CN116162864A - 具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有‑70℃低温冲击09MnNiDR钢板及其制造方法，属于冶金领域。按重量百分比计，包括以下组分：C：0.06～0.12％；Si：0.15～0.50％；Mn：1.20～1.60％；P≤0.020％；S≤0.010％；Alt：0.020～0.070％；Ni：0.30～0.80％；余量为Fe和不可避免的杂质。此外，该钢板的制造方法如下：(1)按照上述组分进行冶炼、连铸后得到连铸坯；(2)将上述连铸坯进行再加热、粗轧、精轧、热处理；(3)对轧制后的成品进行ACC冷却。本发明可以保证该钢板的‑70℃低温冲击韧性稳定，性能合格率达97％以上，综合性能优良。保证RH精炼工序极限真空度和循环时间，做好连铸保护浇注，有利于减少三氧化二铝夹杂物的产生。

Description

具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板及其制造方法
技术领域
本发明属于冶金领域，涉及一种具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板及其制造方法。
背景技术
09MnNiDR钢为铁素体+少量珠光体型低温用钢。由于含碳量低，属于低合金结构钢，Mn、Ni为其主要合金。Mn主要是通过固溶强化来提高钢材的强度，而Ni能改善铁素体的低温韧性，并具有明显降低冷脆转折温度的作用。其碳当量≤0.44，淬硬倾向小，不易形成冷裂纹，焊缝具有较好的塑性和韧性，通常无需预热。当板厚超过一定的厚度、接头刚性拘束较大或碳当量偏高时，应考虑预热。但预热温度不要过高，否则会使热影响区晶粒长大，并在晶界析出氧化物。所以，焊接时应控制焊接线能量和层间温度，焊后还应进行消除应力的热处理。
Ni在钢中为纯固溶元素，具有明显降低冷脆转折温度的作用。Ni通过其在晶粒内的吸附作用细化铁素体晶粒，提高钢的冲击韧性。但同时Ni可以扩大奥氏体元素，降低奥氏体的转变温度，从而影响到碳与合金元素的扩散速度，阻止奥氏体向珠光体转变，降低钢的临界冷却速度，可提高钢的淬透性，易使钢中出现贝氏体及马氏体。因此控制合适的Ni含量，使其保持单一的铁素体+珠光体是改善韧性的关键。
09MnNiDR钢被广泛用于各种液体用储存容器和输送管道、大型液化天然气、石油气的设备和储运设施、输送液化天然气的槽船、加氢反应装置等部位。因其容器钢的特殊性能，探伤合格是必须满足的条件之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板及其制造方法，解决-70℃低温冲击比合格问题，解决探伤不合问题，提高探伤合格率至99.00％以上，保证RH精炼工序极限真空度和循环时间，做好连铸保护浇注，有利于减少三氧化二铝夹杂物的产生。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板，按重量百分比计，包括以下组分：C：0.06～0.12％；Si：0.15～0.50％；Mn：1.20～1.60％；P≤0.020％；S≤0.010％；Alt：0.020～0.070％；Ni：0.30～0.80％；余量为Fe和不可避免的杂质。
C：钢中最经济、最基本的强化元素，对提高钢的强度有明显作用，但是C含量过高会影响钢的延性、韧性和焊接性，因此，近代钢的发展过程是不断降低C含量的过程。故在本发明中，C的重量百分比为：0.06～0.12％。作为优选0.07～0.10％。
Si：是一种类金属元素，具有极好的防水性能和脱氧性能，能提高钢的强度及质量，故本发明中Si的重量百分比为：0.15～0.50％。作为优选0.20～0.30％。
Mn：通过固溶强化提高钢的强度，是钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要、最经济的强化元素，且有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性、降低韧脆转变温度。因此，本申请中Mn的含量为1.20～1.60％。作为优选1.45～1.55％。
P、S：不可避免的钢中有害杂质元素，易形成偏析、夹杂等缺陷，恶化船板钢的焊接性能、冲击韧性。因此，本发明中P≤0.020％；S≤0.010％。作为优选，P≤0.015％，S≤0.005％。
Alt为钢中全铝含量，是酸溶铝和氧化铝之和，有利于细化晶粒，改善钢材的韧性。在本发明中，Alt的重量百分比为0.020～0.070％。
Ni：可通过固溶强化作用提高钢的强度，Ni可降低韧脆转变温度，从而提高钢板低温塑韧性。Ni是扩大奥氏体元素，降低奥氏体的转变温度，从而影响到碳与合金元素的扩散速度，阻止奥氏体向珠光体转变，降低钢的临界冷却速度，可提高钢的淬透性，易使钢中出现贝氏体及马氏体。因此控制合适的Ni含量，使其保持单一的铁素体+珠光体是改善韧性的关键。本发明中Ni的含量范围为0.30～0.80％。作为优选0.45～0.65％。
Cr、As等残余元素含量偏高会造成低温脆性，影响钢材低温冲击性能。
一种具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板的制造方法，应用上述的具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板的组分进行冶炼，连铸后得到连铸坯；将上述连铸坯进行再加热、粗轧、精轧、热处理；对轧制后的成品进行ACC冷却。
可选的，再加热工序中：再加热温度1100～1180℃。
可选的，粗轧工序中：粗轧送料的厚度为3.0倍成品厚度；精轧工序中：控轧厚度为3.0倍成品厚度，控轧温度为850～950℃，终轧温度为790～850℃。
