CN109280848A - 一种低镍型液化天然气储罐用钢板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种低镍型液化天然气储罐用钢板及其制备方法，所述钢板化学成分的质量百分数为：C：0.03～0.07％，Si：0.02～0.12％，Mn：0.40～1.03％，Ni：5.02～6.63％，P≤0.006％，S≤0.004％，Cr：0.25～0.64％，Mo≤0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质。制备方法，包括控制轧制+超快冷+亚温淬火+回火(TMCP‑UFC‑LT)工艺，步骤：选配原料熔炼，浇铸成铸锭；将铸锭加热，保温后进行两阶段控制轧制；然后进行超快冷(UFC)处理和亚温淬火(L)处理；最后，进行回火(T)处理，得到低镍型液化天然气储罐用钢板。

Description

一种低镍型液化天然气储罐用钢板及其制备方法
技术领域
本发明属于合金钢制造领域，具体涉及一种低镍型液化天然气储罐用钢板及其制备方法。
背景技术
清洁能源是当今社会可持续发展的保障。至“十三五”末，我国仅海上进口天然气量即可达700亿m3/年，为此计划新建200余座特大型液化天然气储罐、约60艘运输船，液化天然气储罐用钢需求量高达约60万吨。长期以来，液化天然气储罐用钢板以9％Ni钢为主，其Ni含量为8.5～10％，屈服强度≥590MPa，抗拉强度为680～820MPa，-196℃横向冲击功≥80J，性能完全满足大型陆基液化天然气储罐的建造要求。然而，近年来Ni的价格不断上涨，造成液化天然气储罐的建造成本居高不下，同时我国Ni资源储量稀少，长此以往会造成严重的Ni资源短缺，因此有必要开发低镍型液化天然气储罐用钢板来替代9％Ni钢，从而节约贵重合金Ni的使用量。
专利CN104674110公开了一种压力容器用低温钢板及其生产方法，其在成分设计时添加6.8～8.0％的Ni和0.01～0.09％的Nb，成本仍较高；专利CN105543694公开了一种液化天然气储罐用7Ni钢板的制备方法，其成分设计中添加6.8～7.3％的Ni，成本仍较高；专利CN104278210公开了一种超低温压力容器用高镍钢及其制造方法，其成分设计中添加7.00～7.50％的Ni，成本仍较高，同时制备方法采用QLT工艺，热处理流程长，不利于节能降耗。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种低镍型液化天然气储罐用钢板及其制备方法。采用控制轧制+超快冷+亚温淬火+回火(TMCP-UFC-LT)工艺制备低镍型液化天然气储罐用钢板。
本发明的一种低镍型液化天然气储罐用钢板，其化学成分按质量百分数为：C：0.03～0.07％，Si：0.02～0.12％，Mn：0.40～1.03％，Ni：5.02～6.63％，P≤0.006％，S≤0.004％，Cr：0.25～0.64％，Mo≤0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述低镍型液化天然气储罐用钢板的组织以回火马氏体+临界铁素体为基体，基体中分布着6.5～13.0％的逆转奥氏体。
所述低镍型液化天然气储罐用钢板的厚度为12～20mm，抗拉强度为701～758MPa，屈服强度为602～673MPa，断后伸长率为24.0～29.9％，-196℃横向冲击功为203～238J。
一种低镍型液化天然气储罐用钢板的制备方法，包括控制轧制+超快冷+亚温淬火+回火(TMCP-UFC-LT)工艺，步骤如下：
(1)采用真空感应炉熔炼，浇铸成铸锭，按质量百分比计其成分为：C：0.03～0.07％，Si：0.02～0.12％，Mn：0.40～1.03％，Ni：5.02～6.63％，P≤0.006％，S≤0.004％，Cr：0.25～0.64％，Mo≤0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)将铸锭加热至1100～1200℃，保温1～2h后进行两阶段控制轧制；
(3)在奥氏体再结晶区进行3～4道次粗轧，开轧温度为1045～1135℃，总累积压下率为53.8～63.8％，得到中间坯；
(4)在奥氏体未再结晶区进行4～5道次精轧，开轧温度为790～860℃，总累积压下率为66.7～74.5％，终轧温度为750～820℃，得到厚度为12～20mm的热轧板；
