CN108672515A - 一种lng储罐用高锰中厚板的轧制方法 - Google Patents

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Abstract

一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，属于钢铁材料技术领域，步骤：1)高锰钢铸锭直接锻造开坯成钢坯或高锰钢经熔炼、浇注成薄铸锭；2)钢坯或薄铸锭加热保温；3)采用窄坯宽展轧制法或薄铸坯直接轧制法将钢坯或薄铸锭轧制成热轧钢材；4)冷却后得到LNG储罐用高锰中厚板；本发明可用较薄的坯料生产LNG储罐用高锰中厚板，有利于降低导热系数高锰奥氏体钢的连铸生产难度；制备出的高锰中厚板，其纵向和横向超低温冲击韧性的差异性较小，改善LNG储罐用高锰中厚板超低温冲击韧性各向异性，大大缩短了工艺流程。

Description

一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法
技术领域
本发明属于钢铁材料技术领域，具体涉及了一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法。
背景技术
随着我国能源消耗量的激增，过度依赖煤炭造成了严重空气污染，大规模使用清洁能源天然气已成为必然发展趋势。2001-2015年，我国天然气年增长15.9％；至2020年，表观消费量将达4100亿m3，其中需进口1400亿m3，海上进口液化天然气(LNG)占进口量的50％，将达700亿m3，基于此，我国计划建设超过200个特大型LNG储罐、约60艘海上运输船，LNG储运设施的总投资近万亿人民币，其中储运设施关键材料超低温钢的用量将高达60万吨。
在新型超低温材料的开发中，高Mn奥氏体钢由于其价格、低热膨胀系数和低周疲劳性能的显著优势而备受关注。高Mn奥氏体钢采用Mn和C稳定奥氏体相，在室温条件下获得单相奥氏体组织，而奥氏体钢一般不存在韧脆转变现象，因此高Mn奥氏体钢具备超低温(-196℃)应用的先天优势。
但高锰奥氏体钢为单相奥氏体组织，在整个热加工过程中无相变，往往导致严重的性能各向异性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，解决了LNG储罐用高锰奥氏体钢超低温冲击韧性存在的各向异性问题。
一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，通过以下技术方案实现，具体步骤如下：
步骤1，进行(a)或(b)：
(a)高锰奥氏体钢铸锭进行锻造开坯，得到钢坯；
(b)将高锰奥氏体钢冶炼，获得的钢水直接浇注到方形铸模中，获得薄铸锭；
步骤2，加热：
将钢坯或薄铸锭加热至1200℃，保温2h；
步骤3，轧制：
如果热处理在(a)条件下进行，则进行如下操作：采用窄坯宽展轧制法，将加热后的钢坯进行多道次全横轧或横纵交替轧制，开轧温度为100～1165℃，终轧温度为1000～1050℃；横轧总压下率为60～85％，得到热轧钢材；
如果热处理在(b)条件下进行，则进行如下操作：采用薄铸坯直接轧制法，将加热后的铸锭进行多道次全纵轧轧制，开轧温度1118～1150℃，终轧温度923～1016℃，得到热轧钢材；
步骤4，冷却：
轧后采用超快速冷却将热轧钢材冷却至室温，得到LNG储罐用高锰中厚板。
上述一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，其中：
所述步骤1(a)中，锻造温度为1070℃。
所述步骤1(b)中，在1650℃进行冶炼。
所述步骤1(b)中，为了避免铸锭直径过大，必须进行锻造或轧制开坯，从而实现薄铸锭的直接轧制。
所述步骤1(b)中，薄铸锭的厚度为70mm。
所述步骤3(a)中，经4～6道次轧制，单道次压下率为25～30.4％。
所述步骤3(b)中，经4～7道次轧制，单道次压下率为14～30％。
所述步骤3中，热轧钢材的厚度为12～20mm。
本发明制备的LNG储罐用高锰中厚板的在-196℃下的纵向冲击吸收功为126.51±4.17～166.91±7.48J，横向冲击吸收功为58.99±2.43～144.4±2.5J。
上述一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，与现有技术相比，有益效果为：
1.本发明制备方法选择步骤1(a)时：采用一定的横轧变形道次，增加横向的金属流动，改善横向的超低温冲击韧性；轧窄坯转钢轧制具有可操作性，易于实现；
2.本发明制备方法本发明选择步骤1(b)时：可直接用一定厚度的铸坯进行轧制，省去锻造或轧制开坯工序；采用薄铸坯轧制，轧制过程为全纵轧，轧制过程中不需要转钢，可降低总轧制道次数，提高轧制生产效率；
3.本发明制备的高锰中厚板，其纵向和横向超低温冲击韧性的差异性较小，改善LNG储罐用高锰中厚板超低温冲击韧性各向异性，大大缩短了工艺流程；
