CN109440008A - 一种超低温压力容器用09MnNiDR钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超低温压力容器用09MnNiDR钢板及其生产方法，通过采用KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、铸坯加热、轧制、缓冷、热处理一系列工艺步骤来完成，生产出的钢板与现有技术相比，能够保证高强度、低温韧性、良好的可焊性等一系列性能，广泛应用于超低温压力容器的制备。

Description

一种超低温压力容器用09MnNiDR钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及中厚板生产技术领域，具体涉及一种超低温压力容器用09MnNiDR钢板及其生产方法。

背景技术

09MnNiDR属于国标GB3531-2014中正火或正火+回火状态交货的超低温压力容器用容器钢，09MnNiDR钢因具有很多优点：高的屈服强度和抗拉强度、优良的低温韧性、良好的可焊性以及较低的成本等。因此，它成为-70℃级低温设备和容器的最重要结构材料，广泛用于制造液化天然气储罐;低温压力容器用板用钢板属于高附加值产品的一种，在明确低温压力容器用钢板的用户市场背景、生产与主要企业、钢材质量和新品开发、钢种应用比例、需求流向和预测，以及进出口等相关因素后其应用范围扩大，需求量增加。

发明内容

为满足上述需求，本发明的目的是提供一种超低温压力容器用09MnNiDR钢板，能够保证高强度、低温韧性、良好的可焊性等一系列性能，广泛应用于超低温压力容器的制备。

本发明的另一目的是提供一种超低温压力容器用09MnNiDR钢板的生产方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超低温压力容器用09MnNiDR钢板，该钢板的厚度为121mm以下，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：≤0.09、Si：0.20～0.40、Mn：1.40～1.55、P：≤0.020、S：≤0.012、Ni:0.30～0.55、Nb:≤0.040、Als：0.015-0.020，其它为Fe和残留元素，碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]≤0.45。

一种超低温压力容器用09MnNiDR钢板的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

1）KR铁水预处理工艺：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.003%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；

2）转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.056%，铁水温度≥1620℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢碳≥0.05%，出钢P≤0.006%，S≤0.010%；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣；

3）LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节，加入精炼渣料，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间≥20min，离站前加入硅钙线；

4）VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露；正常在线包抽真空时间（min）为：抽真空前钢水温度减去目标离站温度得到的温度差除以/1.7；采用覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1555±15℃；

5）模铸工艺：浇模铸浇注温度按照1545-1565℃进行控制；钢水到站后根据温度情况执行软吹氩工艺，吹氩时间最好控制在4-10min；吹氩结束后要求镇静5min后开浇；浇注结束后必须确保帽口保温效果；要求钢锭在脱模后的24h内清理完毕，钢锭在清理完毕后根据生产计划送轧装炉；

6）加热工艺:装炉温度＞600～800℃，焖钢时间为3小时；焖钢结束升900～950℃期间，升温速度≥60℃/h，900～950℃保温1小时；保温温度1240-1260℃，保温时间9～12min/cm，其中：900～950℃升1260℃期间，升温速度80～150℃/h；

7）控制控冷：结合炼钢化学成分，轧制过程对板坯推钢式加热炉，开坯后进行二次轧制，来保证二次加热轧制时，也能采用“高温低速大压下”方式渗透至钢锭芯部，来“压合”钢锭内部缺陷，通过二次加热冷却对减轻偏析有较好效果，且较大的累计变形量，使奥氏体晶粒充分变形，在晶粒内部形成更多的滑移带，为组织的转变提供更多的形核位置，细化晶粒；二次加热，一阶段采取“高温、低速、大压下”，开轧温度1100℃～1150℃，一阶段终轧温度在950℃～1000℃，粗轧道次压下量不低于20mm，粗轧结束温度＞950℃；，晾钢厚度以及精轧工艺控制如下表所示：

根据板厚的不同，采用不同的层流冷却，轧后获得优良的综合力学性能，通过调整冷却集管组数，确保冷却速度控制在10～20℃/S，返红温度在600～650℃之间，然后送往矫直机矫直；

