

为了达到上述目的，本发明提供了一种-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板，所述的钢板的组分及重量百分比含量为：C≤0.04，Si≤0.05，Mn：0.85～1.50，P≤0.005，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：2.00～3.00，Cu：0.35～0.50，Cr：0.55～1.00，N≤0.004，此外还含有Mo≤0.35，Nb≤0.05，Ti≤0.025，Ca≤0.005中的一种或者一种以上，余量为Fe及不可避免的夹杂。

另一种-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板，所述的钢板的组分及重量百分比含量为：C≤0.03，Si≤0.05，Mn：0.85～1.50，P≤0.005，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：2.00～3.00，Cu：0.35～0.50，Cr：0.55～1.00，Nb：0.02～0.05，Ti：0.008～0.025，N≤0.004，Ca：0.002～0.005，余量为Fe及不可避免的夹杂。

还一种-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板，所述的钢板的组分及重量百分比含量为：C：0.03～0.04，Si≤0.05，Mn：0.85～1.50，P≤0.005，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：2.00～3.00，Cu：0.35～0.50，Cr：0.55～1.00，N≤0.004，Mo：0.20～0.35，Ca：0.002～0.005，余量为Fe及不可避免的夹杂。

本发明选择的各种化学元素及其质量百分比的作用如下：

该钢最大难点是在降低成本(减少镍含量)的前提下要确保同时具有优异的低温韧性(-120℃)。因此，炼钢时要严格控制钢水的纯净度，防止P、S和其他杂质元素对该钢低温韧性的影响。Mn、Nb、Cu、Ti、Ni的设计成分保证了钢的强度、韧性和焊接性能，其中Ni合金主要用来提高钢的低温韧性，Ti合金可以细化钢板焊接热影响区组织，提高韧性水平，Cu、Mo可以提高钢板SR后的性能稳定性。总的说来，采用Ni、Ti、Cu、Cr、Mo及其他元素的复合微合金化上，要充分发挥各元素的特点。设置P≤0.005％，S≤0.003％，N≤0.004％，主要是考虑到这几个元素对该钢低温韧性影响较大，要严格限制其含量。

(1)合金元素对钢低温性能的影响

C是提高钢材强度最有效的元素，随着C含量的增加，钢中Fe3C增加，淬硬性也增加，钢的抗拉强度和屈服强度提高。但是，增加钢中C含量，钢的延伸率和冲击韧性下降，尤其是对低温韧性影响较大。因此，考虑到钢的低温韧性和焊接性能要求，采用低C设计将本发明钢的C含量应控制在0.04％以内。

Si与碳的亲和力很弱，在钢中不与碳化合，但能溶入铁素体，产生固溶强化作用，使得铁素体的强度和硬度提高，但塑性和韧性却有所下降。考虑到该钢主要是对钢板低温韧性要求较高，因此应选用低Si设计，本发明钢的Si含量控制在0.05％以内。

Mn是提高钢的屈服强度和抗拉强度的主要元素之一，在低碳钢种可添加适量的Mn来提高钢板强度，同时，Mn与Ni类似，都是奥氏体扩大元素，采用部分Mn代替Ni可以在钢低温性能下降不大的情况下，降低Ni元素的用量，成本较低，本发明设计的Mn含量在0.85％～1.50％之间。但Mn元素是一种易偏析的元素，当偏析区Mn、C含量达到一定比例时，在钢材生产和焊接过程中会产生马氏体相，该相会表现出很高的硬度，对钢板低温韧性和抗氢致开裂性能有较大影响。同时，Mn含量高时会造成钢板过热敏感性增大，在稍有过热的情况下，晶粒就会发生粗化，对低温韧性影响较大。因此，综合考虑将Mn含量限定在0.85％～1.50％范围内。

Al是钢中的主要脱氧元素，一定含量的Al还能细化钢板的晶粒，提高钢板的强度和韧性。但是当Al含量偏高时，易导致钢中夹杂增多，对钢的韧性不利，同时会降低钢的淬硬性和韧性，降低钢的抗氢致开裂性能。因此将本发明钢中Alt含量控制在0.015％～0.050％以内。

Ni能与铁以任何比例互熔，通过细化铁素体晶粒来改善钢的低温韧性，可以明显降低钢板的低温韧脆转变温度。从国内外同类钢种来看，Ni含量普遍都在5％左右，但Ni含量太高就会增加冶炼难度，大幅提高生产成本。因此，本发明钢将Ni含量设定在2.00％～3.00％。

