一種低溫容器用Ni鋼中厚板的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種低溫鋼及其制造方法，具體的說是一種低溫容器用3.5M鋼中厚 板的制造方法
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來隨著我國能源消耗的增加和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，液化石油氣和液化丙烷及乙 烯的需求越來越大，而這些原料的儲(chǔ)存、處理及運(yùn)輸設(shè)備主要用3.5Ni鋼制造，因此對(duì)3.5Ni 鋼的需求量越來越大。
[0003] 根據(jù)申請(qǐng)人采用"低溫鋼"和"低溫容器用鋼"進(jìn)行檢索，武鋼專利CN 101235466提 供了 "一種高韌性-ll〇°C低溫鋼及其制造方法"，舞鋼專利CN 103305758 A提供了"一種壓 力容器用鋼板及其生產(chǎn)方法"，但他們均采用正火+回火(NT)的熱處理工藝，且韌性測(cè)試溫 度高于-110°C;首鋼專利CN 103266267 A提供了"一種低溫容器用08Ni3DR鋼中厚板的制造 方法"，采用了淬火+回火熱處理工藝，但是成分中添加了貴金屬M(fèi)o,且只提供了-100°C的低 溫韌性，對(duì)_120°C的低溫韌性未提及，不能用來制造 LEG儲(chǔ)罐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：
[0005] ⑴如何在減少Ni含量降低成本的同時(shí)，簡(jiǎn)化熱處理工序，并提高鋼的低溫韌性和 強(qiáng)度，且保證鋼板韌性富裕量較大；
[0006]⑵如何使低溫容器用3.5M鋼的組織為以回火馬氏體加貝氏體為基體的組織，基 體中彌散分布著大量的細(xì)小的滲碳體，能夠獲得良好的強(qiáng)韌性匹配。
[0007] 本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是：
[0008] -種低溫容器用3.5Ni鋼中厚板的制造方法，其化學(xué)成分的重量百分比為：C: 0.03-0.07% , Si ：0.10-0.25% ,Μη ： 0.5〇-〇 . 90 % , S < 0.005 % , P < 0.008 % ,Ni :3.25-3.75%，Alt:0.02-(h05%，余量為Fe和雜質(zhì)；
[0009] 本發(fā)明中，3.5Ni鋼中厚板的厚度為15-30mm。
[0010] 由于Ni價(jià)格高昂，本發(fā)明通過將Ni的含量控制為3.25-3.75 %，其含量低于現(xiàn)有技 術(shù)的5Ni鋼，這樣，鋼中合金元素添加較少，一方面利于冶煉過程中成分的穩(wěn)定控制，另一方 面減少合金成本的同時(shí)，配合本發(fā)明的TMCP技術(shù)以及熱處理(淬火+回火熱處理），可以細(xì)化 組織，并得到以回火馬氏體加貝氏體為基體的組織，且基體中彌散分布著大量的滲碳體，顯 著提高了提高鋼的低溫韌性和強(qiáng)度，鋼板韌性富裕量較大，_120°C沖擊功2 200J，使本發(fā)明 可以替代5Ni鋼用于制造 LEG液化氣儲(chǔ)罐。另外，本發(fā)明通過將Ni的含量控制為3.25-3.75%，配合其它化學(xué)成分及本發(fā)明的TMCP技術(shù)以及熱處理(淬火+回火熱處理），可通過能 擴(kuò)大γ相區(qū)，穩(wěn)定奧氏體，能使鋼中的螺型位錯(cuò)不易分解，螺型位錯(cuò)滑移受阻時(shí)，可以離開 原滑移面沿另一個(gè)晶面繼續(xù)移動(dòng)，使得螺型位錯(cuò)的交滑移發(fā)生，提高了鋼的塑變性能，獲提 了意想不到的技術(shù)效果。最后，本發(fā)明采用淬火+回火工藝進(jìn)行熱處理，熱處理工序簡(jiǎn)單，但 產(chǎn)品的性能卻超過了現(xiàn)有技術(shù)。
[0011] 本發(fā)明其它化學(xué)成分含量限定所起的作用具體為：
[0012] C是強(qiáng)化元素，可以通過固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)C還是奧氏體形 成及穩(wěn)定元素，但是過量的添加會(huì)對(duì)焊接熱影響區(qū)的低溫韌性有害，所以C的含量不能過 高，本發(fā)明將C的范圍控制為0.03-0.07 %。
[0013] Si在煉鋼過程中是脫氧元素，對(duì)降低3.5Ni鋼中有害元素0含量非常重要，Si同時(shí) 可以提高強(qiáng)度，但是Si作為間隙固溶原子會(huì)使鋼的韌性明顯下降，因此Si含量不宜過高，本 發(fā)明將Si的含量范圍為0.05-0.2%。
[0014] Μη是奧氏體穩(wěn)定元素，有利于回轉(zhuǎn)奧氏體的穩(wěn)定，Μη也是基體強(qiáng)化元素，可以通過 沉淀強(qiáng)化來提高強(qiáng)度，Μη含量過高容易形成大尺寸的MnS夾雜物影響韌性，本發(fā)明將Μη的含 量范圍為0.50-0.90%。
