CN109423579A - 超低成本、抗sr脆化的低温镍钢板及其制造方法 - Google Patents

超低成本、抗sr脆化的低温镍钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板及其制造方法，其成分重量百分比为：C：0.040～0.070％，Si≤0.15％，Mn：0.90～1.20％，P≤0.012％，S≤0.0020％，Cu：0.10～0.35％，Ni：1.00～1.50％，Mo：0.05～0.30％，Als：0.040～0.070％，Ti：0.007～0.014％，Nb：0.008～0.025％，N≤0.0040％，Ca：0.0010～0.0035％，其余为Fe和不可避免的杂质。该钢板在焊后热处理条件下，其屈服强度≥420MPa、抗拉强度≥530MPa、‑110℃低温冲击功单值Akv≥47J、Z向性能≥35％，并可较大热输入焊接；其特别适宜于用做制造大型LPG低温储罐、船用LPG低温储罐、冰海及极地区域大型钢结构，并且能够实现超低成本稳定批量工业化生产。

Description

超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及高强度低碳低合金钢，特别涉及一种超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板及其制造方法，该钢板在焊后热处理条件下，其屈服强度≥420MPa、抗拉强度≥530MPa、-110℃低温冲击功单值Akv≥47J、Z向性能≥35％，并可大热输入焊接；主要用于LPG低温储罐、船用低温储罐、极地区域钢结构的制造。
背景技术
众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、船舶制造、桥梁结构、锅炉容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态。随着科技不断地向前发展，人们对钢的强韧性、焊接性及抗加工劣化性提出了更高的要求，即在维持较低制造成本的同时大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量而节约成本，减轻钢构件自身重量、稳定性和安全性。
目前世界范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，通过合金组合设计、革新控轧/TMCP技术及后续热处理工艺获得更好的显微组织匹配，从而使钢板得到更优良的低温韧性、强塑韧性匹配与焊接性，抗SR软化脆化特性。
现有技术制造-101℃低温横向冲击韧性(单个值)≥47J的厚钢板时，一般要在钢中添加较多数量的贵重合金元素镍，镍含量一般控制在3.5％左右，以确保母材钢板具有优异的低温韧性；但是低合金钢板经过焊后热处理(即SR处理)，钢板超低温冲击韧性发生较为严重的劣化，表现为低温冲击功数值一般均低于50J(【ISI】，P101～P106，1971；ActaMeta.，Vol.13，P591，1965；J.I.S.I，Vol.207，P984，1969；ISI，P54～P59，1971)，严重危及低温LPG储罐、极地区域钢结构在服役过程中的安全可靠性，埋下重大事故的隐患。为此，日本各大钢厂(新日铁住金、JFE、神户制钢)，投入大量人力与物力，展开深入细致地研究，取得了突破性进展，获得了大量的研究成果，并成功应用于生产实践，即采用适当降低钢板的碳含量，优化轧制工艺，两次正火热处理，以降低珠光体含量、消除珠光体带状组织、控制珠光体晶团尺寸，大幅度地降低了高回火参数SR后钢板低温冲击韧性的劣化程度，基本解决了SR处理条件下，钢板-101℃低温冲击韧性严重劣化的问题；然而由于采用两次正火热处理，钢板的制造周期长、制造成本高，更重要的是当钢板厚度超过60mm以上时，SR后的钢板-101℃低温冲击韧性不稳定，波动大，且强度下降幅度大，钢板质量受控性较差(【钢の烧どし脆性に关する研究】，1976，P123～P144，日本铁钢协会；ibid，P95～P105，日本铁钢协会；【铁と钢】，S281，1977；【铁と钢】，S326，1978)。
