CN115341140A - 一种超低温压力容器用钢及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超低温压力容器用钢，涉及钢铁生产技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C≤0.10%，Mn：1.0%～1.5%，P≤0.010%，S≤0.008%，Si：0.15%～0.25%，Ni：5.2%～6.8%，Cr：0.2%～0.8%，Mo：0.15%～0.28%，Al：0.02%～0.05%，[H]≤2ppm，[N]≤80ppm，[0]≤20ppm，余量为Fe及不可避免杂质。采用低碳当量成分的设计及控轧控冷＋热处理的生产工艺，生产出符合超低温压力容器要求的5‑50mm厚5.5Ni钢板，替代9Ni用于超低温压力容器建造。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种超低温压力容器用钢及生产方法。
背景技术
随着全世界范围内天然气使用量的日益扩大，建造液化天然气（LNG）储罐用9Ni钢的需求量也在迅速增加。9Ni钢由于其Ni含量达到9%而导致成本居高不下。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种超低温压力容器用钢，其化学成分及质量百分比如下：C≤0.10%，Mn：1.0%～1.5%，P≤0.010%，S≤0.008%，Si：0.15%～0.25%，Ni：5.2%～6.8%，Cr：0.2%～0.8%，Mo：0.15%～0.28%，Al：0.02%～0.05%，[H]≤2ppm，[N]≤80ppm，[0]≤20ppm，余量为Fe及不可避免杂质。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种超低温压力容器用钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.03%～0.05%，Mn：1.2%～1.5%，P≤0.010%，S≤0.008%，Si：0.15%～0.25%，Ni：5.4%～6.0%，Cr：0.4%～0.8%，Mo：0.15%～0.20%，Al：0.02%～0.05%，[H]≤2ppm，[N]≤80ppm，[0]≤20ppm，余量为Fe及不可避免杂质。
前所述的一种超低温压力容器用钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.08%，Mn：1.0%～1.3%，P≤0.010%，S≤0.008%，Si：0.15%～0.25%，Ni：5.2%～5.8%，Cr：0.2%～0.5%，Mo：0.18%～0.28%，Al：0.02%～0.05%，[H]≤2ppm，[N]≤80ppm，[0]≤20ppm，余量为Fe及不可避免杂质。
本发明的另一目的在于提供一种超低温压力容器用钢生产方法，包括：
冶炼工序：采用转炉+LF+RH精炼；
连铸工序：采用150mm厚度连铸生产坯料，连铸全程采用保护浇铸，浇铸温度为1516～1526℃，过热度为15～25℃，拉坯速率为0.90～1.25m/min；
加热工序：坯料最高加热温度1180～1250℃，均热温度1180～1220℃，总加热时间≥0.8min/mm×坯料厚度；
轧制工序：采用控轧工艺，第一阶段的轧制温度为940～1150℃，道次压下率为10%～25%，累计压下率≥50%；第二阶段的开轧温度≤890℃，目标终轧温度控制在860℃以下，累计压下率≥50%，轧制后得到轧态钢板；
冷却工序：半成品钢板水冷后堆垛缓冷，水冷时的返红温度≤400℃，堆垛温度≥300℃，钢板堆垛缓冷时间≥8小时；
热处理工序：冷却后钢板进行淬火+回火处理，淬火温度分别为750±20℃，淬火的总在炉时间为4.0 min/mm×钢板厚度/mm，水冷至室温；回火温度为650±20℃，总加热时间为4.5min/mm×钢板厚度/mm，空冷至室温。
前所述的一种超低温压力容器用钢生产方法，连铸坯料进入保温坑保温缓冷，缓冷时间≥48小时，缓冷后坯料表面处理并使用耐高温涂层喷涂。
前所述的一种超低温压力容器用钢生产方法，钢板厚度为5～50mm。
前所述的一种超低温压力容器用钢生产方法，钢板屈服强度≥590MPa，抗拉强度690～830MPa，延伸率≥20%，-196℃ V型冲击功≥100J，侧膨胀值≥0.38mm。
本发明的有益效果是：
（1）本发明利用5.5Ni替代9Ni用于超低温压力容器建造，通过在钢中添加适量其它合金元素来弥补由于Ni含量的降低对钢板强度和超低温韧性的影响，使其强度和超低温韧性均能达到9Ni钢的标准要求，降低轧制难度，且工艺简单、生产成本低、可实现批量生产；