可选的，冷却工序中：采用ACC冷却，返红温度660～720℃；热处理工序中：正火温度910～930℃，正火时间系数1.1～1.7min/mm。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明-70℃低温冲击韧性稳定，性能合格率达97％以上，综合性能优良。
(2)本发明找到了09MnNiDR钢探伤不合格的原因，为氧化铝类夹杂物造成，是钢液中Al2O3未能完全上浮，聚集在1/4处，并经轧制后形成线状缺陷。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为Cr元素含量与冲击功对应离散分布图；
图2为As元素含量与冲击功对应离散分布图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图2，展示了Cr、As元素含量与冲击功对应离散分布图，Cr、As等残余元素含量偏高会造成低温脆性，影响钢材低温冲击性能。以下提供2个实施例对本发明进行阐述。
表1组分表
Figure BDA0003966682720000031
Figure BDA0003966682720000041
实施例1：
本实施例提供的具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板，所述钢板的厚度为30mm。具体制造步骤如下：
1)、按照表格中实施例1的组分进行冶炼、连铸后得到连铸坯；2)、将上述连铸坯进行在加热、粗轧和精轧；3)、对轧制后的成品进行冷却。在再加热工序中，再加热温度1163℃；在粗轧工序中，粗轧送料的厚度为90mm(铸坯厚度300mm)，轧制13道次，单道次压下率大于12％；在精轧工序中；控轧厚度90mm，控轧温度为895℃，终轧温度为819℃，轧制道次11道；所述冷却工序采用ACC冷却工艺，冷却时，返红温度为666℃，正火温度为918℃，正火时间系数为1.5min/mm。
实施例2：
本实施例提供的具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板，所述钢板的厚度为50mm。具体制造步骤如下：
1)、按照表格中实施例2的组分进行冶炼、连铸后得到连铸坯；2)、将上述连铸坯进行在加热、粗轧和精轧；3)、对轧制后的成品进行冷却。在再加热工序中，再加热温度1155℃；在粗轧工序中，粗轧送料的厚度为150mm(铸坯厚度300mm)，轧制9道次，单道次压下率大于12％；在精轧工序中；控轧厚度50mm，控轧温度为877℃，终轧温度为811℃，轧制道次10道；所述冷却工序采用ACC冷却工艺，冷却时，返红温度为673℃，正火温度为922℃，正火时间系数为1.3min/mm。
表2性能表
Figure BDA0003966682720000042
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板，其特征在于：按重量百分比计，包括以下组分：C：0.06～0.12％；Si：0.15～0.50％；Mn：1.20～1.60％；P≤0.020％；S≤0.010％；Alt：0.020～0.070％；Ni：0.30～0.80％；余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板，其特征在于：C的重量百分比为0.07～0.10％。
3.根据权利要求1所述的具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板，其特征在于：Si的重量百分比为0.20～0.30％。
4.根据权利要求1所述的具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板，其特征在于：Mn的重量百分比为1.45～1.55％。
5.根据权利要求1所述的具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板，其特征在于：P的重量百分比为P≤0.015％，S的重量百分比为S≤0.005％。
6.根据权利要求1所述的具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板，其特征在于：Ni的重量百分比为0.45～0.65％。
7.一种具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板的制造方法，其特征在于：应用根据权利要求1-6任一项中所述的具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板的组分进行冶炼，连铸后得到连铸坯；将上述连铸坯进行再加热、粗轧、精轧、热处理；对轧制后的成品进行ACC冷却。
8.根据权利要求7所述的具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板的制造方法，其特征在于：再加热工序中：再加热温度1100～1180℃。
9.根据权利要求7所述的具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板的制造方法，其特征在于：粗轧工序中：粗轧送料的厚度为3.0倍成品厚度；精轧工序中：控轧厚度为3.0倍成品厚度，控轧温度为850～950℃，终轧温度为790～850℃。
10.根据权利要求7所述的具有-70℃低温冲击09MnNiDR钢板的制造方法，其特征在于：冷却工序中：采用ACC冷却，返红温度660～720℃；热处理工序中：正火温度910～930℃，正火时间系数1.1～1.7min/mm。
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