CN110724878A - 一种0.5Ni低温钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种0.5Ni低温钢，制造方法包括：1)转炉+LF+真空精炼：LF炉造还原渣脱硫，调整成分，然后，钢液在真空炉内脱气；2)连铸：全程保护浇注；3)板坯缓冷：连铸坯进缓冷坑缓冷，使铸坯中的气体得到充分的扩散排出，缓冷时间≥48小时；4)轧制：钢坯采用两阶段控制轧制，一阶段开轧温度≥1050℃，二阶段开轧温度≥850℃，终轧温度800±20℃；5)正火+回火热处理：将室温钢板进加热炉，在880～940℃保温2～4min/mm正火，在580～640℃保温4～6min/mm回火后空冷。本发明通过严格控制连铸与轧制工艺，获得优质的初始钢板组织，B元素的加入以及正火+回火热处理，使得0.5Ni钢的最低使用温度由‑60℃下降到‑80℃。

Description

一种0.5Ni低温钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及炼钢领域，特别涉及一种0.5Ni低温钢及其制造方法。
背景技术
丙烷常用作发动机的燃料、丙烯的原料或炼油工业中的溶剂，而丙烯是重要的化工原料，70％用于聚丙烯的生产。受益于产业格局变化带来的高需求，中国进口的丙烷和丙烯数量逐年提升，2018年丙烷和丙烯的进口量依旧保持两位数的增长。预计，2019年中国需求高纯度丙烷560万吨，丙烯3000万吨。
丙烷的沸点是-42℃，丙烯的沸点是-47℃，丙烷和丙烯的储存和运输装置的建造需要大量的低温用钢，目前，中石油、中石化等石化行业企业在建和筹建的液化丙烷和液化丙烯工程所使用的都是可以在-60℃低温环境下使用的0.5Ni钢。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种0.5Ni低温钢及其制造方法，用于温度不低于-80℃环境下的液化丙烷和液化丙烯储罐建造。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种0.5Ni低温钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.05％～0.15％，Si：0.20％～0.50％，Mn：1.0％～1.60％，Ni：0.30％～0.70％，Al：0.020％～0.035％，B：0.001％～0.005，S：≤0.005％，P：≤0.008％，余量为Fe和杂质。
一种0.5Ni低温钢制造方法，包括以下步骤：
(1)转炉+LF+真空精炼：LF炉造还原渣脱硫，调整成分，然后，钢液在真空炉内脱气，保证真空炉的保压时间为15～20min，测定H、O含量，保证[H]≤2ppm，[O]≤20ppm；
(2)连铸：全程保护浇注，减少连铸过程的二次氧化；
(3)板坯缓冷：连铸坯进缓冷坑缓冷，使铸坯中的气体得到充分的扩散排出，缓冷时间≥48小时；
(4)轧制：钢坯采用两阶段控制轧制，一阶段开轧温度≥1050℃，二阶段开轧温度≥850℃，终轧温度800±20℃；
(5)正火+回火热处理：将室温钢板进加热炉，在880～940℃保温2～4min/mm正火，在580～640℃保温4～6min/mm回火后空冷。
0.5Ni低温钢各成分作用：
(1)碳：碳是提高钢强度最有效的化学元素，但同时，碳会大幅降低钢的韧性，破坏钢的焊接性能，综合考察，碳含量控制在0.05～0.15％对于0.5Ni低温钢是合适的；
(2)硅：硅可以提高钢的强度，但对钢的韧性不利，将其含量控制在0.20～0.50％；
(3)锰：锰能提高钢的强度和韧性，但是锰含量过高时，会促进晶粒长大，产生回火脆性，锰含量应控制在1.0～1.60％；
(4)镍：镍能提高钢的强度，又能使钢获得优异的低温韧性，镍属于无限扩大奥氏体区的元素之一，因此，高镍钢经过调质处理后，可以获得完全细化的回火索氏体组织，钢的强韧性匹配良好，但是，镍属于稀缺资源，价格昂贵，将镍含量控制在0.30～0.70％；
(5)铝：铝是钢中的脱氧剂，钢中含有少量的铝，可以细化晶粒，提高冲击韧性，一定量的铝可以控制钢中的氮，防止其与硼生产BN，影响B在钢中的作用，其含量控制在0.020～0.035％；
