低成本高韌性-140℃低溫用鋼板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低成本高韌性-140℃低溫用鋼板的制造方法，該鋼的化學成分按重量百分比為C：0.03～0.10%，Si：0.05～0.25%，Mn：1.80～3.50%，P：≤0.010%，S：≤0.002%，Ni：1.30～3.50%，Cu：0.10～0.80%，Nb：≤0.20%，Ti：≤0.035%，Alt：0.010～0.050%，其余為Fe及不可避免的雜質；本發(fā)明通過冶煉及精煉，控軋控冷工藝及熱處理工藝生產。本發(fā)明鋼板性能優(yōu)良，具有良好的強韌性匹配，同時具有優(yōu)異的低溫韌性，生產工藝穩(wěn)定，可操作性強。
【專利說明】低成本高韌性-140°C低溫用鋼板及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低溫用鋼板的制造方法，具體的說是一種低成本高韌性-140°c低溫用鋼板及其制造方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國社會經濟的高速發(fā)展，國內石油、化工等能源行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛。液化石油氣、液態(tài)甲醇、液氨、液氧、液氮生產、運輸和儲存設備需求量增長很快。根據我國“十二五”規(guī)劃，繼續(xù)優(yōu)化石化能源的發(fā)展，進一步加快油氣資源的開發(fā)。這將給低溫服役條件下能源生產及存儲設備制造行業(yè)提供廣闊的市場及發(fā)展機遇，同時也極大的促進了低溫用鋼的發(fā)展。
[0003]目前，Ni系低溫鋼廣泛應用于低溫容器的生產制備中。應該指出的是，隨著全球范圍內能源及資源需求的日益增長，實現鋼材的減量化及低成本成為鋼鐵行業(yè)的一個重要發(fā)展方向。Ni的合金化成本占Ni系低溫鋼成本的比重很大，因此，降低Ni系低溫鋼成本成為一個重要的課題。
[0004]提高低溫韌性的主要技術手段是在鋼中加入含量較高的Ni，通過熱處理工藝調控鋼中的組織配比，以獲得較低的韌脆轉變溫度，從而提高鋼的低溫韌性。目前低溫用鋼板向著低成本、高性能方向發(fā)展，通過合理的化學成分設計和熱處理工藝，在保證性能不下降的同時，少Ni低溫鋼是一個重要的方向以及對于推動低合金鋼的升級換代具有重要意義。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種低成本高韌性_140°C低溫用鋼板及其制造方法，該方法通過合理的成分設計、控軋控冷工藝及合理的熱處理工藝，獲得性能優(yōu)異的低成本高韌性-140°C低溫用鋼板。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的:
一種低成本高韌性_140°C低溫用鋼板，其特征在于:該鋼板的化學成分按重量百分比為 C:0.03 ~0.10%, Si:0.05 ~0.25%, Mn:1.80 ~3.50%, P:≤ 0.010%, S:≤ 0.002%, Ni:
1.30 ~3.50%, Cu:0.10 ~0.80%, Nb:≤ 0.20%, T1:≤0.035%, Alt:0.010 ~0.050%，其余
為Fe及不可避免的雜質。
[0007]本發(fā)明中，鋼板中也可以加入以下一種或幾種合金元素:Mo:0.01~0.20%、Cr:
O~0.50%, V:0~0.05%，鋼中合金元素的總添加量不大于2%。
[0008]該鋼板的化學成分中的雜質元素控制為:0≤0.0015%, N≤0.0080%,H≤0.0003%。