此外，采用大热输入焊接时，焊接热影响区(HAZ)低温韧性发生比较严重的劣化，热影响区(HAZ)的低温韧脆转变温度一般比较难以达到-80℃，更不用说达到超低温-101℃(欧洲专利EP 0288054A2、US Patent 4851052、EP 0839921A1)。
大量专利文献只是说明如何实现母材钢板的-40℃～-60℃低温韧性，没有涉及-60℃以下超低温韧性，对于如何在焊接条件下，获得优良的热影响区(HAZ)低温韧性说明得较少，尤其采用大热输入焊接时如何保证热影响区(HAZ)的低温韧性少之又少。(日本专利昭63－93845、昭63－79921、昭60－258410、特平开4－285119、特平开4－308035、平3－264614、平2－250917、平4－143246、美国专利US Patent4855106、US Patent5183198、USPatent4137104)。
中国专利号ZL201110071407.X公开了“抗高回火参数SR脆化的低温镍钢及其制造方法”，其采用3.0％左右的Ni含量，通过正火+回火(N+T)工艺，成功开发出抗高回火参数SR脆化、具有优良焊接性的超低温镍钢，但钢板及焊接热影响区的冲击温度只能达到-101℃，对于更低的-110℃并未涉及；同时钢中Ni含量达到3.0％左右且通过正火+回火两道热处理工艺，制造成本较高、制造周期较长，钢板承受大热输入焊接的能力也较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板及其制造方法，该低温镍钢具有极高的超低温韧性(-110℃冲击韧性)、优良的焊接性(可承受大热输入焊接性能及较低制造成本)、强韧性(抗裂止裂特性)与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配及抗SR软化脆化特性；该钢板在焊后热处理条件下，钢板屈服强度≥420MPa、抗拉强度≥530MPa、-110℃低温冲击功单值Akv≥47J、Z向性能≥35％，并可大热输入焊接；特别适宜于用做制造大型LPG低温储罐、船用LPG低温储罐、冰海及极地区域大型钢结构，并且能够实现超低成本稳定批量工业化生产。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板是厚板品种中难度制造最大的钢种之一，其原因是该类钢板不仅要求母材具有极高的超低温韧性(-110℃冲击韧性)、优良的焊接性(可承受大热输入焊接性能及较低的钢结构制造成本)、强韧性匹配(抗裂止裂特性)与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配及抗SR软化脆化特性；而且钢板还具有较低的全流程制造成本(较低Ni含量及超短制程制造周期)。
因此，本发明在关键技术路线和成分工艺设计上，综合了影响低温镍钢的-110℃的超低温韧性、优良的焊接性(可承受大热输入焊接性能及较低的钢结构制造成本)、强韧性(抗裂止裂特性)匹配与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配及抗SR软化脆化特性等因素，创造性地采用了超低C-超低Si-中高Mn含量--高Ni-Mo合金化-低N-超微(Nb+Ti)处理低合金钢的成分体系作为基础，控制Ni当量≥1.05、(奥氏体稳定指数Au)×(总压缩比ζ)×(精轧累计压下率ξ)×(Ar3/T开轧)≥1045、(Ar3-30℃)×V冷速/[(Ar3-30℃+T停冷)]≥5.50、[(％Mo)+0.36(％Cr)+1.52(