(5)超快冷(UFC)处理：轧后采用超快冷技术以29～57℃/s的冷速将热轧板在线淬火至200℃以下，得到在线淬火态钢板；
(6)亚温淬火(L)处理：将在线淬火态钢板加热至630～730℃，保温25～100min后淬火至200℃以下，得到亚温淬火态钢板；
(7)回火(T)处理：将亚温淬火态钢板加热至520～630℃回火，回火时间为40～120min，出炉后水冷或空冷至室温，得到厚度为12～20mm的低镍型液化天然气储罐用钢板。
所述的低镍型液化天然气储罐用钢板的制备方法，其中：
所述步骤(1)和(2)中，所述铸锭的厚度为130mm。
所述步骤(3)中，所述粗轧的单道次压下率为19.2～25.3％。
所述步骤(3)中，所述中间坯的厚度为47～60mm。
所述步骤(4)中，所述精轧的单道次压下率为17.6～27.7％。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
(1)成分中Ni含量仅为5.02～6.63％，另外添加了少量Cr、Mo元素，进一步降低合金成本；
(2)通过TMCP-UFC-LT工艺提高逆转奥氏体含量，-196℃冲击韧性得到改善，同时细化组织，获得较高的强度；
(3)与QLT工艺相比，TMCP-UFC-LT工艺的生产效率提高50％；
(4)制备的低镍型液化天然气储罐用钢板的抗拉强度为701～758MPa，屈服强度为602～673MPa，断后伸长率为24.0～29.9％，-196℃横向冲击功为203～238J，达到9％Ni钢水平。
附图说明
图1本发明实施例1制备的低镍型液化天然气储罐用钢板的组织照片；
图2本发明实施例1制备的低镍型液化天然气储罐用钢板的拉伸曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于以下实施例。
实施例1
本实施例的一种低镍型液化天然气储罐用钢板，其化学成分按质量百分数为：C：0.06％，Si：0.07％，Mn：0.65％，Ni：5.78％，P：0.005％，S：0.003％，Cr：0.52％，Mo：0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种低镍型液化天然气储罐用钢板的制备方法，包括如下工艺步骤：
(1)采用真空感应炉熔炼，浇铸成厚度为130mm的铸锭，按质量百分比计其成分为：C：0.06％，Si：0.07％，Mn：0.65％，Ni：5.78％，P：0.005％，S：0.003％，Cr：0.52％，Mo：0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)将铸锭加热至1150℃，保温2h后进行两阶段控制轧制；
(3)在奥氏体再结晶区进行4道次粗轧，开轧温度为1100℃，压下道次分配为130mm→105mm→83mm→62mm→47mm，总累积压下率为63.8％，得到厚度为47mm的中间坯；
(4)在奥氏体未再结晶区进行4道次精轧，开轧温度为800℃，压下道次分配为47mm→34mm→25mm→19mm→15mm，总累积压下率为68.1％，终轧温度为760℃，得到厚度为15mm的热轧板；
(5)超快冷(UFC)处理：轧后采用超快冷技术以45℃/s的冷速将热轧板在线淬火至200℃以下，得到在线淬火态钢板；
(6)亚温淬火(L)处理：将在线淬火态钢板加热至700℃，保温50min后淬火至200℃以下，得到亚温淬火态钢板；
(7)回火(T)处理：将亚温淬火态钢板加热至570℃回火，回火时间为75min，出炉后水冷至室温，得到厚度为15mm的低镍型液化天然气储罐用钢板。
厚度为15mm的低镍型液化天然气储罐用钢板组织以回火马氏体+临界铁素体为基体，基体中分布着9.5％的逆转奥氏体；抗拉强度为730MPa，屈服强度为670MPa，断后伸长率为26.8％，-196℃横向冲击功为238J。实施例1制备的低镍型液化天然气储罐用钢板的组织照片如图1所示；实施例1制备的低镍型液化天然气储罐用钢板的拉伸曲线如图2所示。
实施例2
本实施例的一种低镍型液化天然气储罐用钢板，其化学成分按质量百分数为：C：0.05％，Si：0.06％，Mn：0.76％，Ni：6.28％，P：0.005％，S：0.004％，Cr：0.40％，Mo：0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种低镍型液化天然气储罐用钢板的制备方法，包括如下工艺步骤：