[0009]一種低成本高韌性_140°C低溫用鋼板的制造方法，其特征在于該制造方法包括以下工序:鐵水脫硫預處理一冶煉一LF精煉一真空處理一靜攪一連鑄一鑄坯檢驗、判定一鑄還驗收一鋼還加熱一除鱗一軋制一冷卻一探傷一熱處理一切割、取樣一噴印標識一入庫；具體要求如下:1)鐵水脫硫處理后硫含量控制在[S]≤ 0.002%，采用雙渣法嚴格控制[P]含量，LF采用白渣操作脫硫脫氧，真空處理嚴格控制氣體含量；連鑄控制中包溫度為液相線+5~35 0C ；
2)連鑄坯加熱軋制前進行表面修磨噴涂防氧化處理；連鑄坯堆垛緩冷或入緩冷坑緩冷24小時及以上；
3)采用控軋控冷技術，連鑄坯加熱溫度為1100°C~1250°C，加熱時間8~15min/cm，奧氏體再結晶區(qū)和未再結晶區(qū)兩階段軋制；粗軋道次低速大壓下量破碎奧氏體晶粒，精軋開軋溫度為880~960°C，終軋溫度780~860°C ;軋后控制冷卻，返紅溫度≤400°C，隨后空冷；
4)在鋼板控軋控冷后，進行淬火及回火熱處理。將鋼板在68(T78(TC保溫1.5^2.5mm/min+l(T100min，出爐后立即淬火處理；然后在 57(T670°C保溫 1.5~2.5mm/min+l(T100min，出爐后空冷或水冷。
[0010]本發(fā)明中，對連鑄坯也可采用兩階段控制軋制技術，連鑄坯加熱溫度為1100°C~1250°C，加熱時間8~15min/cm，奧氏體再結晶區(qū)和未再結晶區(qū)兩階段軋制；粗軋道次低速大壓下量破碎奧氏體晶粒，精軋開軋溫度為880~960°C，終軋溫度780~850°C ;隨后空冷；在鋼板控軋空冷后，進行兩次淬火及回火熱處理；將鋼板在80(T88(TC保溫1.5^2.5mm/min+5~lOOmin，出爐后立即淬火處理；然后68(T780°C保溫1.5~2.5mm/min+5~lOOmin，出爐后立即淬火處理；再在57(T670°C保溫1.5~2.5mm/min+10"100min,出爐后空冷或水冷。
[0011]化學成分是影響連鑄坯內部質量與高強韌性鋼板性能的關鍵因素之一，本發(fā)明為了使所述鋼獲得優(yōu)異的綜合性能，對所述鋼的化學成分進行了限制，原因在于:
C:碳是影響高強度鋼力學性能的主要元素之一，通過間隙固溶提高鋼的強度，當碳含量小于0.03時強度低；含量過高時，韌性和可焊性將變差，本發(fā)明碳含量控制在0.03~
0.10% O
[0012]S1:硅是煉鋼必要的脫氧元素，具有一定的固溶強化作用；硅含量過高，不利于鋼板表面質量及低溫韌性，本發(fā)明硅含量控制在0.05~0.25%。
[0013]Mn:錳具有細化組織、提高強度及低溫韌性的作用，而且成本低廉。錳含量過高時，易造成連鑄坯偏析。本發(fā)明錳含量控制在1.80~3.50%。
[0014]N1:鎳能提高鋼的強度、韌性及耐腐蝕性能，抑制碳從奧氏體中脫溶，降低晶界碳化物析出傾向，顯著減少晶間碳化物數量，本發(fā)明鎳含量控制在1.30~3.50%。
[0015]Cu:銅能夠抑制多邊形鐵素體和珠光體的形成，促進低溫組織貝氏體或馬氏體的轉變。銅含量過高影響鋼的韌性，并引起回火脆性，本發(fā)明中銅含量控制在0.10~0.80%。
[0016]Nb:微量鈮對奧氏體晶界具有釘扎作用，抑制形變奧氏體的再結晶，并在冷卻或回火時形成析出物，提高強度和韌性。鈮添加量大于0.20%時韌性降低，并引起連鑄坯表面裂紋產生，此外對焊接性能也有惡化作用。本發(fā)明鈮含量控制在≤ 0.20%。
[0017]T1:鈦能固定鋼中的氣體氮，形成氮化鈦，阻止在加熱、軋制、焊接過程中的晶粒長大，改善母材和焊接熱影響區(qū)的韌性。本發(fā)明鈦成分控制在≤ 0.035%。
