[發(fā)明專利]一種低溫用螺紋鋼及其控碳工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510630232.X
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN105177459A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋金平;李林;朱守欣;楊利委;李凱;趙張發(fā)
• 申請（專利權(quán)）人: 南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/58
• 分類號(hào): C22C38/58;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/40;C22C38/16;C22C38/12;C22C38/08;C22C33/04;B22D11/111;B22D11/115
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 任立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種螺紋鋼及其生產(chǎn)工藝，具體來說是一種低溫用螺紋鋼及其控碳工藝。

背景技術(shù)

眾所周知，低碳低合金的結(jié)構(gòu)鋼廣泛應(yīng)用于原材料開采、能源開發(fā)、交通運(yùn)輸?shù)冉?jīng)濟(jì)建設(shè)領(lǐng)域，已成為最為重要的結(jié)構(gòu)的材料。這些結(jié)構(gòu)件承受的是復(fù)雜多變的周期載荷，某些情況下需要適應(yīng)極端寒冷的氣候環(huán)境，從而對(duì)結(jié)構(gòu)鋼屈服強(qiáng)度和低溫沖擊韌性等基本指標(biāo)提出了更高的要求，一般是通過成分、軋制、熱處理工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新，精確控制組織，從而獲得更高的強(qiáng)韌性，兼顧其他性能要求。

據(jù)申請人了解，液化天然氣(LNG)是將天然氣凈化處理之后，經(jīng)壓縮升溫，在混合制冷劑的作用下除去其中的N₂、CO₂、H₂O以及硫化物、固體雜質(zhì)等，最終得到-162℃液態(tài)形式的天然氣；LNG通常儲(chǔ)存在-162℃、壓力為0.1MPa左右的低溫儲(chǔ)罐內(nèi)，該罐體由一個(gè)主容器和一個(gè)次容器組成，主容器(即內(nèi)罐)為自立式鋼制罐，用于盛放LNG液體，LNG的蒸汽盛裝在主、次容器之間的空間或穹頂空間，次容器(即外罐)為鋼制或預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí),它既能收集液體泄漏物,也能收集氣體泄漏物，LNG能夠被外罐可靠保存。因此外罐材料的混凝土用螺紋鋼需具有內(nèi)罐鋼質(zhì)的低溫性能，即需要該螺紋鋼在≤-165℃時(shí)具備足夠的強(qiáng)度和充分的韌性，具有良好的工藝性能。

據(jù)申請人檢索，中國專利201210578819.7公開了一種低溫用鋼及生產(chǎn)方式，該產(chǎn)品同時(shí)添加了Nb、Ni、Ti、Cr等貴重金屬，工藝復(fù)雜，成本高，但是該低溫鋼只能適用于-50℃；中國專利200810035029.8公開了一種低溫用鋼及制造方式，但是該產(chǎn)品成分較多，同時(shí)添加了Nb、Ti、Ni等貴重金屬，成本較高，且使用溫度在-80℃左右；中國專利200910075654.X公開了一種低溫用鐵素體鋼，該產(chǎn)品雖然可使用在-196℃的低溫環(huán)境下，但是該產(chǎn)品添加的Ni為6.5～12.5%，成本很高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：

⑴如何克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，可以使螺紋鋼在低溫下仍具有高強(qiáng)度、高韌性、可焊性及低成本的特點(diǎn)；

⑵由于本發(fā)明的鋼種添加的合金較多，且為低碳鋼，對(duì)碳范圍要求窄，如何通過適宜的控碳工藝，控制碳含量穩(wěn)定，從而可獲得性能穩(wěn)定的低溫用螺紋鋼；

⑶如何提高螺紋鋼低溫韌性的同時(shí)，還可以抑制氯離子對(duì)鋼材的腐蝕，更可以改善銅在鋼中引起的熱脆性；

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種低溫用螺紋鋼及其控碳工藝，本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

一種低溫用螺紋鋼，其重量百分比化學(xué)成分為：C：0.05～0.10%，Si：0.20～0.35%，Mn：1.45～1.60%，S≤0.015%，P≤0.008%，Cr≤0.20%，Ni：0.90～1.50%，Cu≤0.20%，Mo≤0.10%，N≤0.0120%，Al：0.030～0.045%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

上述低溫用螺紋鋼的控碳工藝，包括：電爐冶煉工序中，配入鐵水及廢鋼，其中鐵水占爐料總量的45-60%，使用集束氧槍供氧脫碳和造渣脫磷，熔清成分按C≤0.05%、P≤0.008%控制，真空爐脫氣工序中采用無碳覆蓋劑；

連鑄澆注工序，采用鎂質(zhì)堿性工作層中間包，澆注過程采用全保護(hù)澆注，鋼包到中間包采用長水口氬封保護(hù)澆注，中間包到結(jié)晶器采用浸入式水口保護(hù)澆注，中包中鋼水使用無碳覆蓋劑，結(jié)晶器內(nèi)鋼水用保護(hù)渣；連鑄澆注工序的過程控制包括控制冷卻強(qiáng)度、結(jié)晶器振動(dòng)及電磁攪拌參數(shù)、鑄坯凝固末端所采用的電磁攪拌器攪拌線圈的參數(shù)、控制連鑄坯拉速和中間包鋼水過熱度；其中，控制冷卻強(qiáng)度采用二次冷卻段氣霧冷卻，二冷比水量隨連鑄拉速為0.8-1.0L/kg；結(jié)晶器振動(dòng)及電磁攪拌參數(shù)為：電流*頻率250～300A*3.5Hz；鑄坯凝固末端所采用的電磁攪拌器攪拌線圈的參數(shù)為：電流*頻率150～250A*8Hz；連鑄坯拉速為1.9～2.2m/min；中間包鋼水過熱度為15～35℃。

本發(fā)明提出一種使用上述低溫用螺紋鋼制成的儲(chǔ)存液化天然氣的低溫儲(chǔ)罐的外罐。

由于鋼的化學(xué)成分是影響連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量與低溫下螺紋鋼的強(qiáng)度和韌性性能的關(guān)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(duì)所述鋼的化學(xué)成分進(jìn)行了限制，原因在于：

C：碳是影響超高強(qiáng)度鋼力學(xué)性能的主要元素，當(dāng)碳含量低于0.05則強(qiáng)度低，含量高于0.20%時(shí)，則存在韌性和可焊性變差的缺點(diǎn)；為了減輕冶煉壓力，避開包晶區(qū)間，最適宜的含量為0.05～0.10%。