4.本发明可用较薄的坯料生产LNG储罐用高锰中厚板，有利于降低导热系数高锰奥氏体钢的连铸生产难度。
附图说明
图1本发明实施例2制备的LNG储罐用高锰中厚板热轧态光学显微组织。
具体实施方式
对比例
高锰奥氏体钢的化学成分按重量百分比为：C：0.45％，Si：0.02％，Mn：27.3％，P：0.005％，S：0.0044％，Cr：3.9％，Cu：0.52％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，通过以下技术方案实现，具体步骤如下：
步骤1，锻造：
高锰奥氏体钢铸锭进行锻造开坯，锻造温度为1070℃，得到钢坯；
步骤2，加热：
将钢坯或铸锭加热至1200℃，保温2h；
步骤3，轧制：
采用窄坯宽展轧制法，将加热后的钢坯进行6道次全纵扎，开轧温度(Tin)、单道次压下率(R)如表1所示，得到热轧钢材，热轧钢材厚度如表2所示；
步骤4，冷却：
轧后采用超快速冷却将热轧钢材冷却至室温，得到样1的LNG储罐用高锰中厚板。
实施例1
高锰奥氏体钢的化学成分按重量百分比为：C：0.45％，Si：0.02％，Mn：27.3％，P：0.005％，S：0.0044％，Cr：3.9％，Cu：0.52％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，通过以下技术方案实现，具体步骤如下：
步骤1，锻造：
高锰奥氏体钢铸锭进行锻造开坯，锻造温度为1070℃，得到钢坯；
步骤2，加热：
将钢坯或铸锭加热至1200℃，保温2h；
步骤3，轧制：
采用窄坯宽展轧制法，将加热后的样2和样3的钢坯进行6道次全横轧或横纵交替轧制，开轧温度(Tin)、单道次压下率(R)如表1所示，得到热轧钢材，热轧钢材厚度如表2所示；
步骤4，冷却：
轧后采用超快速冷却将热轧钢材冷却至室温，分别得到样2和样3的LNG储罐用高锰中厚板。
表1轧制过程工艺参数
表2热轧钢材横轧总压下率及厚度
试样 样1(对比例) 样2 样3
横轧总压下率，％ 0 60 85
热轧钢材厚度，mm 12 12 12
本实施例制备的LNG储罐用高锰中厚板的在-196℃下的冲击吸收功如表3所示。
表3-196℃下冲击吸收功
试样 纵向冲击吸收功，J 45o方向冲击吸收功，J 横向冲击吸收功，J
样1 131.17±5.08 111.71±3.79 58.99±2.43
样2 132.84±5.74 107.39±4.82 72.01±3.94
样3 126.51±4.17 103.48±4.52 92.82±1.37
实施例2
本实施例高锰奥氏体钢的化学成分按重量百分比为：C：0.48％，Si：0.18％，Mn：23.9％，P：0.0070％，S：0.0054％，Cr：3.9％，Cu：0.49％，V：0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，通过以下技术方案实现，具体步骤如下：
步骤1：
高锰奥氏体钢在1650℃冶炼，获得的钢水直接浇注到方形铸模中，获得厚度为70mm的薄铸锭；
步骤2，加热：
将钢坯或铸锭加热至1200℃，保温2h；
步骤3，轧制：
采用薄铸坯直接轧制法，加热后的铸锭经4道次全纵轧轧制，开轧温度(Tin)、单道次压下率(R)如表4所示，得到厚度为20mm的热轧钢材；
步骤4，冷却：
轧后采用超快速冷却将热轧钢材冷却至室温，LNG储罐用高锰中厚板。
表4轧制过程工艺参数
本实施例制备的LNG储罐用高锰中厚板的在-196℃下的纵向冲击吸收功为166.91±7.48J，横向冲击吸收功为143.08±5.06J；热轧态光学显微组织如图1所示。
实施例3
高锰奥氏体钢的化学成分按重量百分比为：C：0.58％，Si：0.51％，Mn：23.6％，P：0.0080％，S：0.0060％，V：0.25％，Al：1.9％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，通过以下技术方案实现，具体步骤如下：
步骤1：
高锰奥氏体钢在1650℃冶炼，获得的钢水直接浇注到方形铸模中，获得厚度为70mm的薄铸锭；
步骤2，加热：
将钢坯或铸锭加热至1200℃，保温2h；
步骤3，轧制：
采用薄铸坯直接轧制法，加热后的铸锭经7道次全纵轧轧制，开轧温度(Tin)、单道次压下率(R)如表5所示，得到的热轧钢材，热轧钢材厚度如表6所示；
步骤4，冷却：
轧后采用超快速冷却将热轧钢材冷却至室温，得到样5、样6、样7的LNG储罐用高锰中厚板。
表5轧制过程工艺参数
表6热轧钢材厚度
本实施例制备的LNG储罐用高锰中厚板的在-196℃下的冲击吸收功如表7所示。
表7 -196℃下冲击吸收功
试样 纵向冲击吸收功，J 横向冲击吸收功，J
样5 164.12±7.37 144.40±2.50
样6 155.42±5.43 137.00±2.41
样7 149.65±4.34 128.53±2.83