％Nb)]/(板厚t)≥0.0038、Als≥(Ti/N)×[(％Nt)－0.292(％Ti)]，优化DL(控轧+铁素体/奥氏体两相区延迟直接淬火)及后续回火工艺，钢板的显微组织为均匀细小的铁素体+弥散分布的下贝氏体，晶粒的平均尺寸≤10μm，使低温镍钢获得极高的超低温韧性(-110℃冲击韧性)、优良的焊接性(可承受大热输入焊接性能及较低制造成本)、强韧性(抗裂止裂特性)与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配及抗SR软化脆化特性。
具体的，本发明的一种超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板，其成分重量百分比为：
C：0.040％～0.070％
Si：≤0.15％
Mn：0.90％～1.20％
P：≤0.012％
S：≤0.0020％
Cu：0.10％～0.35％
Ni：1.00％～1.50％
Mo：0.05％～0.30％
Als：0.040％～0.070％
Ti：0.007％～0.014％
Nb：0.008％～0.025％
N：≤0.0040％
Ca：0.0010％～0.0035％
其余为Fe和不可避免的杂质；且同时满足如下关系：
控制Ni当量≥1.05，抑制铁素体原子低温下d-d电子云轨道的方向性(向共价键转变趋势)、降低1/2<111>(110)铁素体位错低温下滑移的晶格摩擦力(P-N力)，促进铁素体位错低温下滑移与交滑移，提高铁素体位错低温条件下的可动性，保证钢板在超低温条件下(-110℃)具有优良的本征韧性；其中，
Ni当量＝(％Ni)+0.37(％Mn)+0.18(％Cu)-1.33[(％Si)+(％Mo)+(％Nb)]-0.89(％Al)；这是本发明关键技术之一；
(奥氏体稳定指数Au)×(总压缩比ζ)×(精轧累计压下率ξ)×(Ar3/T开轧)≥1045,保证钢板进行有效地强力细晶控轧，确保钢板显微组织均匀细小，钢板的平均晶粒尺寸在10μm以下，钢板具有优良的超低温韧性；
其中，奥氏体稳定指数
Au＝2.54+40.53[(％C)+(％N)]+0.43[(％Cu)+(％Ni)+(％Mn)]-0.22(％Al)-2.64[(％P)+(％S)]-1.26[(％Cr)+(％Mo)]-(％Si)，
Ar3(℃)＝910-273(％C)-74(％Mn)-57(％Ni)-16(％Cr)-9(％Mo)-5(％Cu)，这是本发明关键技术之一。
(Ar3-30℃)×V冷速/[(Ar3-30℃+T停冷)]≥5.5，1)保证钢板具有为铁素体、下贝氏体两相组织；2)保证铁素体、下贝氏体两相的比例、形貌、分布适宜，确保钢板具有优良的强韧性匹配(抗裂/止裂特性)与强塑性匹配(高冷/热机械加工变形特性)，
其中Ar3＝910-273(％C)-74(％Mn)-57(％Ni)-16(％Cr)-9(％Mo)-5(％Cu)；这是本发明关键技术之一。
[(％Mo)+0.36(％Cr)+1.52(％Nb)]/(板厚t)≥0.0038；1)SR过程中，抑制P向晶界偏聚而造成的晶界脆化；2)抑制碳化物在晶界聚集与长大、阻止粗大的碳化物在晶界形成项链状地析出；3)抑制碳化物奥斯瓦尔德熟化(细小碳化物不断消失、粗大的碳化物不断长大的现象)，保证碳化物在钢中以均匀细小、弥散分布地状态存在；确保钢板具有有的抗SR软化脆化特性，其中t是成品钢板板厚，单位mm；这是本发明关键技术之一。
Als≥(Ti/N)×[(％Ntotal)－0.292(％Ti)]；确保钢板具有优良的焊接性，钢板可承受较大热输入焊接。
本发明具有极其优良超低温冲击韧性(-110℃)的低温镍钢组织是钢板的显微组织为均匀细小的铁素体+弥散分布的下贝氏体，晶粒的平均尺寸≤10μm。
以上关系式中的成分数据按百分数计算，如碳含量为0.10％，关系式计算时，用0.10带入计算即可。
