[發明專利]一種5%Ni低溫鋼及其制造方法

在審

• 申請號: 202210329451.4
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114686649A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 朱瑩光;杜林;楊軍;王飛龍;侯家平;張宏亮;王東旭;楊雨澤
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D8/02;C21D9/00;C22C33/04;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/08;C22C38/12
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 陶新亞

本發明涉及一種5％Ni低溫鋼及其制造方法，鋼的化學成分按重量百分比計為：C：0.07％～0.15％，Si：0.20％～0.40％，Mn：0.30％～1.0％，Ni：4.5％～5.5％，Mo：0.15％～0.40％，S≤0.005％，P≤0.008％，余量為Fe和雜質。制造方法包括：(1)轉爐+LF+VD精煉；(2)連鑄；(3)板坯緩冷；(4)軋制；(5)在線淬火；(6)兩相區淬火+高溫回火熱處理：本發明通過在鋼中加入少量的Mo，并采用“在線淬火+兩相區淬火+高溫回火”的熱處理工藝，提高了鋼板的強度，并將鋼板的韌脆轉變溫度降低至?140℃以下，從而拓寬了鋼板的使用范圍。

技術領域

本發明涉及高合金鋼技術領域，尤其涉及一種5％Ni低溫鋼及其制造方法。

背景技術

乙烯產業是石油化工行業的核心部分，乙烯產量占全球石化產品的75％以上，全世界已經將乙烯產量作為衡量一個國家石化行業發展水平的重要標志之一。預計，2019-2025年，國內新建和改擴建乙烯項目超過40個，預計新增產能3600萬噸/年，2025年底國內乙烯總產能將達到6100萬噸/年，比2018年增長138％。

乙烯儲運裝置的建造需要大量-104℃低溫環境下使用的高強低溫鋼，即5％Ni鋼，其年需求量超過十萬噸。目前普遍使用的5％Ni鋼是依據歐標EN10028-4生產制造的，其屈服強度≥390MPa，抗拉強度530-710MPa，延伸率≥20％，-120℃V型缺口沖擊吸收能量在100J以上，韌脆轉變溫度-135℃。

出于安全性考慮，有的用戶希望5％Ni鋼的韌脆轉變溫度可以降低至-140℃以下，另外，希望提高5％Ni鋼的強度，從而可以使用厚度更小的鋼板，達到罐體減重的目的。

關于5Ni鋼的公開文獻，主要是對其軋制工藝、熱處理工藝、組織結構等方面的研究，力求更好地滿足EN10028-4中對于5Ni鋼的技術要求，但無法滿足用戶最新的要求。如申請號為CN201510815584.2的中國發明專利公開了“一種在線淬火生產高韌性5Ni鋼中厚板的方法”，專利申請號為CN201410600875.5的中國發明專利公開的“一種低溫壓力容器用5Ni鋼板及其生產方法”。采用上述兩種方法制造的5Ni鋼，其性能可以滿足EN10028-4中對于5Ni鋼的技術要求，但無法滿足用戶進一步的要求。

發明內容

本發明提供了一種5％Ni鋼及其制造方法，通過在鋼中加入少量的Mo，并采用“在線淬火+兩相區淬火+高溫回火”的熱處理工藝，提高了鋼板的強度，并將鋼板的韌脆轉變溫度降低至-140℃以下，從而拓寬了鋼板的使用范圍。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種5％Ni低溫鋼，化學成分按重量百分比計為：C：0.07％～0.15％，Si：0.20％～0.40％，Mn：0.30％～1.0％，Ni：4.5％～5.5％，Mo：0.15％～0.40％，S≤0.005％，P≤0.008％，余量為Fe和不可避免的雜質。

成品鋼板屈服強度≥500MPa，抗拉強度≥650MPa，延伸率≥20％，-140℃V型沖擊功≥100J，側膨脹≥1.0。

成品鋼板的金相組織為回火索氏體+少量奧氏體，其中奧氏體組織的體積百分比為5％～8％。

一種5％Ni低溫鋼的制造方法，包括：

(1)轉爐+LF+VD精煉：LF爐造還原渣脫硫，然后在VD真空爐內脫氣，VD真空爐的保壓時間為15～20min，保證[H]≤2ppm，[O]≤20ppm；

(2)連鑄：全程保護澆注；

(3)板坯緩冷：連鑄坯進緩冷坑緩冷，緩冷時間≥48小時；

(4)軋制：鋼錠采用兩階段控制軋制，一階段開軋溫度≥1050℃，二階段開軋溫度≥900℃，終軋溫度為860±20℃；