[發明專利]一種低溫用螺紋鋼及其控碳工藝

在審

• 申請號: 201510630232.X
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105177459A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 宋金平;李林;朱守欣;楊利委;李凱;趙張發
• 申請（專利權）人: 南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/40;C22C38/16;C22C38/12;C22C38/08;C22C33/04;B22D11/111;B22D11/115
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 任立

技術領域

本發明涉及一種螺紋鋼及其生產工藝，具體來說是一種低溫用螺紋鋼及其控碳工藝。

背景技術

眾所周知，低碳低合金的結構鋼廣泛應用于原材料開采、能源開發、交通運輸等經濟建設領域，已成為最為重要的結構的材料。這些結構件承受的是復雜多變的周期載荷，某些情況下需要適應極端寒冷的氣候環境，從而對結構鋼屈服強度和低溫沖擊韌性等基本指標提出了更高的要求，一般是通過成分、軋制、熱處理工藝的改進和創新，精確控制組織，從而獲得更高的強韌性，兼顧其他性能要求。

據申請人了解，液化天然氣(LNG)是將天然氣凈化處理之后，經壓縮升溫，在混合制冷劑的作用下除去其中的N₂、CO₂、H₂O以及硫化物、固體雜質等，最終得到-162℃液態形式的天然氣；LNG通常儲存在-162℃、壓力為0.1MPa左右的低溫儲罐內，該罐體由一個主容器和一個次容器組成，主容器(即內罐)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)為鋼制或預應力混凝土結構，當發生泄漏時,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罐鋼質的低溫性能，即需要該螺紋鋼在≤-165℃時具備足夠的強度和充分的韌性，具有良好的工藝性能。

據申請人檢索，中國專利201210578819.7公開了一種低溫用鋼及生產方式，該產品同時添加了Nb、Ni、Ti、Cr等貴重金屬，工藝復雜，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，但是該產品成分較多，同時添加了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，該產品雖然可使用在-196℃的低溫環境下，但是該產品添加的Ni為6.5～12.5%，成本很高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：

⑴如何克服現有技術的缺點，可以使螺紋鋼在低溫下仍具有高強度、高韌性、可焊性及低成本的特點；

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

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

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

一種低溫用螺紋鋼，其重量百分比化學成分為：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。

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，采用鎂質堿性工作層中間包，澆注過程采用全保護澆注，鋼包到中間包采用長水口氬封保護澆注，中間包到結晶器采用浸入式水口保護澆注，中包中鋼水使用無碳覆蓋劑，結晶器內鋼水用保護渣；連鑄澆注工序的過程控制包括控制冷卻強度、結晶器振動及電磁攪拌參數、鑄坯凝固末端所采用的電磁攪拌器攪拌線圈的參數、控制連鑄坯拉速和中間包鋼水過熱度；其中，控制冷卻強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；結晶器振動及電磁攪拌參數為：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℃。

本發明提出一種使用上述低溫用螺紋鋼制成的儲存液化天然氣的低溫儲罐的外罐。

由于鋼的化學成分是影響連鑄坯內部質量與低溫下螺紋鋼的強度和韌性性能的關鍵因素之一，本發明為了使所述鋼獲得優異的綜合性能，對所述鋼的化學成分進行了限制，原因在于：

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