（2）本发明产品具有纯净度高、成分均匀，力学性能优良、超低温冲击韧性好、焊接性能优良、生产成本较低、-196℃横向冲击功优良等特点。
具体实施方式
实施例1
采用150吨氧气顶底复吹转炉冶炼，吹炼过程中控制好枪位，控制出钢磷与碳，保证足够的出钢温度；
LF炉造还原渣脱硫，减少夹杂，确保精炼渣碱度，调整成分；RH炉的高真空时间为20min；进行定氢定氧，[H]=0.9ppm，[O]=6.2ppm；
连铸全程保护浇铸，过热度20-25℃，坯料规格150mm，测量[N]=28ppm；
坯料进保温坑保温52小时， 坯料表面处理并使用耐高温涂层喷涂；
坯料加热到1220℃，总加热时间230min，第一阶段开轧温度1100℃，第二阶段开轧温度850℃，终轧温度750℃，轧后浇水冷却冷，返红温度380℃，钢板厚度20mm；
采用淬火+回火热处理方式，将钢板装进加热炉，在760℃保温160min后水冷淬火，在665℃保温180min回火后空冷。
实施例2
采用150吨氧气顶底复吹转炉冶炼，吹炼过程中控制好枪位，控制出钢磷与碳，保证足够的出钢温度；
LF炉造还原渣脱硫，减少夹杂，确保精炼渣碱度，调整成分；RH炉的高真空时间为20min；进行定氢定氧，[H]=0.9ppm，[O]=6.2ppm；
连铸全程保护浇铸，过热度20-25℃，坯料规格150mm，测量[N]=28ppm；
坯料进保温坑保温52小时， 坯料表面处理并使用耐高温涂层喷涂；
坯料加热到1215℃，总加热时间225min，第一阶段开轧温度1108℃，第二阶段开轧温度852℃，终轧温度747℃，轧后浇水冷却冷，返红温度383℃，钢板厚度30mm；
采用淬火+回火热处理方式，将钢板装进加热炉，在760℃保温155min后水冷淬火，在665℃保温177min回火后空冷。
实施例3
采用150吨氧气顶底复吹转炉冶炼，吹炼过程中控制好枪位，控制出钢磷与碳，保证足够的出钢温度；
LF炉造还原渣脱硫，减少夹杂，确保精炼渣碱度，调整成分；RH炉的高真空时间为20min；进行定氢定氧，[H]=0.9ppm，[O]=6.2ppm；
连铸全程保护浇铸，过热度20-25℃，坯料规格150mm，测量[N]=28ppm；
坯料进保温坑保温52小时， 坯料表面处理并使用耐高温涂层喷涂；
坯料加热到1250℃，总加热时间222min，第一阶段开轧温度1102℃，第二阶段开轧温度860℃，终轧温度688℃，轧后浇水冷却冷，返红温度383℃，钢板厚度50mm；
采用淬火+回火热处理方式，将钢板装进加热炉，在780℃保温200min后水冷淬火，在670℃保温232min回火后空冷。
本发明采用超低碳设计，一方面有利于提高钢的韧性，另一方面可显著地改善钢的焊接性能。硅主要以固溶强化形式提高钢的强度，但不可含量过高，以免降低钢的韧性。锰主要起固溶强化和降低相变温度提高钢板强度的作用，锰能显著提高钢的淬透性，随锰含量的增加，钢板的塑性和低温冲击韧性略有下降，强度显著提高，因此为保韧性Mn含量也不易过高。在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性：磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。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，实验证实，镍含量控制在5.2%～6.8%，再辅以少量其它合金元素，钢的综合性能可以实现等同于9Ni钢。铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性；铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能﹑焊接性能和切削加工性能。铬能增加钢的淬透性，使钢经过调质处理后具有较好的综合力学性能，但是其同样会降低伸长率和断面收缩率，所以钢种铬含量需要控制在合适范围内。钼在钢中能提高淬透性和热强性，防止回火脆性，提高回火稳定性。