CN116790989A - 一种超低温调质钢薄板及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超低温调质钢薄板及其制备方法与应用,涉及轧钢生产技术领域,该薄板由以下质量分数的元素组成:C:0.01%~0.06%、Si:0.2%~0.3%、Mn:0.5%~0.8%、P:≤0.008%、S:≤0.002%、Ni:8.5%~9.5%、Al≤0.025%、B≤0.001%、余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的制备方法制得的薄钢板可以满足服役环境‑196℃的环境,各项性能指标满足要求,表面质量光洁美观。
Description
技术领域
本发明涉及轧钢生产技术领域,具体是一种超低温调质钢薄板及其制备方法与应用。
背景技术
06Ni9DR钢俗称为9%Ni钢,Ni9钢、9Ni钢等,是含Ni为8.5%~9.5%的超低温储罐和压力容器用调质高强度合金钢,是超低温设备和容器的重要结构材料,广泛用于制造或建造液氮和天然气(Liquefied Natural Gas:简称LNG)储罐。如液态天然气的LNG船和存储液态天然气的储罐就要用到大量的低温用钢06Ni9DR。它具有高的屈服强度和抗拉强度、良好的低温韧性和焊接性能等特点。
相关技术中公开了一种-196℃低温条件下压力容器用低镍钢板,该钢板没有充分的强度和韧性,作为超低温储罐和压力容器用钢各项性能还需提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超低温调质钢薄板,以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。
本发明第二方面提供了上述调质钢薄板的制备方法。
本发明第三方面提供了上述调质钢薄板的应用。
具体如下,本发明第一方面提供了一种超低温调质钢薄板,由以下质量分数的元素组成:
C:0.01%~0.06%、Si:0.2%~0.3%、Mn:0.5%~0.8%、P:≤0.008%、S:≤0.002%、Ni:8.5%~9.5%、Al≤0.025%、B≤0.001%、余量为Fe和不可避免的杂质。
根据本发明超低温调质钢薄板技术方案中的一种技术方案,至少具备如下有益效果:
本发明的钢板中包含8.5%~9.5%的Ni;从而提高钢板淬透性以及强度;本发明还通过控制钢水中的P、S含量等有害元素,提高钢水纯净度。
根据本发明的一些实施方式,所述超低温调质钢薄板的厚度为5mm~20mm。
根据本发明的一些实施方式,所述超低温调质钢薄板的厚度为5mm~18mm。
根据本发明的一些实施方式,所述超低温调质钢薄板的厚度为5mm~10mm。
根据本发明的一些实施方式,所述超低温调质钢薄板的厚度为5mm~8mm。
根据本发明的一些实施方式,所述超低温调质钢薄板的碳当量为0.7%~0.8%。
根据本发明的一些实施方式,所述超低温调质钢薄板的碳当量为0.76%~0.78%。
本发明第二方面公开了上述超低温调质钢薄板的制备方法,包括以下步骤:
连铸、加热、轧制和热处理;
所述热处理包括调质和回火;
所述调质的温度为600℃~800℃。
根据本发明制备方法技术方案中的一种技术方案,至少具备如下有益效果:
本发明的制备方法制得的薄钢板可以满足服役环境-196℃的环境,各项性能指标满足要求,表面质量光洁美观。
根据本发明的一些实施方式,所述调质的温度为690℃~790℃。
根据本发明的一些实施方式,所述调质的加热速率为2.0min/mm~2.5min/mm。
根据本发明的一些实施方式,所述调质的时间为25min~35min。
根据本发明的一些实施方式,所述回火的温度为500℃~600℃。
根据本发明的一些实施方式,所述回火的时间为40min~50min。
根据本发明的一些实施方式,所述回火的加热速率为2.0min/mm~2.5min/mm。
根据本发明的一些实施方式,所述加热的温度在1220℃以下。
根据本发明的一些实施方式,所述加热过程中的压力为5Pa~20Pa。
根据本发明的一些实施方式,所述连铸过程中拉速在1.0m/min以上。
根据本发明的一些实施方式,所述轧制过程中水压在16MPa以上。