[0018]Al:鋁是一種重要的脫氧元素，鋼水中加入微量的鋁，可以有效減少鋼中的夾雜物含量，并細化晶粒。但過多的鋁，會促進連鑄坯產生表面裂紋降低板坯質量，全鋁含量應控制在 0.010 ~0.050%。[0019]鋼中雜質元素如S、P等，會嚴重損害所述鋼和焊接近焊縫區(qū)的低溫韌性，增加連鑄坯偏析程度。硫、磷含量應控制在S≥0.0020%和P≥0.010%以下。其它為不可避免的雜質元素。
[0020]本發(fā)明可以有兩種軋制工藝，軋制工藝1:采用控軋控冷技術，連鑄坯加熱溫度為1100°C~1250°C，加熱時間8~15min/cm，奧氏體再結晶區(qū)和未再結晶區(qū)兩階段軋制。粗軋道次低速大壓下量破碎奧氏體晶粒，精軋開軋溫度為880~960°C，終軋溫度780~860 ；軋后控制冷卻，返紅溫度為< 400°C，隨后空冷。與之相適配的熱處理工藝1:在鋼板控軋控冷后，進行淬火及回火熱處理。將鋼板在68(T780°C保溫1.5~2.5mm/min+l(T100min，出爐后立即淬火處理；然后在57(T670°C保溫1.5~2.5mm/min+l(T100min，出爐后空冷或水冷。
[0021]軋制工藝2:采用控制軋制技術，連鑄坯加熱溫度為1100°C~1250°C，加熱時間8~15min/cm，奧氏體再結晶區(qū)和未再結晶區(qū)兩階段軋制。粗軋道次低速大壓下量破碎奧氏體晶粒，精軋開軋溫度為880~960°C，終軋溫度780~860，隨后空冷。與之相適配的熱處理工藝2:在鋼板控軋空冷后，進行兩次淬火及回火熱處理。將鋼板在80(T870°C保溫1.5~2.5mm/min+5~lOOmin，出爐后立即淬火處理；然后680~78(TC保溫1.5~2.5mm/min+5~lOOmin，出爐后立即淬火處理；再在58(T670°C保溫1.5~2.5mm/min+10"100min,出爐后空冷或水冷。
[0022]本發(fā)明通過優(yōu)化成分設計，冶煉及精煉，對軋制工藝的合理設定及優(yōu)化，進行熱處理。本發(fā)明鋼板性能良好，屈服強度≥390MPa，抗拉強度為530~710MPa，延伸率為≥20%，低溫沖擊Akv (-140°C)≥100J，側膨脹值≥1.00mm，具有良好的強韌性匹配，成本較相同性能5Ni鋼降低1000元以上。同時具有優(yōu)異的低溫韌性，生產工藝穩(wěn)定，可操作性強。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明 采低的Ni成分設計生產高性能低溫用鋼，與相同性能低溫鋼相比極大地降低了生產成本，提高了生產效益。
[0024]2、本發(fā)明通過合理的成分設計，采用低碳、低磷硫冶煉工藝，與其他合金元素配合，有效地增強了強韌性能。采用合理的熱處理工藝，保證鋼板組織及性能均勻，獲得了低成本高韌性_140°C低溫用鋼。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為實施例2 25mm厚低成本高韌性_140°C低溫用鋼熱處理后的組織形貌，組織為回火M+粒狀B。
[0026]圖2為實施例4 30mm厚低成本高韌性_140°C低溫用鋼熱處理后的組織形貌，組織為回火M+粒狀B。
[0027]圖3為實施例2 25mm厚低溫用鋼板熱處理后殘余奧氏體形貌。
[0028]圖4為實施例4 30mm厚低溫用鋼板熱處理后殘余奧氏體形貌。
【具體實施方式】
[0029]一種低成本高韌性_140°C低溫用鋼的制造方法，采用低碳、低磷硫冶煉工藝，與其他合金元素配合，有效地增強了強韌性能。采用合理的熱處理工藝，保證鋼板組織及性能均勻，獲得了低成本高韌性-140°C低溫用鋼。主要的工藝路線為:鐵水脫硫預處理一冶煉—LF精煉一真空處理一靜攪一連鑄一鑄坯檢驗、判定一鑄坯驗收一鋼坯加熱一除鱗一軋制一冷卻一探傷一熱處理一切割、取樣一噴印標識一入庫。