(6)硼：少量的硼有细化晶粒的作用，可以提高钢的强度，其含量控制在0.001～0.005；
(7)硫：硫在钢中易形成FeS和MnS夹杂，产生热脆现象，显著降低钢的韧性，因此，应尽量降低钢中的硫含量；
(8)磷：磷在钢中常偏聚于晶界，破坏基体的连续性，显著降低钢的韧性，使焊接性能变坏，易产生冷脆，因此，应尽量降低钢中的磷含量。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明0.5Ni低温钢，其屈服强度≥380MPa，抗拉强度≥500MPa，延伸率≥30％，-80℃V型冲击功≥150J，侧膨胀≥1.0；
(2)B元素的加入，可以细化晶粒，提高钢的强度；
(3)控制轧制优化了钢的初始组织状态；
(4)正火+回火处理，获得铁素体+珠光体组织，细化晶粒，提高钢的强度和韧性，又保证了组织的稳定性；
(5)本发明通过控制轧制后采用正火+回火处理，得到可用于温度不低于-80℃环境下的储罐用钢，尤其适合于液化丙烯及液化丙烷储罐的建造。
附图说明
图1为4％硝酸酒精溶液腐蚀的按实例一方案制造的钢板光学显微镜下放大200倍的组织照片，钢板微观组织为铁素体+珠光体。
图2为4％硝酸酒精溶液腐蚀的按实例二方案制造的钢板在扫描电镜下放大500倍的组织照片，钢板微观组织为铁素体+珠光体。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进一步说明：
一种0.5Ni低温钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.05％～0.15％，Si：0.20％～0.50％，Mn：1.0％～1.60％，Ni：0.30％～0.70％，Al：0.020％～0.035％，B：0.001％～0.005，S：≤0.005％，P：≤0.008％，余量为Fe和杂质。
一种0.5Ni低温钢制造方法，包括以下步骤：
(1)转炉+LF+真空精炼：LF炉造还原渣脱硫，减少夹杂，调整成分。然后，钢液在真空炉内脱气，保证真空炉的保压时间为15～20min。测定H、O含量，保证[H]≤2ppm，[O]≤20ppm。
(2)连铸：全程保护浇注，减少连铸过程的二次氧化，降低钢中的夹杂物含量，提高钢的纯净度。
(3)板坯缓冷：连铸坯进缓冷坑缓冷，使铸坯中的气体得到充分的扩散排出，最大程度降低铸坯气体含量，缓冷时间≥48小时。
(4)轧制：钢坯采用两阶段控制轧制，一阶段开轧温度≥1050℃，二阶段开轧温度≥850℃，终轧温度800±20℃。对于第一阶段高于1050℃的再结晶区轧制，是为了确保奥氏体有足够的延伸，充分发挥控制轧制的强化作用；对于高于850℃的未再结晶区轧制，是为了增大铁素体的有效形核面积，细化铁素体晶粒；终轧温度控制在800℃左右是为了避免轧后空冷过程中晶粒过度长大。
(5)正火+回火热处理：将室温钢板进加热炉，在880～940℃保温2～4min/mm正火，在580～640℃保温4～6min/mm回火后空冷。正火的目的是为了获得铁素体+珠光体组织，并细化晶粒，提高强度和韧性，回火的目的是提高组织稳定性、消除内应力。
实施例一
0.5Ni低温钢制造方法，包括以下步骤：
1)采用100吨氧气顶吹转炉冶炼，吹炼过程中做到碳温协调；
2)LF炉造还原渣脱硫，减少夹杂，调整成分。VD炉的保压时间为18min。测定H、O含量，[H]＝1.0ppm，[O]＝15ppm；
3)连铸过程全程保护浇注，铸坯规格300mm；
4)板坯进缓冷坑缓冷，缓冷60小时；
5)两阶段控制轧制，一阶段开轧温度1100℃，二阶段开轧温度870℃，终轧温度820℃，空冷；
6)热处理：将室温钢板进加热炉，在890℃保温2min/mm正火，在610℃保温4min/mm回火后空冷。
实施例二
0.5Ni低温钢制造方法，包括以下步骤：
1)采用100吨氧气顶吹转炉冶炼，吹炼过程中做到碳温协调；
2)LF炉造还原渣脱硫，减少夹杂，调整成分。VD炉的保压时间为18min。测定H、O含量，[H]＝1.2ppm，[O]＝16ppm；
3)连铸过程全程保护浇注，铸坯规格300mm；
4)板坯进缓冷坑缓冷，缓冷60小时；
5)两阶段控制轧制，一阶段开轧温度1100℃，二阶段开轧温度855℃，终轧温度790℃，空冷；
6)热处理：将室温钢板进加热炉，在910℃保温2min/mm正火，在630℃保温4min/mm回火后空冷。