根据本发明的一些实施方式,所述连铸过程中采用保护浇注成180mm~220mm厚度的铸坯。
根据本发明的一些实施方式,所述浇注过程中控制结晶器液面波动在±5mm以内。
根据本发明的一些实施方式,所述连铸过程中结晶器振动频率在200次/min~250次/min。
根据本发明的一些实施方式,所述铸坯在机械修磨机上进行扒皮修磨后轧制。
根据本发明的一些实施方式,所述修磨的参数如下:
粗磨:磨头功率120kW~140kW;台车速度18m/min~20m/min;平移步进值为15mm~20mm;修磨深度为1.4mm~1.5mm;
预精磨:磨头功率80kW~100kW;台车速度18m/min~20m/min;平移步进值为15mm~20mm;修磨深度为0.4mm~0.5mm;
第一精磨:磨头功率60kW~70kW;台车速度14m/min~15m/min;平移步进值为15mm~20mm;修磨深度为0.4mm~0.5mm;
第二精磨:磨头功率60kW~70kW;台车速度14m/min~15m/min;平移步进值为15mm~20mm;修磨深度为0.4mm~0.5mm。
根据本发明的一些实施方式,所述轧制的终厚度为120mm~150mm。
根据本发明的一些实施方式,所述加热过程中铸坯在炉时间≤260min。
根据本发明的一些实施方式,所述轧制过程中使用高镍铬轧辊。
根据本发明的一些实施方式,所述轧制过程中轧制公里数≥2公里。
根据本发明的一些实施方式,所述轧制过程中除鳞速度≤1.0m/s。
根据本发明的一些实施方式,所述轧制过程中采用粗轧和精轧。
根据本发明的一些实施方式,所述控制粗轧与精轧间间隔时间≤60s。
根据本发明的一些实施方式,所述板坯表面温度在880℃~980℃。
根据本发明的一些实施方式,所述轧前要进行高压水除鳞,水压≥16MPa。
根据本发明的一些实施方式,所述热处理前进行表面抛丸处理。
本发明第三方面公开了上述超低温调质钢薄板在制备超低温压力容器中的应用。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。
本发明的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例为一种超低温调质钢薄板,该薄板的厚度为5mm。
本实施例中超低温调质钢薄板由以下质量分数的元素组成:
C 0.03%、Si 0.22%、Mn 0.67%、P 0.003%、S 0.0015%、Al 0.024%、Ni9.43%、B 0.0004%和余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例中超低温调质钢薄板碳当量为0.78%。
本实施例中超低温调质钢薄板的牌号为06Ni9DR。
本实施例中超低温调质钢薄板的制备方法,包括以下步骤:
S1、连铸:
将钢水(钢水中各元素含量依据超低温调质钢薄板的成分确定)采用保护浇注成220mm厚度的铸坯;
浇注过程中控制结晶器液面波动在±5mm以内,结晶器振动频率为250次/min,拉速为1.05m/min;
开坯轧制至120mm,然后进行机械修磨,修磨的具体参数见表1:
表1本实施例中修磨具体参数
S2、加热:
将步骤S1中修磨后的产品采取冷装入炉;加热炉所用燃料为焦炉煤气和转炉煤气,二者配比为4:6,并保持炉内压力在10Pa~12Pa间;
铸坯出炉温度为1180℃,在炉时间为211min,加热过程中最高炉膛温度为1218℃;
S3、轧制:
将加热处理后的铸坯使用高镍铬轧辊轧制,轧制公里数为2.4公里;
除鳞箱除鳞水压力为17MPa,除鳞速度为0.5m/s,采用粗轧和精轧,粗轧与精轧间间隔时间为56s;
粗轧单道次压下量最大35mm,末道次压下率为16%;
精轧单道次压下量最大25mm,压下率为10%;
粗轧后两道次和精轧前三道次的板坯表面温度在980℃~1050℃之间,轧前进行高压水除鳞,其它轧制道次根据轧制温度、表面氧化情况等进行正常除鳞,除鳞水压为17MPa;
S4热处理:
热处理前进行表面抛丸处理,然后进行调质热处。
调质工艺:淬火700℃±10℃,加热速率2.0min/mm,保温30min;
回火:580℃±10℃,加热速率2.5min/mm,保温45min。