(1)采用真空感应炉熔炼，浇铸成厚度为130mm的铸锭，按质量百分比计其成分为：C：0.05％，Si：0.06％，Mn：0.76％，Ni：6.28％，P：0.005％，S：0.004％，Cr：0.40％，Mo：0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)将铸锭加热至1150℃，保温1.5h后进行两阶段控制轧制；
(3)在奥氏体再结晶区进行4道次粗轧，开轧温度为1085℃，压下道次分配为130mm→105mm→84mm→64mm→50mm，总累积压下率为61.5％，得到厚度为50mm的中间坯；
(4)在奥氏体未再结晶区进行5道次精轧，开轧温度为800℃，压下道次分配为50mm→37mm→28mm→22mm→17mm→14mm，总累积压下率为72.0％，终轧温度为760℃，得到厚度为14mm的热轧板；
(5)超快冷(UFC)处理：轧后采用超快冷技术以49℃/s的冷速将热轧板在线淬火至200℃以下，得到在线淬火态钢板；
(6)亚温淬火(L)处理：将在线淬火态钢板加热至730℃，保温25min后淬火至200℃以下，得到亚温淬火态钢板；
(7)回火(T)处理：将亚温淬火态钢板加热至630℃回火，回火时间为40min，出炉后空冷至室温，得到厚度为14mm的低镍型液化天然气储罐用钢板。
厚度为14mm的低镍型液化天然气储罐用钢板组织以回火马氏体+临界铁素体为基体，基体中分布着13.0％的逆转奥氏体；抗拉强度为758MPa，屈服强度为602MPa，断后伸长率为29.9％，-196℃横向冲击功为210J。
实施例3
本实施例的一种低镍型液化天然气储罐用钢板，其化学成分按质量百分数为：C：0.03％，Si：0.02％，Mn：1.03％，Ni：5.02％，P：0.004％，S：0.003％，Cr：0.64％，Mo：0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种低镍型液化天然气储罐用钢板的制备方法，包括如下工艺步骤：
(1)采用真空感应炉熔炼，浇铸成厚度为130mm的铸锭，按质量百分比计其成分为：C：0.03％，Si：0.02％，Mn：1.03％，Ni：5.02％，P：0.004％，S：0.003％，Cr：0.64％，Mo：0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)将铸锭加热至1100℃，保温2h后进行两阶段控制轧制；
(3)在奥氏体再结晶区进行4道次粗轧，开轧温度为1045℃，压下道次分配为130mm→105mm→83mm→62mm→47mm，总累积压下率为63.8％，得到厚度为47mm的中间坯；
(4)在奥氏体未再结晶区进行5道次精轧，开轧温度为790℃，压下道次分配为47mm→34mm→25mm→19mm→15mm→12mm，总累积压下率为74.5％，终轧温度为750℃，得到厚度为12mm的热轧板；
(5)超快冷(UFC)处理：轧后采用超快冷技术以57℃/s的冷速将热轧板在线淬火至200℃以下，得到在线淬火态钢板；
(6)亚温淬火(L)处理：将在线淬火态钢板加热至700℃，保温60min后淬火至200℃以下，得到亚温淬火态钢板；
(7)回火(T)处理：将亚温淬火态钢板加热至590℃回火，回火时间为60min，出炉后空冷至室温，得到厚度为12mm的低镍型液化天然气储罐用钢板。
厚度为12mm的低镍型液化天然气储罐用钢板组织以回火马氏体+临界铁素体为基体，基体中分布着6.5％的逆转奥氏体；抗拉强度为701MPa，屈服强度为615MPa，断后伸长率为26.3％，-196℃横向冲击功为203J。
实施例4
本实施例的一种低镍型液化天然气储罐用钢板，其化学成分按质量百分数为：C：0.07％，Si：0.12％，Mn：0.40％，Ni：6.63％，P：0.006％，S：0.004％，Cr：0.25％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种低镍型液化天然气储罐用钢板的制备方法，包括如下工艺步骤：
(1)采用真空感应炉熔炼，浇铸成厚度为130mm的铸锭，按质量百分比计其成分为：C：0.07％，Si：0.12％，Mn：0.40％，Ni：6.63％，P：0.006％，S：0.004％，Cr：0.25％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)将铸锭加热至1200℃，保温1h后进行两阶段控制轧制；
(3)在奥氏体再结晶区进行3道次粗轧，开轧温度为1135℃，压下道次分配为130mm→105mm→80mm→60mm，总累积压下率为53.8％，得到厚度为60mm的中间坯；