在本发明超低成本低温镍钢板成分设计中：
众所周知，碳对低温镍钢板的超低温冲击韧性、抗SR脆化特性及焊接性影响很大，从改善低温镍钢板的超低温冲击韧性、抗SR脆化特性及焊接性角度，希望钢中C含量比较低为宜；但从钢板的强度，更重要的从DL(控轧+铁素体/奥氏体两相区延迟直接淬火)过程的显微组织控制角度，C含量不宜过低，过低C含量导致奥氏体晶界迁移率高，这给DL过程(控轧+铁素体/奥氏体两相区延迟直接淬火)的均匀细化组织带来较大问题，易形成混晶组织，同时过低C含量还造成晶界结合力降低，导致钢板低温冲击韧性低下、焊接热影响区低温冲击韧性劣化；综合以上的因素，C的含量控制在0.040％～0.070％之间。
Si促进钢水脱氧并能够提高低温镍钢的强度，但是采用Al脱氧的钢水，Si的脱氧作用不大，Si虽然能够提高低温镍钢板的强度，但是Si严重损害低温镍钢板的本征韧性、抗SR脆化特性及焊接性，尤其在大线能量焊接条件下，Si不仅促进M-A岛形成，而且形成的M-A岛尺寸大、分布不均匀，严重损害焊接热影响区(HAZ)的低温韧性和抗疲劳性能，因此钢中的Si含量应尽可能控制得低，考虑到炼钢过程的经济性和可操作性，Si含量控制在≤0.15％。
Mn作为合金元素在低温镍钢中除提高强度和改善韧性外(提高Mn/C比)，还具有扩大奥氏体相区，降低Ac1、Ac3、Ar1、Ar3点温度、促进低温相变组织形成、细化贝氏体晶团之作用，更重要的是在高Ni含量条件下，Mn能够极大提高钢板的淬透性，抑制上贝氏体组织析出、促进均匀细小的下贝氏体形成且增大下贝氏体板条之间的位相差，改善低温镍钢的超低温韧性、优良的强韧性(抗裂止裂特性)与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配及抗SR软化脆化特性；但是加入过多Mn会增加钢板内部偏析程度，降低低温镍钢力学性能的均匀性和-110℃超低温韧性；并且提高钢板的淬硬性，影响钢板大热输入焊接性；而当采用较小的热输入焊接时，焊接热影响区易形成脆硬组织如粗大的马氏体；因此，Mn含量控制在0.90％～1.20％之间。
P作为钢中有害夹杂对低温镍钢的超低温韧性、强韧性(抗裂止裂特性)与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配、抗SR软化脆化特性和焊接性具有巨大的损害作用；理论上要求越低越好，但考虑到炼钢条件、炼钢成本和炼钢厂的物流顺畅，要求P含量控制在≤0.012％。
S作为钢中有害夹杂对低温镍钢板超低温韧性、优良的强韧性(抗裂止裂特性)与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配及抗SR软化脆化特性损害作用很大；此外，S在钢中与Mn结合，形成MnS夹杂物，在热轧过程中，MnS的可塑性使MnS沿轧向延伸，形成沿轧向MnS夹杂物带，严重损害钢板的横向超低温韧性、强韧性(抗裂止裂特性)与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配、Z向性能抗SR软化脆化特性及焊接性，同时S还是热轧过程中产生热脆性的主要元素；理论上要求越低越好，但考虑到炼钢条件、炼钢成本和炼钢厂的物流顺畅原则，要求S含量控制在≤0.0020％。
作为奥氏体稳定化元素，加入少量的Cu可以同时提高低温镍钢板的超低温韧性、强韧性(抗裂止裂特性)与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配、抗SR软化脆化特性与焊接性；但加入过多的Cu(>0.35％)时，在DL(控轧+铁素体/奥氏体两相区延迟直接淬火)+T处理过程中，将发生细小弥散的ε-Cu沉淀(Cu在铁素体中固溶度约0.45％左右)，损害低温镍钢的-110℃韧性，同时还可能造成铜脆；但如果加入Cu含量过少(<0.10％)，对提高低温镍钢板的超低温韧性、强韧性(抗裂止裂特性)与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配无效，因此Cu含量控制在0.10％～0.35％之间。
