[發明專利]一種壓力容器用低溫鋼板及其生產方法

有效

• 申請號: 201510068091.7
• 申請日: 2015-02-09
• 公開（公告）號: CN104674110A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 武會賓;牟丹;余偉;趙愛民;唐荻
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C21D8/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，涉及一種壓力容器用低溫鋼板及其生產方法，采用在線淬火+在線回火生產工藝。

背景技術

隨著經濟的發展，環境和資源問題日益成為各國發展的重中之重，LNG作為一種清潔、無污染，產熱量高的能源，在未來將逐步在能源使用中占據更大比例，擴大對天然氣的使用范圍成為我國優化能源結構和保護生態環境的重要手段；2014年中俄簽定年供300萬噸液化天然氣(LNG)合同，中英簽署200億美元液化天然氣(LNG)長期供應框架協議，沿海LNG接受站相繼投產，LNG的儲存和運輸面臨更大的挑戰和機會。

現在，國內外廣泛用于LNG儲存和運輸工具中的鋼板為9Ni鋼，公開號CN101215668A的發明專利提出一種低碳9Ni鋼厚板的制造方法，該案所涉9Ni鋼包含的化學成分及其質量百分比分為：C?0.02～0.04％、Si?0.15～0.30％、Mn?0.5～0.9％、Ni?8.9～9.5％、P≤0.01％和S≤0.005％，其制備工藝為：熱軋淬火后直接580℃回火1小時，回火后采用水冷(DQ+T)；或者熱軋淬火后800℃保溫1小時淬火，580℃保溫回火1小時水淬(DQ+QT)；或者熱軋淬火后800℃保溫1小時淬火，670℃保溫1小時淬火，580℃保溫回火1小時水冷(DQ+QLT)。該案中低碳9Ni鋼厚板的屈服強度560～710MPa，抗拉強度640～720MPa，-196℃沖擊功在150～250J之間。

又如公開號CN102586696A的發專利提出的應用于深冷環境下的7Ni鋼及其制備工藝，該案所涉7Ni鋼包含的化學成分及質量百分比為：C?0.04～0.12％、Si?0.03～0.35％、Mn?0.3～1.2％、P≤0.007％、S≤0.004％、Ni?7.0～7.8％、Al?0.02～0.05％、Cr?0.2～0.6％、Mo?0.02～0.04％、Cu?0.01～1.2％，以及余量Fe和雜質元素；其制備工藝為將板材在650～700℃保溫0.5～3h，其后在520～600℃保溫0.5～3h回火(QT)；或在770～830℃保溫0.5～3h后淬火，其后在在630～700℃保溫0.5～3h，最后在480～600℃保溫0.5～3h回火(QLT)。該案中所涉應用于深冷環境下的7Ni鋼抗拉強度在670～780MPa，屈服強度在530～710MPa，-196℃沖擊功大于100J。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：如何在保證LNG儲運用鋼的性能的前提下，盡可能降低Ni的含量，縮短工藝流程，提供一種經濟且可行的制備方法。

一種壓力容器用低溫鋼板及其生產方法，其化學成分的質量百分含量為：C?0.03～0.07％、Si?0.15～0.3％、Ni?6.8～8.0％、Mn?0.6～0.9％、P≤0.005％、S≤0.005％、Al?0.02～0.04％、Mo?0.01～0.2％，Nb?0.01～0.09％，及余量Fe和不可避免雜質。其熱處理工藝為在線淬火+在線回火生產工藝。

本發明力學性能指標為：屈服強度在590～700MPa之間、抗拉強度在690～790MPa之間、延伸率≥24％、在-196℃下的橫向沖擊功在≥100J。

本發明所述鋼板鑄坯制備過程為：按上述化學組成配成冶煉原料，在真空冶煉爐中進行冶煉，澆鑄成鑄錠，然后將鑄錠鍛壓成方形鑄坯，在避風處空冷。

將鑄坯在1150～1250℃保溫2～3小時，將鑄坯進行兩階段軋制，其中粗軋的開軋溫度為1000～1100℃，總壓縮比為40～60％，精軋的開軋溫度為850～900℃，總壓縮比為40～70％。熱處理工藝采用在線淬火+在線回火(DQ+DT)制度。

所述在線淬火+在線回火(DQ+DT)具體過程為：將精軋后的鋼板在750～900℃直接在線淬火至300℃以下，再立即在線回火升溫至530～600℃，回火速率為5～20℃/s，保溫0.5～2h，空冷。

本發明的斷面組織為鐵素體基體上分布著馬氏體和回轉奧氏體。

本發明中合金元素在鋼中的主要作用在于：

Ni：鎳為非碳化物形成元素，可擴大γ相區，是奧氏體形成和穩定元素，在不降低強度的情況下提高低溫韌性；鎳可以使鋼的CCT曲線右移，從而降低臨界淬火速度，提高淬透性；鎳還有提高低溫韌性降低韌-脆轉變溫度重要作用；因此Ni是本發明的最主要合金化元素。