Claims (6)

1.一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，进行(a)或(b)：
(a)高锰奥氏体钢铸锭进行锻造开坯，得到钢坯；
(b)将高锰奥氏体钢冶炼，获得的钢水直接浇注到方形铸模中，获得薄铸锭；
步骤2，加热：
将钢坯或铸锭加热至1200℃，保温2h；
步骤3，轧制：
如果热处理在(a)条件下进行，则进行如下操作：采用窄坯宽展轧制法，将加热后的钢坯进行多道次全横轧或横纵交替轧制，开轧温度为100～1165℃，终轧温度为1000～1050℃；横轧总压下率为60～85％，得到热轧钢材；
如果热处理在(b)条件下进行，则进行如下操作：采用薄铸坯直接轧制法，将加热后的铸锭进行多道次全纵轧轧制，开轧温度1118～1150℃，终轧温度923～1016℃，得到热轧钢材；
步骤4，冷却：
轧后采用超快速冷却将热轧钢材冷却至室温，得到LNG储罐用高锰中厚板。
2.根据权利要求1所述的一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，其特征在于，所述步骤1(b)中，薄铸锭的厚度为70mm。
3.根据权利要求1所述的一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，其特征在于，所述步骤3(a)中，经4～6道次轧制，单道次压下率为25～30.4％。
4.根据权利要求1所述的一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，其特征在于，所述步骤3(b)中，经4～7道次轧制，单道次压下率为14～30％。
5.根据权利要求1所述的一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，其特征在于，所述步骤3中，热轧钢材的厚度为12～20mm。
6.根据权利要求1所述的一种LNG储罐用高锰中厚板的轧制方法，其特征在于，所述方法制备的LNG储罐用高锰中厚板的在-196℃下的纵向冲击吸收功为126.51±4.17～166.91±7.48J，横向冲击吸收功为58.99±2.43～144.4±2.5J。
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