Ni是钢板获得优良的超低温韧性、优良的强韧性(抗裂止裂特性)与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配及抗SR软化脆化特性不可缺少的合金元素，Ni具有提高在低温条件下铁素体位错可动性，促进铁素体位错发生滑移与交滑移，改善铁素体低温钢板的本征塑韧性；其次，作为奥氏体稳定元素Ni(尤其Ni含量较高时)大幅度降低Ac1、Ac3、Ar1、Ar3点温度，抑制粗大的上贝氏体组织析出、促进均匀细小的下贝氏体形成且增大下贝氏体板条之间的位相差，极大地改善低温镍钢的超低温韧性、优良的强韧性(抗裂止裂特性)与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配及抗SR软化脆化特性；此外，钢中加Ni还可以降低铜脆发生，减轻热轧过程的铜脆龟裂发生。因此从理论上讲，钢中Ni含量在一定范围内越高越好，但是Ni是一种很贵的合金元素，从钢板性价比的角度，适宜的加入量为1.00％～1.50％。
Mo作为铁素体晶界强化元素，具有抑制低温镍钢板SR脆化与软化、提高超低碳低温镍钢板的母材强度与SR后的强度与超低温韧性(抑制SR过程中P向晶界偏聚及晶界上碳化物的粗化、促进合金碳化物以细小弥散的状态存在)；在钢中适量添加Mo可以进一步降低C含量，减少低温镍钢中贝氏体中的碳化物数量，降低贝氏体中的碳化物尺寸，改善低温镍钢-110℃韧性与焊接性的同时，均匀细小弥散分布的碳化物进一步改善低温镍钢抗SR软化，因此对于抗SR低温镍钢板，Mo合金化不可缺少；此外，Mo大幅度提高低温镍钢的淬透性，强烈抑制上贝氏体形成、促进DL(控轧+铁素体/奥氏体两相区延迟直接淬火)+T过程中下贝氏体相变，减少SR脆化源(基本消除贝氏体板条界面、贝氏体晶团界面的碳化物析出与长大)。但是如过量添加(>0.25％)，损害钢板的焊接性，尤其大热输入条件下的焊接性；因此Mo适宜添加量为0.05％～0.30％。
钢板中的Als能够固定钢中的自由[N]，降低焊接热影响区(HAZ)自由[N]，促进铁素体在焊接冷却循环中析出(先期析出的AlN可作为铁素体的形核位置，细化HAZ的显微组织)，改善较大线能量焊接HAZ的低温冲击韧性作用；但钢中加入过量的Als不但会在钢中形成大量弥散的针状Al2O3夹杂物，损害钢板低温冲击韧性、抗高回火参数PWHT脆化及焊接性，根据钢板成分体系分析，最佳Als含量控制在0.035％～0.065％之间。
钢中加入微量的Ti目的是与钢中N结合，生成稳定性很高的TiN粒子,细化母材钢板显微组织，改善低温用钢的冲击韧性与抗SR脆化；此外，抑制焊接HAZ区奥氏体晶粒长大和改变二次相变产物，改善大热输入焊接HAZ的低温韧性。钢中添加的Ti含量要与钢中的N含量匹配，匹配的原则是不能在液态钢水中液析出大颗粒的TiN粒子而必须在固相中析出均匀细小的TiN粒子，Ti含量的最佳控制范围为0.007％～0.014％。
钢中添加微量的Nb元素目的是进行DL(控轧+铁素体/奥氏体两相区延迟直接淬火)工艺，细化母材钢板的显微组织；Nb含量范围与C含量范围之间存在最佳匹配区间，在此区间内，Nb发挥最佳DL及强韧化作用的同时，Nb对钢板焊接性损害较小；因此，采用超低碳成分设计时，Nb含量范围可适当提高，以确保低温用钢的强度、韧性、抗SR脆化与软化；当Nb添加量低于0.008％时，不能有效发挥超低碳含量钢板中Nb的上述作用；当Nb添加量超过0.025％时，大热输入焊接条件下诱发上贝氏体(Bu)形成和Nb(C,N)二次析出脆化作用，严重损害大热输入焊接热影响区(HAZ)的低温韧性；因此Nb含量控制在0.008％～0.025％之间，获得最佳的控轧DL、均匀细小铁素体及下贝氏体晶团的同时，又不损害大热输入焊接HAZ的韧性。