Cu在钢中主要起沉淀强化作用，对钢在消应力热处理后的低温韧性有益，能提高此外还能提高钢材的抗疲劳裂纹扩展能力。综合考虑Cu对钢板综合力学性能和抗腐蚀性能的影响，将Cu含量控制在0.35～0.50％。

Cr是在抗硫化氢腐蚀钢中常用的元素，在热处理下后可以得到稳定的组织，能够提高钢抗氢脆能力和抗硫化氢应力腐蚀性能，并对钢板的低温韧性具有正面作用。因此，将Cr含量控制在0.55～1.00％。

Ti是一种强烈的碳化物和氮化物形成元素，形成的TiN、Ti(CN)等粒子非常稳定，能够在形核时有效的阻止晶粒长大，因此能够细化晶粒，提高钢板的强度和韧性。但是，Ti对强度贡献不及Nb明显，同时过多的Ti所形成的碳化物会降低钢板低温韧性。钢板在焊接时Ti的作用也比较明显，能够有效细化焊接热影响区组织。考虑钢板低温韧性要求和对焊接性能的影响，设计Ti的含量时控制在0.025％以内。

Mo是有效提高钢板回火稳定性的元素，能够提高钢板强度和抗氢致开裂性能。如果添加量过高，会导致钢板低温韧性下降，因此，本发明钢Mo含量控制在0.35％以内。

Nb是一种强碳化物形成元素，在钢中形成NbC、Nb(CN)等第二相质点，阻碍奥氏体晶粒的长大，细化晶粒，提高钢板的强度和低温韧性。Nb元素的作用温度要高于Ti和V，对钢板强度的贡献也大于Ti和V，其含量过高时易产生晶间裂纹。因此，综合考虑将本发明的Nb含量控制在0.05％以内。

Ca是钢进行Ca-Si处理时增加的元素，其含量不高时元素本身对钢板性能无明显影响，但经过Ca-Si处理后，钢中夹杂物相貌发生变化，尺寸降低，球化率提高，有利于钢的抗硫化氢腐蚀性能。但考虑到Ca-Si处理后钢中杂质元素增加，因此，加入量不宜过大，该钢将处理后Ca含量控制在0.005％以内。

(2)杂质元素和气体对钢低温性能的影响

低温压力容器钢要确保在低温环境中的使用。钢中的杂质元素和气体对钢板的低温韧性影响较大，因此要可能的降低。

P在钢中除了形成可引起钢红脆(热脆)和塑性降低的易熔共晶夹杂物外，还对氢原子重新组合过程起抑制作用，使得钢增氢效果增加，从而提高钢的脆性，降低低温韧性水平和抗氢致开裂性能。S含量过高则会使钢板具有各向异性且韧性降低，使得钢的稳定性急剧恶化。因此，对于该钢应将P控制在0.005％以内，S控制在0.003％以内。

生产前述的-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板的方法，包括如下步骤：

1)将脱硫后的钢液在转录顶底复合吹炼后，将钢液在LF加热炉中进行Ca-Si处理；控制钢液中的Ca在目标范围内；

2)将钢水在RH真空炉进行真空处理及成分微调，真空处理时间不小于20min，得到铸坯；

3)轧制前，先在铸坯表面涂防氧化涂层，然后将铸坯加热到温度1260～1300℃，加热速率为8～13min/cm；

4)进行第一阶段粗轧，控制本阶段的开轧温度，然后待温；

控制开轧温度为1200～1300℃。

5)待温至开轧温度不小于1100℃时，进行第二阶段粗轧，然后待温；

6)待温至开轧温度不大于940℃时，进行精轧，控制精轧的终轧温度为760～860℃，制得厚度70～140mm的钢板中间坯；

精轧道次为5～9次；

7)根据钢板厚度H的不同进行不同的热处理，最终获得所需的低镍钢板：

当钢板厚度在10≤H≤20毫米时，采用正火+回火的方式对钢板进行热处理，正火温度为850～950℃，正火时间为H+30分钟，回火温度为580～650℃，回火时间为H+50分钟；

当钢板的厚度在20＜H≤40毫米时，采用淬火+回火的方式对钢板进行热处理，淬火温度为840～890℃，淬火时间为H+30分钟，回火温度为580～650℃，回火时间为H+50分钟；

