超低溫壓力容器用5Ni鋼板及其生產(chǎn)方法

超低溫壓力容器用5Ni鋼板及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超低溫壓力容器用5Ni鋼板及其生產(chǎn)方法，其包括冶煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻和熱處理工序，所述鋼板化學成分的重量百分含量為：C0.07%～0.10%，Si0.15%～0.30%，Mn0.70%～0.80%，P≤0.008%，S≤0.003%，Ni4.90%～5.25%，Alt0.020%～0.050%，As≤0.012%，Sn≤0.015%，Sb≤0.003%，余量為Fe和微量不可避免的雜質(zhì)。本方法采用低碳當量成分的設計及控軋控冷+熱處理的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出符合低溫壓力容器要求的8～50mm厚連鑄型5%Ni鋼板；產(chǎn)品具有純凈度較高、成分均勻、力學性能優(yōu)良；低溫沖擊韌性好、焊接性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本較低、-125℃橫向沖擊功優(yōu)良等特點；且工藝簡單、生產(chǎn)成本低、可實現(xiàn)批量生產(chǎn)。
【專利說明】超低溫壓力容器用5…鋼板及其生產(chǎn)方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓力容器用鋼，尤其是一種超低溫壓力容器用5附鋼板及其生產(chǎn)方法。

【背景技術】
[0002]隨著石油工業(yè)的發(fā)展，石油產(chǎn)品的深度加工日益受到重視，原料油經(jīng)過加熱、裂化、焦化、裂解、加氫等反應，把裂化、裂解氣中的烯烴分離出來，用于合成各種化工產(chǎn)品，而裂解產(chǎn)物的分離法中“深冷分離”用得廣泛，因此，在設備中，比如儲罐，輸送管道、船等將會大量使用低溫鋼，例如聚乙烯裝置中所用低溫鋼溫度區(qū)間-451?-1201，大部分正是5附鋼(5%附鋼)使用溫度范圍。
[0003]近幾年，我國正加快80萬噸?100萬噸規(guī)模的大型乙烯項目的建設步伐，2012年，我國液化乙烯的需求量將達到2500萬噸左右，需新增80?100萬噸級乙烯成套裝置約8套，液態(tài)乙烯的溫度為-104-(:,這個溫度的設備使用3.5^1鋼已經(jīng)超出其使用范圍，而使用9附鋼則價格較高，而最低使用溫度為-1201的5附鋼則比較合適，因此對于生產(chǎn)、加工、儲運和運輸乙烯所需的低溫材料5附鋼的需求逐年增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種低生產(chǎn)成本、具有良好強韌性匹配的超低溫壓力容器用5附鋼板；本發(fā)明還提供了一種超低溫壓力容器用5附鋼板的生產(chǎn)方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明化學成分的重量百分含量為:0 0.07%?0.10%，81 0.15% ?0.30%，胞 0.70% ?0.80%，？彡 0.008%，8 ^ 0.003%，附 4.90% ?5.25%，八1 七0.020%?0.050%，八8彡0.012%，811彡0.015%，8^彡0.003%，余量為和微量不可避免的雜質(zhì)。
[0006]本發(fā)明所述鋼板的最大厚度為50111111。