8）堆冷工艺：钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度≥430℃，堆冷时间在36-48h。通过缓冷，以避免内部应力来不及释放产生内裂，同时进一步促使钢板内部有害气体溢出；

9） 调质工艺：淬火温度910±30℃，保温时间为T=2.2-2.5min/mm，回火温度为630±30℃，保温时间为T=4.5-4.5min/mm，之后得到本发明。

本发明通过上述技术方案，通过合理的化学成分设计，LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，并通过加热、轧制及正火处理等工艺有效实施，成功地研制出了厚度在121mm以下的保证钢板性能及钢板厚度1/2位置性能、保探伤超低温压力容器用09MnNiDR钢板，其屈服强度控制在307～388MPa，抗拉强度控制在476～550 MPa，；伸长率控制在24%-29%；V型-70℃纵向冲击功控制在200～330J；V型-70℃横向冲击功控制在200-300J；厚度1/2位置性能其屈服强度控制在300～375MPa，抗拉强度控制在465-532MPa，；伸长率控制在25%-30%；V型-70℃横向冲击功控制在168-320J。

具体实施方式

本发明采用KR铁水预处理、转炉冶炼、浇注，3800m宽厚板轧机轧制的方法生产超低温压力容器用钢板。其工艺流程为：KR铁水预处理、顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷40—72小时、推钢式加热炉/均热炉、3800m轧机、ACC层流控冷、11辊热矫直机、堆冷、热处理、精整、外检、探伤、入库。

下面结合实施例，对本发明的技术特征作进一步描述。

实施例

生产一种超低温压力容器用09MnNiDR钢板，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：≤0.09、Si：0.20～0.40、Mn：1.40～1.55、P：≤0.020、S：≤0.012、Ni:0.30～0.55、Nb:≤0.040、Als：0.015-0.020，其它为Fe和残留元素。

上述钢板的生产方法按照以下步骤来实现：

1）KR铁水预处理工艺：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.003%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；

2）转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.056%，铁水温度≥1620℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢碳≥0.05%，出钢P≤0.006%，S≤0.010%；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣；

3）LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节，加入精炼渣料，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间≥20min，离站前加入硅钙线；

4）VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露；正常在线包抽真空时间（min）为：抽真空前钢水温度减去目标离站温度得到的温度差除以/1.7；采用覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1555±15℃；

5）模铸工艺：浇模铸浇注温度按照1545-1565℃进行控制；钢水到站后根据温度情况执行软吹氩工艺，吹氩时间最好控制在4-10min；吹氩结束后要求镇静5min后开浇；浇注结束后必须确保帽口保温效果；要求钢锭在脱模后的24h内清理完毕，钢锭在清理完毕后根据生产计划送轧装炉；

6）加热工艺:装炉温度＞600～800℃，焖钢时间为3小时；焖钢结束升900～950℃期间，升温速度≥60℃/h，900～950℃保温1小时；保温温度1240-1260℃，保温时间9～12min/cm，其中：900～950℃升1260℃期间，升温速度80～150℃/h；

7）控制控冷：结合炼钢化学成分，轧制过程对板坯推钢式加热炉，开坯后进行二次轧制，来保证二次加热轧制时，也能采用“高温低速大压下”方式渗透至钢锭芯部，来“压合”钢锭内部缺陷，通过二次加热冷却对减轻偏析有较好效果，且较大的累计变形量，使奥氏体晶粒充分变形，在晶粒内部形成更多的滑移带，为组织的转变提供更多的形核位置，细化晶粒；二次加热，一阶段采取“高温、低速、大压下”，开轧温度1100℃～1150℃，一阶段终轧温度在950℃～1000℃，粗轧道次压下量不低于20mm，粗轧结束温度＞950℃；，晾钢厚度以及精轧工艺控制如下表所示：

根据板厚的不同，采用不同的层流冷却，轧后获得优良的综合力学性能，通过调整冷却集管组数，确保冷却速度控制在10～20℃/S，返红温度在600～650℃之间，然后送往矫直机矫直；