当钢板厚度在40＜H≤60毫米时，采用两次淬火+回火的方式对钢板进行热处理，第一次淬火温度为840～890℃，淬火时间为H+30分钟，第二次淬火温度为670～830℃，淬火时间为H+30分钟，回火温度为580～650℃，回火时间为H+50分钟；

8)待用。

上述生产步骤中，各项工艺处理的原因及优点如下：

(1)炼钢工艺

钢液冶炼时，在LF炉进行Ca-Si处理，通过对夹杂物进行变性，能够有效降低夹杂物尺寸，改变夹杂物的形状，有利于提高钢的低温冲击韧性及抗腐蚀性能。此后还通过在RH炉中较长时间(不低于20min)的真空处理，可较好的降低钢中杂质、气体含量，有利于钢的低温韧性的提高。

(2)轧钢工艺

该钢板的合金含量较高，需按合金钢工艺进行轧制。轧制前铸坯加热温度为1260～1300℃，加热速率为8～13min/cm，确保铸坯温度均匀钢。同时，由于Ni元素的存在，钢坯表面易产生氧化铁皮层，需在铸坯加热前涂抹防氧化涂层。

该钢坯在轧制时进行四阶段轧制，即粗轧一阶段→待温→粗轧二阶段→中间坯→待温→精轧。与常规低合金钢轧制工艺相比，主要是粗轧采取了两阶段轧制，一阶段大压下后待温，同时确保避开混晶温度区间，然后进行二阶段轧制，该轧制工艺对提高钢板韧性有较好效果。

粗轧时，根据成品钢板厚度，控制本阶段轧制结束时中间坯的厚度。精轧时，待温避开奥氏体部分再结晶区温度后，开始奥氏体未再结晶区控制轧制。精轧终轧后，形变位错将发生回复和多边形化，从而细化组织，提高钢板的低温韧性。

轧制时，要考虑钢的临界点温度，避免出现混晶现象。因此综合考虑，钢的粗轧一阶段开轧温度不小于1200℃，粗轧二阶段开轧温度不小于1100℃，精轧开轧温度不大于940℃，精轧轧终轧温度760℃～860℃，精轧道次设定在5～9次。

(3)加工、热处理工艺

由于该钢板要在-120℃的低温环境下长期使用，所以针对该钢板使用环境的特点，同时考虑不同的钢板厚度，设计热处理工艺为：正火+回火、淬火+回火和二次淬火+回火热处理。

当钢板厚度在10≤H≤20毫米时，正火+回火后，制得的钢板内的组织是一种较稳定的铁素体+珠光体组织。

当钢板的厚度在20＜H≤40毫米时，淬火+回火后，制得的钢板内的组织是一种较稳定的贝氏体+铁素体组织。

当钢板厚度在40＜H≤60毫米时，采用的二次淬火+回火后，制得的钢板内的组织会更加细化，大大提高厚钢板的低温韧性。正火和淬火温度分别设计为840～890℃，是为了让钢板充分奥氏体化，获得稳定的组织。二次淬火温度设计为670～830℃，是为了在加热时使原有的贝氏体细化，促进组织稳定性的增加，从而提高钢板的低温冲击韧性。回火温度设计为580～650℃，是为了让钢中合金元素Cu充分析出以及提高组织的稳定性，在提高厚钢板心部性能的同时大幅度提高钢板的低温冲击韧性，同时也可以根据不同回火温度调整钢板强度范围。

本发明提供了一种适用于-120℃低温环境下的压力容器用钢板，它具有如下优点：

该种钢材在成分设计上采用低碳、低硅并适当降低镍含量，添加Cu、Cr元素，同时添加一定量的Ti、Mo、Nb等，严格控制P、S、N含量，并进行Ca-Si处理；使得该钢在具有优良的低温韧性能同时具有较低的生产成本。生产过程中，利用正火+回火、淬火+回火和二次淬火+回火等热处理方法，得到稳定的贝氏体+铁素体组织，利用钢中Ni、Cu、Cr、Nb、Ti等微合金的复合强化作用保证了钢材获得足够的强度和韧性。

依据本发明所制得的钢板均符合下表1所要求的力学性能。

表1：钢的力学性能要求

本发明钢通过成分设计、夹杂物控制、轧制和热处理后，获得良好的强韧性、焊接性能，可用于制造石油化工、化肥等行业中有低温使用要求的压力容器设备。使用本发明可进一步降低镍系低温钢的生产成本，提高组织均匀性、减少钢板性能波动。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