[0015] Α1是脫氧元素，可以降低鋼中的氧含量，但是過量添加容易形成高熔點(diǎn)析出物 Α12〇3和Α1Ν，而且析出物直徑較大，能達(dá)到幾微米，嚴(yán)重影響基體的低溫韌性，本發(fā)明將Alt 的含量范圍為0.02-0.05%。
[0016] P、S元素對(duì)鋼材的低溫韌性都是有害的，它們?cè)阡撝挟a(chǎn)生偏析，降低了晶界抗力使 脆性裂紋易起源于晶界并易沿晶界擴(kuò)展;特別是P能急劇降低材料韌性，加大冷脆傾向；為 了獲得優(yōu)異的低溫韌性P、S含量應(yīng)該盡可能的低。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：⑴鋼中合金元素添加較少，利于冶煉過程中成分的穩(wěn)定控 制，減少合金成本;⑵采用TMCP技術(shù)，細(xì)化了組織，顯著提高了提高鋼的低溫韌性和強(qiáng)度;鋼 板韌性富裕量較大，_120°C沖擊功2 200J，可以替代5Ni鋼用于制造 LEG液化氣儲(chǔ)罐;⑶采用 淬火+回火工藝進(jìn)行熱處理，熱處理工序簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0018] 圖1為飽和苦味酸溶液腐蝕的20mm厚鋼板1/2厚度處熱乳淬火后原奧氏體晶粒照 片。
[0019]圖2為4 %硝酸酒精溶液腐蝕的30_鋼板1/4厚度處回火態(tài)組織照片。
[0020]圖3為4 %硝酸酒精溶液腐蝕的15_鋼板1 /4厚度處組織SEM觀察到的二次電子像。
【具體實(shí)施方式】 [0021 ] 實(shí)施例1
[0022]本實(shí)施例提供一種低溫容器用3.5M鋼中厚板的制造方法，采用爐卷乳機(jī)乳制 150mm厚坯料生產(chǎn)15mm厚度規(guī)格的鋼板。包括如下步驟：
[0023]中厚板按重量百分比計(jì)其成分為:C:0.055%，Si:0.21%，Mn :0.62，S:0.002%，P: 0.005%，Ni:3.46%，Alt:0.031%，余量為Fe和雜質(zhì)；按成分進(jìn)行煉鋼并連鑄成150mm厚板 坯，將連鑄坯放入加熱爐加熱至1200°C，保溫2小時(shí);分兩階段控制乳制，粗乳在奧氏體完全 再結(jié)晶區(qū)乳制，開乳溫度ll〇〇°C，粗乳結(jié)束溫度為1050°C，精乳在奧氏體非完全再結(jié)晶區(qū)乳 制，開乳溫度為900°C，精乳結(jié)束溫度870°C;共經(jīng)過九道次乳制，其中前五道次為粗乳，后四 道次為精乳，具體壓下規(guī)程為150-130-118-96-70-51-36-27-20-15(單位mm)，層冷返紅溫 度為670°C;采用淬火加回火熱處理工藝，淬火溫度為860°C，保溫時(shí)間為40分鐘，回火溫度 600°C，保溫時(shí)間60分鐘，回火后空冷。
[0024] 實(shí)施例2
[0025]本實(shí)施例提供一種低溫容器用3.5M鋼中厚板的制造方法，采用爐卷乳機(jī)乳制 150mm厚坯料生產(chǎn)20mm厚度規(guī)格的鋼板。包括如下步驟：
[0026]中厚板按重量百分比計(jì)其成分為：C: 0.066 %，Si : 0.24%，Mn: 0.56 %，S: 0.003 %， P: 0.005 %，Ni : 3.72 %，A11:0.023 %，余量為Fe和雜質(zhì)；按成分進(jìn)行煉鋼并連鑄成150mm厚 板坯，將連鑄坯放入加熱爐加熱至1150°C，保溫2小時(shí);分兩階段控制乳制，粗乳在奧氏體完 全再結(jié)晶區(qū)乳制，開乳溫度1050°C，粗乳結(jié)束溫度為1020°C，精乳在奧氏體非完全再結(jié)晶區(qū) 乳制，開乳溫度為890°C，精乳結(jié)束溫度850°C;共經(jīng)過八道次乳制，其中前五道次為粗乳，后 三道次為精乳，具體壓下規(guī)程為150-130-118-96-70-51-36-27-20(單位mm)，層冷返紅溫度 為700°C;采用淬火加回火熱處理工藝，淬火溫度為850°C，保溫時(shí)間為60分鐘，回火溫度590 °C，保溫時(shí)間60分鐘，回火后空冷。
[0027] 實(shí)施例3
[0028]本實(shí)施例提供一種低溫容器用3.5M鋼中厚板的制造方法，采用爐卷乳機(jī)乳制 150mm厚坯料生產(chǎn)20mm厚度規(guī)格的鋼板。包括如下步驟：
[0029] 中厚板按重量百分比計(jì)其成分為：C: 0.039%，Si :0.14%，Mn :0.83%，S: 0.0009%，P:0.004%，Ni : 3.37%，Alt: 0.043%，余量為Fe和雜質(zhì)；按成分進(jìn)行煉鋼并連鑄 成150mm厚板坯，將連鑄坯放入加熱爐加熱至1170°C，保溫2小時(shí);分兩階段控制乳制，粗乳 在奧氏體完全再結(jié)晶區(qū)乳制，開乳溫度1060°C，粗乳結(jié)束溫度為1050°C，精乳在奧氏體非完 全再結(jié)晶區(qū)乳制，開乳溫度為830°C，精乳