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种超低温压力容器用钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C≤0.10%，Mn：1.0%～1.5%，P≤0.010%，S≤0.008%，Si：0.15%～0.25%，Ni：5.2%～6.8%，Cr：0.2%～0.8%，Mo：0.15%～0.28%，Al：0.02%～0.05%，[H]≤2ppm，[N]≤80ppm，[0]≤20ppm，余量为Fe及不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的一种超低温压力容器用钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.03%～0.05%，Mn：1.2%～1.5%，P≤0.010%，S≤0.008%，Si：0.15%～0.25%，Ni：5.4%～6.0%，Cr：0.4%～0.8%，Mo：0.15%～0.20%，Al：0.02%～0.05%，[H]≤2ppm，[N]≤80ppm，[0]≤20ppm，余量为Fe及不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的一种超低温压力容器用钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.08%，Mn：1.0%～1.3%，P≤0.010%，S≤0.008%，Si：0.15%～0.25%，Ni：5.2%～5.8%，Cr：0.2%～0.5%，Mo：0.18%～0.28%，Al：0.02%～0.05%，[H]≤2ppm，[N]≤80ppm，[0]≤20ppm，余量为Fe及不可避免杂质。
4.一种超低温压力容器用钢生产方法，其特征在于：应用于权利要求1-3任意一项，包括：
冶炼工序：采用转炉+LF+RH精炼；
连铸工序：采用150mm厚度连铸生产坯料，连铸全程采用保护浇铸，浇铸温度为1516～1526℃，过热度为15～25℃，拉坯速率为0.90～1.25m/min；
加热工序：坯料最高加热温度1180～1250℃，均热温度1180～1220℃，总加热时间≥0.8min/mm×坯料厚度；
轧制工序：采用控轧工艺，第一阶段的轧制温度为940～1150℃，道次压下率为10%～25%，累计压下率≥50%；第二阶段的开轧温度≤890℃，目标终轧温度控制在860℃以下，累计压下率≥50%，轧制后得到轧态钢板；
冷却工序：半成品钢板水冷后堆垛缓冷，水冷时的返红温度≤400℃，堆垛温度≥300℃，钢板堆垛缓冷时间≥8小时；
热处理工序：冷却后钢板进行淬火+回火处理，淬火温度分别为750±20℃，淬火的总在炉时间为4.0 min/mm×钢板厚度/mm，水冷至室温；回火温度为650±20℃，总加热时间为4.5min/mm×钢板厚度/mm，空冷至室温。
5.根据权利要求1所述的一种超低温压力容器用钢生产方法，其特征在于：连铸坯料进入保温坑保温缓冷，缓冷时间≥48小时，缓冷后坯料表面处理并使用耐高温涂层喷涂。
6.根据权利要求1所述的一种超低温压力容器用钢生产方法，其特征在于：钢板厚度为5～50mm。
7. 根据权利要求1所述的一种超低温压力容器用钢生产方法，其特征在于：钢板屈服强度≥590MPa，抗拉强度690～830MPa，延伸率≥20%，-196℃ V型冲击功≥100J，侧膨胀值≥0.38mm。
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| CN116770170A (zh) * | 2023-05-18 | 2023-09-19 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种超低温环境用5.5Ni钢板及其制造方法 |
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| JP2016183387A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 新日鐵住金株式会社 | 低温用厚鋼板及びその製造方法 |
| CN110129685A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-16 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法 |
| AU2020103572A4 (en) * | 2018-05-25 | 2021-02-04 | Nanjing Iron & Steel Co., Ltd. | Ultra-fine grained high-strength steel plate with 1100 mpa-grade yield strength and production method thereof |
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