实施例三
1)采用100吨氧气顶吹转炉冶炼，吹炼过程中做到碳温协调；
2)LF炉造还原渣脱硫，减少夹杂，调整成分。VD炉的保压时间为20min。测定H、O含量，[H]＝1.2ppm，[O]＝16ppm；
3)连铸过程全程保护浇注，铸坯规格300mm；
4)板坯进缓冷坑缓冷，缓冷60小时；
5)两阶段控制轧制，一阶段开轧温度1100℃，二阶段开轧温度850℃，终轧温度800℃，空冷；
6)热处理：将室温钢板进加热炉，在890℃保温2min/mm正火，在630℃保温4min/mm回火后空冷。
实施例四
0.5Ni低温钢制造方法，包括以下步骤：
1)采用100吨氧气顶吹转炉冶炼，吹炼过程中做到碳温协调；
2)LF炉造还原渣脱硫，减少夹杂，调整成分。VD炉的保压时间为18min。测定H、O含量，[H]＝1.2ppm，[O]＝16ppm；
3)连铸过程全程保护浇注，铸坯规格300mm；
4)板坯进缓冷坑缓冷，缓冷60小时；
5)两阶段控制轧制，一阶段开轧温度1100℃，二阶段开轧温度855℃，终轧温度805℃，空冷；
6)热处理：将室温钢板进加热炉，在910℃保温2min/mm正火，在610℃保温4min/mm回火后空冷。
实施例五
1)采用100吨氧气顶吹转炉冶炼，吹炼过程中做到碳温协调；
2)LF炉造还原渣脱硫，减少夹杂，调整成分。VD炉的保压时间为20min。测定H、O含量，[H]＝1.2ppm，[O]＝16ppm；
3)连铸过程全程保护浇注，铸坯规格300mm；
4)板坯进缓冷坑缓冷，缓冷60小时；
5)两阶段控制轧制，一阶段开轧温度1100℃，二阶段开轧温度850℃，终轧温度800℃，空冷；
6)热处理：将室温钢板进加热炉，在890℃保温2min/mm正火，在610℃保温4min/mm回火后空冷。
钢板成分见表1。
表1：0.5Ni低温钢化学成分wt％
C Si Mn P S Ni B Al
实施例1 0.14 0.35 1.45 0.005 0.002 0.50 0.002 0.030
实施例2 0.12 0.40 1.42 0.005 0.002 0.60 0.002 0.033
实施例3 0.10 0.43 1.25 0.005 0.002 0.52 0.003 0.035
实施例4 0.13 0.25 1.15 0.005 0.002 0.40 0.002 0.035
实施例5 0.07 0.45 1.55 0.005 0.002 0.35 0.003 0.035
钢板性能见表2。
表2：0.5Ni低温钢性能
Figure BDA0002254080300000051
本发明通过严格控制连铸与轧制工艺，获得优质的初始钢板组织，B元素的加入以及正火+回火热处理，使得0.5Ni钢的最低使用温度由-60℃下降到-80℃。
上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。

Claims (2)

1.一种0.5Ni低温钢，其特征在于，其化学成分按重量百分比计为：C：0.05％～0.15％，Si：0.20％～0.50％，Mn：1.0％～1.60％，Ni：0.30％～0.70％，Al：0.020％～0.035％，B：0.001％～0.005，S：≤0.005％，P：≤0.008％，余量为Fe和杂质。
2.一种根据权利要求1所述的0.5Ni低温钢制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)转炉+LF+真空精炼：LF炉造还原渣脱硫，调整成分，然后，钢液在真空炉内脱气，保证真空炉的保压时间为15～20min，测定H、O含量，保证[H]≤2ppm，[O]≤20ppm；
(2)连铸：全程保护浇注；
(3)板坯缓冷：连铸坯进缓冷坑缓冷，使铸坯中的气体扩散排出，缓冷时间≥48小时；
(4)轧制：钢坯采用两阶段控制轧制，一阶段开轧温度≥1050℃，二阶段开轧温度≥850℃，终轧温度800±20℃；
(5)正火+回火热处理：将室温钢板进加热炉，在880～940℃保温2～4min/mm正火，在580～640℃保温4～6min/mm回火后空冷。
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