[0007]本發(fā)明采用超低碳設計，一方面有利于提高鋼的韌性，另一方面可顯著地改善鋼的焊接性能。31主要以固溶強化形式提高鋼的強度，但不可含量過高，以免降低鋼的韌性。III主要起固溶強化和降低相變溫度提高鋼板強度的作用，胞能顯著提高鋼的淬透性，隨胞含量的增加，鋼板的塑性和低溫沖擊韌性略有下降，強度顯著提高，因此為保韌性胞含量也不易過高。在一般情況下，磷和硫都是鋼中有害元素，增加鋼的脆性；磷使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞；硫降低鋼的延展性和韌性，在軋制時造成裂紋；因此應盡量減少磷和硫在鋼中的含量。在鐵-碳相圖上，附使共析點向左下方移動，降低鋼的臨界點八。3點；附是非碳化物形成元素，它與碳作用不形成碳化物，但附與？6能形成0或V固溶體，隨著附含量的提高，奧氏體的穩(wěn)定性增大，能顯著提高鐵素體的韌性，從而提高低溫鋼的低溫韌性；附能減小低溫時的位錯在基體金屬中運動的阻力，故能提高韌性；附還可以提高層錯能，抑制在低溫時大量位錯的形成，促進低溫時位錯的交滑移，使裂紋擴展消耗功增力口，也使韌性增加；因此，附是保證-1251橫向沖擊功的最主要元素。鋁是鋼中常用的脫氧齊U，鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性；鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，過高則影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。As、Sn、Sb是原料中所帶的雜質(zhì)元素，其在鋼中易向晶界偏聚而產(chǎn)生回火脆性，因此其含量應盡可能低。
[0008]本發(fā)明方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻和熱處理工序，所述鋼板采用上述重量百分含量的化學成分。
[0009]本發(fā)明方法所述軋制工序:采用II型控軋工藝；第一階段的軋制溫度為950°C?1100°C，道次壓下率為8%?25%，累計壓下率彡50% ;第二階段的開軋溫度彡850°C，終軋溫度彡810°C，累計壓下率彡50%，軋制后得到半成品鋼板；
所述冷卻工序:所述半成品鋼板水冷后堆垛緩冷；水冷時的返紅溫度< 650°C ;堆垛溫度彡250°C，堆垛緩冷時間彡24小時；
所述熱處理工序:冷卻后鋼板進行兩次淬火+回火處理；兩次淬火溫度分別為8400C ±10°C和750°C ± 10°C，兩次淬火的總加熱時間分別為2.5min/mm(鋼板厚度)，水冷；回火溫度為600±10°C，總加熱時間為4min/mm (鋼板厚度)，空冷。
[0010]本發(fā)明方法所述加熱工序:鋼坯最高加熱溫度1180°C?1200°C，均熱溫度1160。。?1180°C，總加熱時間彡12min/cm (鋼坯厚度)。
[0011]本發(fā)明方法所述連鑄工序:采用300mm斷面連鑄坯生產(chǎn)，連鑄避風堆垛緩冷，緩冷時間> 24小時。
[0012]本發(fā)明方法所述連鑄工序:澆鑄溫度為1560°C?1580°C，過熱度為15°C?30°C，拉還速率為 0.70m/min ?1.05m/min。
[0013]本發(fā)明方法中，鋼板的化學成分設計在采用Ni作為主要的提高鋼板_125°C低溫沖擊韌性的元素；采用連鑄工藝生產(chǎn)，成本較低，市場競爭力強；軋制時采用晾鋼控制軋制工藝，解決了軋機軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均問題，具有優(yōu)良的綜合性能。本發(fā)明方法所得鋼板的低溫韌性有相當大的富裕量，板厚1/4處及1/2處的_125°C橫向沖擊功均大于100J ；Z向性能優(yōu)良，能滿足最高級別Z35的要求且有較大富裕量；所得鋼板的組織均勻、細小、非金屬夾雜極微，板厚1/4處晶粒度在8.5級以上，板厚1/2處晶粒度在8.0級以上。
[0014]采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明具有良好的低溫沖擊韌性；C含量極低，因此具有良好的焊接性；z向性能優(yōu)良，能達到最高的Z35級別；可廣泛用于低溫設備的制造，應用前景廣闊。