N的控制范围与Ti的控制范围相对应，对于较大热输入焊接焊接钢板，Ti/N在1.5～3.5之间最佳。N含量过低且Ti含量过高时，生成TiN粒子数量少、尺寸大，不能起到改善钢的焊接性的作用，反而对焊接性有害；但是N含量过高时，钢中自由[N]增加，尤其较大热输入焊接条件下热影响区(HAZ)自由[N]含量急剧增加，严重损害HAZ低温韧性，恶化钢的焊接性；此外，N含量较高时，板坯表面裂纹严重，严重时造成板坯报废。因此N含量控制在≤0.0040％。
对钢进行Ca处理，一方面可以纯净钢液，另一方面对钢中硫化物进行变性处理，使之变成不可变形的、稳定细小的球状硫化物，抑制S的热脆性、提高钢板冲击韧性和Z向性能、改善钢板冲击韧性的各向异性。Ca加入量的多少，取决于钢中S含量的高低，Ca加入量过低，处理效果不大；Ca加入量过高，形成Ca(O,S)尺寸过大,脆性也增大，可成为断裂裂纹起始点，降低钢的低温韧性，同时还降低钢质纯净度、污染钢液；因此Ca含量的控制范围为0.001％～0.0035％。
本发明的超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板的制造方法，其包括：
1)冶炼、铸造
按上述成分冶炼，连铸成板坯；连铸轻压下率控制在2％～5％之间，中间包浇注温度在1530℃～1560℃之间；
2)板坯加热温度1050℃～1150℃，板坯出炉后采用高压水除鳞；
3)轧制，钢板总压缩比即板坯厚度/成品钢板厚度≥4.00
第一阶段为普通轧制，累计压下率≥35％；
第二阶段精轧采用未再结晶控制轧制，控轧开轧温度760℃～800℃，轧制道次压下率≥8％，未再结晶区累计压下率≥50％，终轧温度750℃～780℃；
4)控轧结束后，钢板立即运送到加速冷却设备处，并在加速冷却设备的入口处缓慢摆动自然降温至(Ar3-50℃)后，随即对钢板进行加速冷却，钢板冷却速度≥7℃/s，停冷温度≤300℃，随后厚度≥50mm的钢板进行缓冷，钢板缓冷工艺为300℃以上至少缓冷24小时；
5)钢板回火温度为610～660℃，回火保持时间≥(0.65～1.0)×成品钢板厚度，回火保持时间为钢板中心温度达到回火目标温度时开始计时的保温时间，时间单位为min，成品钢板厚度单位为mm；回火结束后钢板自然空冷至室温。
根据本发明成分体系，高镍钢板坯表面易产生裂纹且为保证板坯内质，炼钢工序重点为连铸工艺，连铸工艺重点控制中间包浇铸温度、轻压下率及二冷冷却模式；连铸轻压下率控制在2％～5％之间，中间包浇注温度在1530℃～1560℃之间，以改善连铸坯中心偏析与疏松，二冷采用弱冷模式，以改善高镍钢连铸坯表面裂纹。
板坯加热温度1050℃～1150℃，板坯出炉后采用高压水除鳞，除鳞不尽可反复除鳞。
轧制阶段，为确保低温镍钢显微组织均匀细小、珠光体与粒状贝氏体弥散分布，钢板总压缩比(板坯厚度/成品钢板厚度)≥4.00。
第一阶段为普通轧制，采用大轧制道次压下率进行快速连续轧制，确保形变金属发生动态/静态再结晶，累计压下率≥35％，细化奥氏体晶粒。
第二阶段精轧采用未再结晶控制轧制，760℃≤控轧开轧温度≤800℃，轧制道次压下率≥8％，未再结晶区累计压下率≥50％，750℃≤终轧温度≤780℃，进一步细化轧态钢板显微组织，为DL+T工艺均匀超细化显微组织奠定基础。
控轧结束后，钢板立即运送到加速冷却设备处，并在加速冷却设备的入口处缓慢摆动自然降温至(Ar3-50℃)后，随即对钢板进行加速冷却；钢板冷却速度≥7℃/s，停冷温度≤300℃，随后厚度≥50mm的钢板进行缓冷，钢板缓冷工艺为300℃以上至少缓冷24小时，保证钢中H原子扩散出钢板，防止氢致延迟裂纹，改善钢板UT特性。
钢板回火温度为610～660℃，钢板相对较薄时回火温度偏上限、钢板相对较厚时回火温度偏下限，回火保持时间≥(0.65～1.0)×成品钢板厚度，回火保持时间为钢板中心温度达到回火目标温度时开始计时的保温时间，时间单位为min；回火结束后钢板自然空冷至室温。