[0030]表1本發(fā)明實施例的主要化學成分(wt%)
【權利要求】
1.一種低成本高韌性-140°C低溫用鋼板，其特征在于:該鋼板的化學成分按重量百分比為 C:0.03 ~0.10%, Si:0.05 ~0.25%, Mn:1.80 ~3.50%, P:≤ 0.010%, S..≤ 0.002%,N1:1.30 ~3.50%, Cu:0.10 ~0.80%, Nb:≤ 0.20%, Ti..≤ 0.035%, Alt:0.010 ~0.050%,其余為Fe及不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的低成本高韌性_140°C低溫用鋼板，其特征在于:該鋼板加入以下一種或幾種合金元素:Mo:0.01~0.20%、Cr:0~0.50%、V:0~0.05%，鋼中合金元素的總添加量不大于2%。
3.根據權利要求1所述的低成本高韌性_140°C低溫用鋼板，其特征在于:該鋼板的化學成分中的雜質元素控制為:0 ≤ 0.0015%, N≤0.0080%, H≤0.0003%。
4.一種權利要求1所述的低成本高韌性_140°C低溫用鋼板的制造方法，其特征在于該制造方法包括以下工序:鐵水脫硫預處理一冶煉一LF精煉一真空處理一靜攪一連鑄一鑄還檢驗、判定一鑄還驗收一鋼還加熱一除鱗一軋制一冷卻一探傷一熱處理一切割、取樣一噴印標識一入庫；具體要求如下: O鐵水脫硫處理后硫含量控制在[S] ≤ 0.002%，采用雙渣法嚴格控制[P]含量，LF采用白渣操作脫硫脫氧，真空處理嚴格控制氣體含量；連鑄控制中包溫度為液相線+5~35 0C ； 2)連鑄坯加熱軋制前進行表面修磨噴涂防氧化處理；連鑄坯堆垛緩冷或入緩冷坑緩冷24小時及以上； 3)采用控軋控冷技術，連鑄坯加熱溫度為1100°C~1250°C，加熱時間8~15min/cm，奧氏體再結晶區(qū)和未再結晶區(qū)兩階段軋制；粗軋道次低速大壓下量破碎奧氏體晶粒，精軋開軋溫度為880~960°C，終軋溫度780~860°C ;軋后控制冷卻，返紅溫度≤400°C，隨后空冷； 4)在鋼板控軋控冷后，進行淬火及回火熱處理； 將鋼板在680~780°C保溫1.5^2.5mm/min+l0~100min，出爐后立即淬火處理；然后在570~670°C保溫1.5~2.5mm/min+10~100min,出爐后空冷或水冷。
5.根據權利要求4所述的低成本高韌性_140°C低溫用鋼板的制造方法，其特征在于:步驟3)中，采用兩階段控制軋制技術，連鑄坯加熱溫度為1100°C~1250°C，加熱時間8~15min/cm，奧氏體再結晶區(qū)和未再結晶區(qū)兩階段軋制；粗軋道次低速大壓下量破碎奧氏體晶粒，精軋開軋溫度為880~960°C，終軋溫度780~850°C;隨后空冷；在鋼板控軋空冷后，進行兩次淬火及回火熱處理；將鋼板在800~880°C保溫1.5^2.5mm/min+5^100min,出爐后立即淬火處理；然后680~780°C保溫1.5~2.5mm/min+5~lOOmin，出爐后立即淬火處理；再在570~670°C保溫1.5~2.5mm/min+10~100min,出爐后空冷或水冷。
【文檔編號】C22C38/16GK103882312SQ201410076207
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權日:2014年3月4日
【發(fā)明者】李恒坤, 崔強, 吳年春, 尹雨群, 鄧偉 申請人:南京鋼鐵股份有限公司