[0015]本發(fā)明方法采用低碳當量成分的設計及控軋控冷+熱處理的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出符合低溫壓力容器要求的8?50mm厚連鑄型5%Ni鋼板；產(chǎn)品具有純凈度較高、成分均勻、力學性能優(yōu)良；低溫沖擊韌性好、焊接性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本較低、_125°C橫向沖擊功優(yōu)良等特點；且工藝簡單、生產(chǎn)成本低、可實現(xiàn)批量生產(chǎn)。

【具體實施方式】
[0016]下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0017]本超低溫壓力容器用5Ni鋼板采用下述工藝方法生產(chǎn)而成。
[0018](I)冶煉工序:原料先經(jīng)電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉，送入LF鋼包爐精煉，并喂Al線600米?750米，大包溫度彡1600°C時吊包至VD爐真空處理，真空前加入Ca-Si塊10kg?150匕，真空度? 66？^真空保持時間? 15分鐘后破壞真空，防止出現(xiàn)鋼水僅靠八1線脫氧、鋼中非金屬夾雜物含量較高的現(xiàn)象。所得鋼水成分的質(zhì)量百分含量為? 0.07%?0.10%，81 0.15% ?0.30%，胞 0.70% ?0.80%，？彡 0.008%，8 ^ 0.003%，附 4.90% ?5.25%，八1 七0.020%?0.050%，八8彡0.012%，811彡0.015%，8^彡0.003%，余量為？6和微量不可避免的雜質(zhì)。
[0019](2)連鑄工序:采用300111111斷面連鑄坯，上述鋼水在15601?15801進行澆鑄，過熱度為151?301，拉坯速率為0.70111/111111?1.05111/111111，得到連鑄坯；連鑄坯避風堆垛緩冷，緩冷時間? 24小時。
[0020](3)加熱工序:連鑄坯放入連續(xù)爐內(nèi)加熱；為了保證鋼板的表面質(zhì)量，鑄坯實現(xiàn)溫清、溫裝、慢速低溫加熱，鋼坯最高加熱溫度11801?12001，均熱溫度11601?11801，總加熱時間彡12111111/0111 (即按鋼還每厘米厚度加熱1分鐘計算
[0021](4)軋制工序:采用II型控軋工藝；第一階段為奧氏體再結晶階段，在9501?11001之間，此階段道次壓下率為8%?25%，累計壓下率彡50 %，使奧氏體發(fā)生完全再結晶，以細化奧氏體晶粒；第二階段為奧氏體非再結晶階段，開軋溫度彡8501，終軋溫度(8101，在這一階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，因而增加了鐵素體的形核位置，細化了鐵素體晶粒，此階段壓下率應盡量大，累計壓下率彡50%，軋制后得到半成品鋼板。
[0022](5)冷卻工序:采用水冷及熱堆垛工藝；經(jīng)軋制后的鋼板在快速冷卻裝置進行在線冷卻，返紅溫度為彡6501；鋼板下線后堆垛溫度彡2501，堆垛緩冷時間彡24小時，防止鋼板內(nèi)應力來不及釋放而形成內(nèi)裂紋。
[0023](6)熱處理工序:對鋼板進行兩次淬火+回火處理；一次淬火溫度為8401 ± 101，總加熱時間為2.5-=/臟(即按鋼板每毫米厚度加熱2.5分鐘計算),水冷；二次淬火溫度為75000 ±101，總加熱時間為2.5111111/111111 (即按鋼板每毫米厚度加熱2.5分鐘計算),水冷；回火溫度為600±101，總加熱時間為4-11/臟(即按鋼板每毫米厚度加熱4分鐘計算)，空冷；即可得到所述的5附鋼板。
[0024]實施例1:本超低溫壓力容器用5附鋼板的成分和具體生產(chǎn)工藝如下所述。
[0025]鋼板成分(被):00.09%，81 0.21%，胞 0.74%，？ 0.005%，8 0.003%，附 5.03%，八1七0.036%，八8 0.008%，811 0.003%，8? 0.002%，余量為？6和微量不可避免的雜質(zhì)。