本发明的有益效果：
本发明综合了影响低温镍钢的-110℃的超低温韧性、优良的焊接性(可承受大热输入焊接性能及较低的钢结构制造成本)、强韧性(抗裂止裂特性)匹配与强塑性匹配(高冷/热机械加工变形特性)及抗SR软化脆化特性等因素，创造性地采用了超低C-超低Si-中高Mn含量-低N-超微(Nb+Ti)处理低合金钢的成分体系作为基础，控制Ni当量≥1.05、(奥氏体稳定指数Au)×(总压缩比ζ)×(精轧累计压下率ξ)×(Ar3/T开轧)≥1045、(Ar3-30℃)×V冷速/[(Ar3-30℃+T停冷)]≥5.50、[(％Mo)+0.36(％Cr)+1.52(％Nb)]/(板厚t)≥0.0038、Als≥(Ti/N)×[(％Nt)－0.292(％Ti)]，优化DL(控轧+铁素体/奥氏体两相区延迟直接淬火)及后续回火工艺，钢板的显微组织为均匀细小的铁素体+弥散分布的下贝氏体，晶粒的平均尺寸≤10μm，使低温镍钢获得极高的超低温韧性(-110℃冲击韧性)、优良的焊接性(可承受大热输入焊接性能及较低制造成本)、强韧性(抗裂止裂特性)与强塑性(高冷/热机械加工变形特性)匹配及抗SR软化脆化特性，特别适宜于用做制造大型LPG低温储罐、船用LPG低温储罐、冰海及极地区域大型钢结构，并且能够实现超低成本稳定批量工业化生产；并且能够实现低成本稳定批量工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例5的钢板显微组织照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本发明实施例钢成分参见表1，表2～表4为本发明实施例钢制造工艺，表5为本发明实施例母材钢板性能，表6为本发明实施例钢板SR工艺(即模拟焊后热处理工艺)母材钢板性能。
根据本发明钢板的技术特点，本发明实施例钢板通过合理的合金元素的组合设计与DL(控轧+铁素体/奥氏体两相区延迟直接淬火)及后续回火工艺相结合，即可稳定批量的生产抗焊后热处理(SR)脆化软化、可较大热输入焊接的低温镍钢。
由图1可见，本发明钢板的显微组织为均匀细小的铁素体+弥散分布的下贝氏体，晶粒的平均尺寸≤10μm，保证低温镍钢具有优良的-110℃的超低温韧性、强韧性(抗裂止裂特性)匹配与强塑性匹配(高冷/热机械加工变形特性)及抗SR软化脆化特性。
本发明钢板具有极高的超低温韧性(-110℃冲击韧性)、优良的焊接性(可承受大热输入焊接性能及较低的钢结构制造成本)、强韧性匹配(抗裂止裂特性)与强塑性匹配(高冷/热机械加工变形特性)及抗SR软化脆化特性；而且钢板还具有较低的全流程制造成本(较低Ni含量及超短制程制造周期)，因而此类低温镍钢是高附加值、绿色环保性的产品；优良的焊接性且可大热输入焊接极大地节约了用户钢构件(包括各类罐体结构)的制造成本，缩短了用户钢构件制造的时间，为用户创造了很大的价值；由于本发明低温镍钢生产过程中不需要添加任何设备，制造工艺简洁、生产过程控制容易，因此制造成本低廉，具有很高性价比和市场竞争力；且技术适应性强，可以向所有具有热处理设备的中厚板生产厂家推广，具有很强的商业推广性，具有较高的技术贸易价值。

Claims (6)

1.一种超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板，其成分重量百分比为：
C：0.040％～0.070％
Si：≤0.15％
Mn：0.90％～1.20％
P：≤0.012％
S：≤0.0020％
Cu：0.10％～0.35％
Ni：1.00％～1.50％
Mo：0.05％～0.30％
Als：0.040％～0.070％
Ti：0.007％～0.014％
Nb：0.008％～0.025％
N：≤0.0040％