本实施例中制得的超低温调质钢薄板的拉伸性能结果见表2,低温冲击性能测试结果见表3。
表2本实施例中制得的超低温调质钢薄板的拉伸性能测试结果
- | 牌号(钢级) | 厚度 | 屈服强度 | 抗拉强度 | 伸长率 |
标准 | - | - | ≥585MPa | 680~820MPa | ≥18% |
头部1/4 | 06Ni9DR | 5mm | 700MPa | 718MPa | 27% |
尾部1/4 | 06Ni9DR | 5mm | 699MPa | 715MPa | 28.5% |
表3本实施例中制得的超低温调质钢薄板的低温冲击性能测试结果
实施例2
本实施例为一种超低温调质钢薄板,该薄板的厚度为8mm。
本实施例中超低温调质钢薄板由以下质量分数的元素组成:
C 0.03%、Si 0.22%、Mn 0.7%、P 0.003%、S 0.0014%、Al 0.023%、Ni9.13%、B 0.0004%和余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例中超低温调质钢薄板碳当量为0.76%。
本实施例中超低温调质钢薄板的牌号为06Ni9DR。
本实施例中超低温调质钢薄板的制备方法,包括以下步骤:
S1、连铸:
将钢水(钢水中各元素含量依据超低温调质钢薄板的成分确定)采用保护浇注成220mm厚度的铸坯;
浇注过程中控制结晶器液面波动在±5mm以内,结晶器振动频率为250次/min,拉速为1.05m/min;
开坯轧制至120mm,然后进行机械修磨,修磨的具体参数见表4:
表4本实施例中修磨具体参数
S2、加热:
将步骤S1中修磨后的产品采取冷装入炉;加热炉所用燃料为焦炉煤气和转炉煤气,二者配比为4:6,并保持炉内压力在10Pa~12Pa间;
铸坯出炉温度为1180℃,在炉时间为211min,加热过程中最高炉膛温度为1218℃;
S3、轧制:
将加热处理后的铸坯使用高镍铬轧辊轧制,轧制公里数为2.4公里;
除鳞箱除鳞水压力为17MPa,除鳞速度为0.5m/s,采用粗轧和精轧,粗轧与精轧间间隔时间为56s;
粗轧单道次压下量最大35mm,末道次压下率为16%;
精轧单道次压下量最大25mm,压下率为10%;
粗轧后两道次和精轧前三道次的板坯表面温度在980℃~1050℃之间,轧前进行高压水除鳞,其它轧制道次根据轧制温度、表面氧化情况等进行正常除鳞,除鳞水压为17MPa;
S4热处理:
热处理前进行表面抛丸处理,然后进行调质热处。
调质工艺:淬火780℃±10℃,加热速率2.0min/mm,保温25min;
回火:580℃±10℃,加热速率2.5min/mm,保温40min。
本实施例中制得的超低温调质钢薄板的拉伸性能结果见表5,低温冲击性能测试结果见表6。
表5本实施例中制得的超低温调质钢薄板的拉伸性能测试结果
- | 牌号(钢级) | 厚度 | 屈服强度 | 抗拉强度 | 伸长率 |
标准 | - | - | ≥585MPa | 680~820MPa | ≥18% |
头部1/4 | 06Ni9DR | 8mm | 707MPa | 717MPa | 28% |
尾部1/4 | 06Ni9DR | 8mm | 699MPa | 721MPa | 25.5% |
表6本实施例中制得的超低温调质钢薄板的低温冲击性能测试结果
实施例3
本实施例为一种超低温调质钢薄板,该薄板的厚度为18mm。
本实施例中超低温调质钢薄板由以下质量分数的元素组成:
C 0.04%、Si 0.22%、Mn 0.69%、P 0.003%、S 0.0013%、Al 0.015%、Ni9.03%、B 0.0004%和余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例中超低温调质钢薄板碳当量为0.76%。
本实施例中超低温调质钢薄板的牌号为06Ni9DR。
本实施例中超低温调质钢薄板的制备方法,包括以下步骤:
S1、连铸:
将钢水(钢水中各元素含量依据超低温调质钢薄板的成分确定)采用保护浇注成220mm厚度的铸坯;
浇注过程中控制结晶器液面波动在±5mm以内,结晶器振动频率为250次/min,拉速为1.05m/min;
轧制18mm,不需要开坯轧制,铸坯进行机械修磨,修磨的具体参数见表7:
表7本实施例中修磨具体参数
S2、加热:
将步骤S1中修磨后的产品采取冷装入炉;加热炉所用燃料焦炉煤气和转炉煤气,二者配比为4:6,并保持炉内压力在10Pa~12Pa间;
铸坯出炉温度为1180℃,在炉时间为231min,加热过程中最高炉膛温度为1218℃;
S3、轧制:
将加热处理后的铸坯使用高镍铬轧辊轧制,轧制公里数为2.4公里;
除鳞箱除鳞水压力为17MPa,除鳞速度为0.5m/s,采用粗轧和精轧,粗轧与精轧间间隔时间为56s;
粗轧单道次压下量最大35mm,末道次压下率为16%;
精轧单道次压下量最大25mm,压下率为10%;
粗轧后两道次和精轧前三道次的板坯表面温度在980℃~1050℃之间,轧前进行高压水除鳞,其它轧制道次根据轧制温度、表面氧化情况等进行正常除鳞,除鳞水压为17MPa;
S4热处理:
热处理前进行表面抛丸处理,然后进行调质热处。
调质工艺:淬火780℃±10℃,加热速率2.0min/mm,保温35min;
回火:580℃±10℃,加热速率2.5min/mm,保温50min。
本实施例中制得的超低温调质钢薄板的拉伸性能结果见表8,低温冲击性能测试结果见表9。
表8本实施例中制得的超低温调质钢薄板的拉伸性能测试结果
- | 牌号(钢级) | 厚度 | 屈服强度 | 抗拉强度 | 伸长率 |
标准 | - | - | ≥585MPa | 680~820MPa | ≥18% |
头部1/4 | 06Ni9DR | 18mm | 715MPa | 732MPa | 24% |
尾部1/4 | 06Ni9DR | 18mm | 716MPa | 733MPa | 25.5% |
表9本实施例中制得的超低温调质钢薄板的低温冲击性能测试结果
综上所述,本发明的制备方法制得的薄钢板可以满足服役环境-196℃的环境,各项性能指标满足要求,表面质量光洁美观。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超低温调质钢薄板,其特征在于,由以下质量分数的元素组成:
C:0.01%~0.06%、Si:0.2%~0.3%、Mn:0.5%~0.8%、P:≤0.008%、S:≤0.002%、Ni:8.5%~9.5%、Al≤0.025%、B≤0.001%、余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的超低温调质钢薄板,其特征在于,所述超低温调质钢薄板的厚度为5mm~20mm。
3.根据权利要求1所述的超低温调质钢薄板,其特征在于,所述超低温调质钢薄板的碳当量为0.7%~0.8%。
4.一种制备如权利要求1至3任一项所述的超低温调质钢薄板的方法,其特征在于,包括以下步骤:
连铸、加热、轧制和热处理;
所述热处理包括调质和回火;
所述调质的温度为600℃~800℃。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述回火的温度为500℃~600℃。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述加热的温度在1220℃以下。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述加热过程中的压力为5Pa~20Pa。
8.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述连铸过程中拉速在1.0m/min以上。
9.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述轧制过程中水压在16MPa以上。
10.一种如权利要求1至3任一项所述的超低温调质钢薄板在制备超低温压力容器中的应用。
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- 2023-06-30 CN CN202310787656.1A patent/CN116790989A/zh active Pending
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