本发明提供三种低镍钢板配方，均适用于加工成-120℃低温压力容器：

配方一为：钢板的组分及重量百分比含量为：C≤0.04，Si≤0.05，Mn：0.85～1.50，P≤0.005，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：2.00～3.00，Cu：0.35～0.50，Cr：0.55～1.00，N≤0.004，此外还含有Mo≤0.35，Nb≤0.05，Ti≤0.025，Ca≤0.005中的一种或者一种以上，余量为Fe及不可避免的夹杂。

配方二为：钢板的组分及重量百分比含量为：C≤0.03，Si≤0.05，Mn：0.85～1.50，P≤0.005，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：2.00～3.00，Cu：0.35～0.50，Cr：0.55～1.00，Nb：0.02～0.05，Ti：0.008～0.025，N≤0.004，Ca：0.002～0.005，余量为Fe及不可避免的夹杂。

配方三为：钢板的组分及重量百分比含量为：C：0.03～0.04，Si≤0.05，Mn：0.85～1.50，P≤0.005，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：2.00～3.00，Cu：0.35～0.50，Cr：0.55～1.00，N≤0.004，Mo：0.20～0.35，Ca：0.002～0.005，余量为Fe及不可避免的夹杂。

生产前述的任一一种-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板的方法，包括如下步骤：

1)将脱硫后的钢液在转录顶底复合吹炼后，将钢液在LF加热炉中进行Ca-Si处理；控制钢液中的Ca在目标范围内；

2)将钢水在RH真空炉进行真空处理及成分微调，真空处理时间不小于20min，得到铸坯；

3)轧制前，先在铸坯表面涂防氧化涂层，然后将铸坯加热到温度1260～1300℃，加热速率为8～13min/cm；

4)进行第一阶段粗轧，控制本阶段的开轧温度，然后待温；

控制开轧温度为1200～1300℃。

5)待温至开轧温度不小于1100℃时，进行第二阶段粗轧，然后待温；

6)待温至开轧温度不大于940℃时，进行精轧，控制精轧的终轧温度为760～860℃，制得厚度70～140mm的钢板中间坯，待温；

精轧道次为5～9次。

7)根据钢板中间坯的厚度不同，采取不同的热处理

记钢板的厚度为t毫米：

当钢板厚度在10≤H≤20毫米时，采用正火+回火的方式对钢板进行热处理，正火温度为850～950℃，正火时间为H+30分钟，回火温度为580～650℃，回火时间为H+50分钟；

当钢板的厚度在20＜H≤40毫米时，采用淬火+回火的方式对钢板进行热处理，淬火温度为840～890℃，淬火时间为H+30分钟，回火温度为580～650℃，回火时间为H+50分钟；

当钢板厚度在40＜H≤60毫米时，采用两次淬火+回火的方式对钢板进行热处理，第一次淬火温度为840～890℃，淬火时间为H+30分钟，第二次淬火温度为670～830℃，淬火时间为H+30分钟，回火温度为580～650℃，

回火时间为H+50分钟；

8)待用。

实施例

根据前述的配方及生产工艺，制得五个不同成分、不同规格的钢板，并同现有钢种做对比。

将现有的钢板做对照，分别列举五个不同的成分及重量百分比的钢种和二个不同的成分及重量百分比的对比钢种，如表2所示：本发明钢种与对比钢种化学成分(wt％)。

表2 本发明钢种与对比钢种化学成分(wt％)

由上表2可见，本发明制造的钢种，明显的含Ni量较低，生产成本较低，钢质纯净。

和上述同样的五个不同的成分及重量百分比的钢种和二个不同的成分及重量百分比的对比钢种，二者的主要工艺过程如下表3所示：表3本发明的钢种与对比钢种的主要工艺过程。

表3 本发明的钢种与对比钢种的主要工艺过程

有由上表3可见，本发明在生产过程中，需要二阶段粗轧，对轧制工艺要求较高，轧制温度和现有生产工艺有区别。

和上述同样的五个不同的成分及重量百分比的钢种和二个不同的成分及重量百分比的对比钢种，二者的热处理工艺过程如下表4所示：表4本发明的钢种与对比钢种的热处理工艺过程。