Ca：0.0010％～0.0035％
其余为Fe和不可避免的杂质；且同时满足如下关系：
控制Ni当量≥1.05，其中，
Ni当量＝(％Ni)+0.37(％Mn)+0.18(％Cu)-1.33[(％Si)+(％Mo)+(％Nb)]-0.89(％Al)；
(奥氏体稳定指数Au)×(总压缩比ζ)×(精轧累计压下率ξ)×(Ar3/T开轧)≥1045；
其中，
奥氏体稳定指数
Au＝2.54+40.53[(％C)+(％N)]+0.43[(％Cu)+(％Ni)+(％Mn)]-0.22(％Al)-2.64[(％P)+(％S)]-1.26[(％Cr)+(％Mo)]-(％Si)，
Ar3(℃)＝910-273(％C)-74(％Mn)-57(％Ni)-16(％Cr)-9(％Mo)-5(％Cu)；
(Ar3-30℃)×V冷速 /[(Ar3-30℃+T停冷)]≥5.5，其中，
Ar3＝910-273(％C)-74(％Mn)-57(％Ni)-16(％Cr)-9(％Mo)-5(％Cu)；
[(％Mo)+0.36(％Cr)+1.52(％Nb)]/(板厚t)≥0.0038，其中，t是成品钢板板厚，单位mm；
Als≥(Ti/N)×[(％Ntotal)－0.292(％Ti)]。
2.如权利要求1所述的超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板，其特征是，所述低温镍钢板的显微组织为均匀细小的铁素体+弥散分布的下贝氏体，晶粒的平均尺寸≤10μm。
3.如权利要求1或2所述的超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板，其特征是，所述低温镍钢板在焊后热处理条件下，钢板屈服强度控制在≥420MPa、抗拉强度≥530MPa、-110℃低温冲击功单值Akv≥47J、Z向性能≥35％，并可大热输入焊接。
4.如权利要求1或2或3所述的超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板的制造方法，其特征是，包括如下步骤：
1)冶炼、铸造
按权利要求1所述的成分冶炼，连铸成板坯；连铸轻压下率控制在2％～5％之间，中间包浇注温度在1530℃～1560℃之间；
2)板坯加热温度1050℃～1150℃，板坯出炉后采用高压水除鳞；
3)轧制，钢板总压缩比即板坯厚度/成品钢板厚度≥4.00
第一阶段为普通轧制，累计压下率≥35％；
第二阶段采用未再结晶控制轧制，控轧开轧温度760℃～800℃，轧制道次压下率≥8％，未再结晶区累计压下率≥50％，终轧温度750℃～780℃；
4)控轧结束后，钢板立即运送到加速冷却设备处，并在加速冷却设备处的入口处缓慢摆动自然降温至(Ar3-50℃)后，随即对钢板进行加速冷却，钢板冷却速度≥7℃/s，停冷温度≤300℃，随后厚度≥50mm的钢板进行缓冷，钢板缓冷工艺为300℃以上至少缓冷24小时；
5)钢板回火温度为610～660℃，回火保持时间≥(0.65～1.0)×成品钢板厚度，回火保持时间为钢板中心温度达到回火目标温度时开始计时的保温时间，时间单位为min，成品钢板厚度单位为mm；回火结束后钢板自然空冷至室温。
5.如权利要求4所述的超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板的制造方法，其特征是，所述低温镍钢板的显微组织为均匀细小的铁素体+弥散分布的下贝氏体，晶粒的平均尺寸≤10μm。
6.如权利要求4或5所述的超低成本、抗SR脆化的低温镍钢板的制造方法，其特征是，所述低温镍钢板在焊后热处理条件下，钢板屈服强度控制在≥420MPa、抗拉强度≥530MPa、-110℃低温冲击功单值Akv≥47J、Z向性能≥35％，并可大热输入焊接。
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