(4)在奥氏体未再结晶区进行4道次精轧，开轧温度为860℃，压下道次分配为60mm→44mm→32mm→25mm→20mm，总累积压下率为66.7％，终轧温度为820℃，得到厚度为20mm的热轧板；
(5)超快冷(UFC)处理：轧后采用超快冷技术以29℃/s的冷速将热轧板在线淬火至200℃以下，得到在线淬火态钢板；
(6)亚温淬火(L)处理：将在线淬火态钢板加热至630℃，保温100min后淬火至200℃以下，得到亚温淬火态钢板；
(7)回火(T)处理：将亚温淬火态钢板加热至520℃回火，回火时间为120min，出炉后水冷至室温，得到厚度为20mm的低镍型液化天然气储罐用钢板。
厚度为20mm的低镍型液化天然气储罐用钢板组织以回火马氏体+临界铁素体为基体，基体中分布着7.2％的逆转奥氏体；抗拉强度为740MPa，屈服强度为673MPa，断后伸长率为24.0％，-196℃横向冲击功为211J。

Claims (8)

1.一种低镍型液化天然气储罐用钢板，其特征在于，化学成分按质量百分数为：C：0.03～0.07％，Si：0.02～0.12％，Mn：0.40～1.03％，Ni：5.02～6.63％，P≤0.006％，S≤0.004％，Cr：0.25～0.64％，Mo≤0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低镍型液化天然气储罐用钢板，其特征在于，所述低镍型液化天然气储罐用钢板的组织以回火马氏体+临界铁素体为基体，基体中分布着6.5～13.0％的逆转奥氏体。
3.根据权利要求1所述的低镍型液化天然气储罐用钢板，其特征在于，所述低镍型液化天然气储罐用钢板的厚度为12～20mm，抗拉强度为701～758MPa，屈服强度为602～673MPa，断后伸长率为24.0～29.9％，-196℃横向冲击功为203～238J。
4.权利要求1所述的低镍型液化天然气储罐用钢板的制备方法，其特征在于，所述方法包括控制轧制+超快冷+亚温淬火+回火(TMCP-UFC-LT)工艺，步骤如下：
(1)采用真空感应炉熔炼，浇铸成铸锭，按质量百分比计其成分为：C：0.03～0.07％，Si：0.02～0.12％，Mn：0.40～1.03％，Ni：5.02～6.63％，P≤0.006％，S≤0.004％，Cr：0.25～0.64％，Mo≤0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)将铸锭加热至1100～1200℃，保温1～2h后进行两阶段控制轧制；
(3)在奥氏体再结晶区进行3～4道次粗轧，开轧温度为1045～1135℃，总累积压下率为53.8～63.8％，得到中间坯；
(4)在奥氏体未再结晶区进行4～5道次精轧，开轧温度为790～860℃，总累积压下率为66.7～74.5％，终轧温度为750～820℃，得到厚度为12～20mm的热轧板；
(5)超快冷(UFC)处理：轧后采用超快冷技术以29～57℃/s的冷速将热轧板在线淬火至200℃以下，得到在线淬火态钢板；
(6)亚温淬火(L)处理：将在线淬火态钢板加热至630～730℃，保温25～100min后淬火至200℃以下，得到亚温淬火态钢板；
(7)回火(T)处理：将亚温淬火态钢板加热至520～630℃回火，回火时间为40～120min，出炉后水冷或空冷至室温，得到厚度为12～20mm的低镍型液化天然气储罐用钢板。
5.根据权利要求4所述的低镍型液化天然气储罐用钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)中，所述铸锭的厚度为130mm。
6.根据权利要求4所述的低镍型液化天然气储罐用钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述粗轧的单道次压下率为19.2～25.3％。
7.根据权利要求4所述的低镍型液化天然气储罐用钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述中间坯的厚度为47～60mm。
8.根据权利要求4所述的低镍型液化天然气储罐用钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述精轧的单道次压下率为17.6～27.7％。
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