表4本发明的钢种与对比钢种的热处理工艺过程

由上述表4可见，本发明在生产过程中，还需要淬火、保温后二次淬火等工艺；比现有的生产工艺复杂。

和上述同样的五个不同的成分及重量百分比的钢种和二个不同的成分及重量百分比的对比钢种，二者的力学检验结果如下表5所示：表5本发明的钢种与对比钢种的力学检验结果。所有检测中，所有试样均为横向取样。

表5 本发明的钢种与对比钢种的力学检验结果

由上述表5可见，本发明制取的钢种，采用不同配方，经过不同工艺处理，其产品钢板的力学性能和现有的钢板相比：

屈服强度(ReL：MPa)比现有钢板好或者基本持平；

抗拉强度(Rm：MPa)比现有钢板好或者基本持平；

剪切断面率(FA：％)比现有钢板好或者基本持平；

-120℃下的冲击吸收能量(J)均值明显远远大于现有钢板。

从上述表2～5可以看出，本发明的钢种强度高，低温冲击性能特别好，且Ni含量较低，生产成本较低，钢质纯净，可用于制造-120℃低温环境下使用的低温压力容器设备。

其它未经详细说明的部分均为现有技术。

Claims (6)

1.一种-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板，其特征在于：所述的钢板的组分及重量百分比含量为：C≤0.04，Si≤0.05，Mn：0.85～1.50，P≤0.005，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：2.00～3.00，Cu：0.35～0.50，Cr：0.55～1.00，N≤0.004；此外还含有Mo≤0.35、Nb≤0.05、Ti≤0.025、Ca≤0.005中的一种或者一种以上，余量为Fe及不可避免的夹杂。

2.根据权利要求1所述的一种-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板，其特征在于：所述的钢板的组分及重量百分比含量为：C≤0.03，Si≤0.05，Mn：0.85～1.50，P≤0.005，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：2.00～3.00，Cu：0.35～0.50，Cr：0.55～1.00，Nb：0.02～0.05，Ti：0.008～0.025，N≤0.004，Ca：0.002～0.005，余量为Fe及不可避免的夹杂。

3.根据权利要求1所述的一种-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板，其特征在于：所述的钢板的组分及重量百分比含量为：C：0.03～0.04，Si≤0.05，Mn：0.85～1.50，P≤0.005，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：2.00～3.00，Cu：0.35～0.50，Cr：0.55～1.00，N≤0.004，Mo：0.20～0.35，Ca：0.002～0.005，余量为Fe及不可避免的夹杂。

4.一种权利要求1或2或3所述的-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)将脱硫后的钢液在转录顶底复合吹炼后，将钢液在LF加热炉中进行Ca-Si处理；控制钢液中的Ca在目标范围内；

2)将钢水在RH真空炉进行真空处理及成分微调，真空处理时间不小于20min，得到铸坯；

3)轧制前，先在铸坯表面涂防氧化涂层，然后将铸坯加热到温度1260～1300℃，加热速率为8～13min/cm；

4)进行第一阶段粗轧，控制本阶段的开轧温度不小于1200℃，然后待温；

5)待温至开轧温度不小于1100℃时，进行第二阶段粗轧，然后待温；

6)待温至开轧温度不大于940℃时，进行精轧，控制精轧的终轧温度为760～860℃，制得厚度70～140mm的钢板中间坯；

7)根据钢板厚度H的不同进行不同的热处理，最终获得所需的低镍钢板：

当钢板厚度在10≤H≤20毫米时，采用正火+回火的方式对钢板进行热处理，正火温度为850～950℃，正火时间为H+30分钟，回火温度为580～650℃，回火时间为H+50分钟；

当钢板的厚度在20＜H≤40毫米时，采用淬火+回火的方式对钢板进行热处理，淬火温度为840～890℃，淬火时间为H+30分钟，回火温度为580～650℃，回火时间为H+50分钟；

当钢板厚度在40＜H≤60毫米时，采用两次淬火+回火的方式对钢板进行热处理，第一次淬火温度为840～890℃，淬火时间为H+30分钟，第二次淬火温度为670～830℃，淬火时间为H+30分钟，回火温度为580～650℃，回火时间为H+50分钟；

8)待用。

5.根据权利要求4所述-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板的生产方法，其特征在于：所述步骤4)中，控制开轧温度为1200～1300℃。

6.根据权利要求4所述-120℃低温条件下压力容器用低镍钢板的生产方法，其特征在于：所述步骤6)中，精轧道次为5～9次。