[0026]生產(chǎn)工藝:(1)冶煉:精煉時喂八1線650米，大包溫度彡16001時吊包至乂0爐真空處理，真空前加入&-31塊120匕，真空度65？3，保持18分鐘。
[0027](2)連鑄:鋼水在15601?15801進行澆鑄，過熱度為241，拉坯速率為0.75^/111111 ；緩冷時間26小時。
[0028](3)加熱:最高加熱溫度 12001，均熱溫度0111)0
[0029](4)軋制:第一階段軋制溫度為9801，道次壓下率為12%?18%，累計壓下率為55% ；第二階段軋制溫度為8451，終軋溫度8001，累計壓下率為60%。
[0030](5)冷卻:返紅溫度為6301 ；堆垛溫度3001，堆垛緩冷時間26小時。
[0031](6)熱處理:一次淬火溫度為8431，總加熱時間為750111 (2.5-11/111111):二次淬火溫度為7521，總加熱時間為75-11 (2.5111111/111111):回火溫度為6001，總加熱時間為120-11(4min/mm)n
[0032]本實施例5Ni鋼板的厚度為30mm，力學性能為:屈服強度498MPa，抗拉強度600MPa，延伸率30% ;_125°C橫向沖擊功:264J、280J、260J ;厚度方向斷面收縮率:65%、70%、
68%。
[0033]實施例2:本超低溫壓力容器用5Ni鋼板的成分和具體生產(chǎn)工藝如下所述。
[0034]鋼板成分(wt):C0.10%, Si 0.20%, Mn 0.75%, P 0.006%, S 0.002%, Ni 5.01%, Alt0.037%, As 0.009%, Sn 0.003%, Sb 0.002%，余量為Fe和微量不可避免的雜質(zhì)。
[0035]生產(chǎn)工藝:(I)冶煉:精煉時喂Al線700米，大包溫度彡1600°C時吊包至VD爐真空處理，真空前加入Ca-Si塊100kg，真空度64Pa，保持20分鐘。
[0036](2)連鑄:鋼水在1560°C?1580°C進行澆鑄，過熱度為25°C，拉坯速率為0.75m/min ;緩冷時間24小時。
[0037](3)加熱:最高加熱溫度1190 °C，均熱溫度1175 °C，總加熱時間6.2小時(12.4min/cm)。
[0038](4)軋制:第一階段軋制溫度為990°C，道次壓下率為16%?20%，累計壓下率為55% ;第二階段軋制溫度為845°C，終軋溫度810°C，累計壓下率為60%。
[0039](5)冷卻:返紅溫度為620°C ;堆垛溫度320°C，堆垛緩冷時間25小時。
[0040](6)熱處理:一次淬火溫度為839°C，總加熱時間為125min (2.5min/mm);二次淬火溫度為755°C，總加熱時間為125min(2.5min/mm);回火溫度為600°C，總加熱時間為200min(4min/mm)n
[0041 ] 本實施例5Ni鋼板的厚度為50mm，力學性能為:屈服強度457MPa，抗拉強度591MPa，延伸率28.5% ;_125°C橫向沖擊功:263J、182J、212J ;厚度方向斷面收縮率:71%、69%、67%。
[0042]實施例3:本超低溫壓力容器用5Ni鋼板的成分和具體生產(chǎn)工藝如下所述。
[0043]鋼板成分(wt):C0.08%, Si 0.30%, Mn 0.72%, P 0.008%, S 0.001%, Ni 4.92%, Alt0.042%, As 0.010%, Sn 0.009%, Sb 0.003%，余量為Fe和微量不可避免的雜質(zhì)。
[0044]生產(chǎn)工藝:(I)冶煉:精煉時喂Al線610米，大包溫度彡1600°C時吊包至VD爐真空處理，真空前加入Ca-Si塊150kg，真空度58Pa，保持15分鐘。
[0045](2)連鑄:鋼水在1560°C?1580°C進行澆鑄，過熱度為15°C，拉坯速率為0.85m/min ;緩冷時間30小時。