8）堆冷工艺：钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度≥430℃，堆冷时间在36-48h。通过缓冷，以避免内部应力来不及释放产生内裂，同时进一步促使钢板内部有害气体溢出；

9） 调质工艺：淬火温度910±30℃，保温时间为T=2.2-2.5min/mm，回火温度为630±30℃，保温时间为T=4.5-4.5min/mm。

对通过上述技术方案制得的中厚板进行机械力学性能分析：

成份及机械力学性能按GB3531-2014执行，机械性能具体见下表：

本次试生产120mm（含）以下09MnNiDR共80批，各项性能指标均达到标准要求且富余量较大，其中屈服强度控制在300～388MPa，抗拉强度控制在465～550 MPa，；伸长率控制在24%-30%；V型-70℃纵向冲击功控制在200～320J，完全达到09MnNiDR标准要求；

外检及探伤分析：所研制的钢板外检严格按照，正品率100%，按GB/T 2970进行探伤，其中达到一级的比例为100%，达到了预期效果。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种超低温压力容器用09MnNiDR钢板，其特征在于：该钢板的厚度为121mm以下，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：≤0.09、Si：0.20～0.40、Mn：1.40～1.55、P：≤0.020、S：≤0.012、Ni:0.30～0.55、Nb:≤0.040、Als：0.015-0.020，其它为Fe和残留元素，碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]≤0.45。

2.一种超低温压力容器用09MnNiDR钢板的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

1）KR铁水预处理工艺：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.003%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；

2）转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.056%，铁水温度≥1620℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢碳≥0.05%，出钢P≤0.006%，S≤0.010%；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣；

3）LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节，加入精炼渣料，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间≥20min，离站前加入硅钙线；

4）VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露；正常在线包抽真空时间（min）为：抽真空前钢水温度减去目标离站温度得到的温度差除以/1.7；采用覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1555±15℃；

5）模铸工艺：浇模铸浇注温度按照1545-1565℃进行控制；钢水到站后根据温度情况执行软吹氩工艺，吹氩时间最好控制在4-10min；吹氩结束后要求镇静5min后开浇；浇注结束后必须确保帽口保温效果；要求钢锭在脱模后的24h内清理完毕，钢锭在清理完毕后根据生产计划送轧装炉；

6）加热工艺:装炉温度＞600～800℃，焖钢时间为3小时；焖钢结束升900～950℃期间，升温速度≥60℃/h，900～950℃保温1小时；保温温度1240-1260℃，保温时间9～12min/cm，其中：900～950℃升1260℃期间，升温速度80～150℃/h；

7）控制控冷：结合炼钢化学成分，轧制过程对板坯推钢式加热炉，开坯后进行二次轧制，来保证二次加热轧制时，也能采用“高温低速大压下”方式渗透至钢锭芯部，来“压合”钢锭内部缺陷，通过二次加热冷却对减轻偏析有较好效果，且较大的累计变形量，使奥氏体晶粒充分变形，在晶粒内部形成更多的滑移带，为组织的转变提供更多的形核位置，细化晶粒；二次加热，一阶段采取“高温、低速、大压下”，开轧温度1100℃～1150℃，一阶段终轧温度在950℃～1000℃，粗轧道次压下量不低于20mm，粗轧结束温度＞950℃；，晾钢厚度以及精轧工艺控制如下表所示：

根据板厚的不同，采用不同的层流冷却，轧后获得优良的综合力学性能，通过调整冷却集管组数，确保冷却速度控制在10～20℃/S，返红温度在600～650℃之间，然后送往矫直机矫直；

8）堆冷工艺：钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度≥430℃，堆冷时间在36-48h,

通过缓冷，以避免内部应力来不及释放产生内裂，同时进一步促使钢板内部有害气体溢出；

9） 调质工艺：淬火温度910±30℃，保温时间为T=2.2-2.5min/mm，回火温度为630±30℃，保温时间为T=4.5-4.5min/mm，之后得到本发明。