[0046](3)加熱:最高加熱溫度1185°C，均熱溫度1160°C，總加熱時間15min/cm。
[0047](4)軋制:第一階段軋制溫度為950°C，道次壓下率為8%?12%，累計壓下率為50% ;第二階段軋制溫度為830°C，終軋溫度780°C，累計壓下率為55%。
[0048](5)冷卻:返紅溫度為650°C ;堆垛溫度350°C，堆垛緩冷時間30小時。
[0049](6)熱處理:一次淬火溫度為830°C,總加熱時間為2.5min/mm ;二次淬火溫度為760°C,總加熱時間為2.5min/mm ;回火溫度為610°C,總加熱時間為4min/mm。
[0050]本實施例5Ni鋼板的厚度為8mm，力學性能為:屈服強度500MPa，抗拉強度650MPa，延伸率 25% ;_125°C橫向沖擊功:178J、180J、203J。
[0051]實施例4:本超低溫壓力容器用5Ni鋼板的成分和具體生產(chǎn)工藝如下所述。
[0052]鋼板成分(wt):C 0.07%, Si 0.26%, Mn 0.80%, P 0.004%, S 0.002%, Ni 5.12%, Alt0.050%，八8 0.003%，811 0.015%，8? 0.001%，余量為和微量不可避免的雜質(zhì)。
[0053]生產(chǎn)工藝:(1)冶煉:精煉時喂八1線750米，大包溫度彡16001時吊包至乂0爐真空處理，真空前加入&-31塊130匕，真空度60？3，保持25分鐘。
[0054](2)連鑄:鋼水在15601?15801進行澆鑄，過熱度為301，拉坯速率為0.70^/111111 ；緩冷時間28小時。
[0055](3)加熱:最高加熱溫度11801^，均熱溫度11651^，總加熱時間12111111八111。
[0056](4)軋制:第一階段軋制溫度為11001，道次壓下率為18%?22%，累計壓下率為70% ；第二階段軋制溫度為8501，終軋溫度7901，累計壓下率為50%。
[0057](5)冷卻:返紅溫度為6001 ；堆垛溫度2501，堆垛緩冷時間28小時。
[0058](6)熱處理:一次淬火溫度為8501^，總加熱時間為2.5111111/111111 ；二次淬火溫度為7451^，總加熱時間為2.5111111/111111 ；回火溫度為5901^，總加熱時間為4111111/111111。
[0059]本實施例5附鋼板的厚度為200111111，力學性能為:屈服強度490腿^，抗拉強度615腿^，延伸率27%；-125。〇橫向沖擊功:250了、213了、222了 ；厚度方向斷面收縮率:66%、59%、68%。
[0060]實施例5:本超低溫壓力容器用5附鋼板的成分和具體生產(chǎn)工藝如下所述。
[0061]鋼板成分(被):(:0.09%？ 81 0.0.70%，？ 0.005%，3 0.002%，附 5.25%，八 1 七0.020%，八8 0.010%，811 0.006%，8? 0.002%，余量為？6和微量不可避免的雜質(zhì)。
[0062]生產(chǎn)工藝:(1)冶煉:同實施例1。
[0063](2)連鑄:鋼水在15601?15801進行澆鑄，過熱度為201，拉坯速率為1.05111/111111 ；緩冷時間32小時。
[0064](3)加熱:最高加熱溫度11951，均熱溫度11801，總加熱時間
[0065](4)軋制:第一階段軋制溫度為9601，道次壓下率為20%?25%，累計壓下率為65% ；第二階段軋制溫度為8001，終軋溫度7801，累計壓下率為66%。
[0066](5)冷卻:返紅溫度為6101 ；堆垛溫度2801，堆垛緩冷時間24小時。
[0067](6)熱處理:一次淬火溫度為8351^，總加熱時間為2.5111111/111111 ；二次淬火溫度為7401^，總加熱時間為2.5111111/111111 ；回火溫度為6051^，總加熱時間為4111111/111111。
[0068]本實施例5附鋼板的厚度為40臟，力學性能為:屈服強度470腿^，抗拉強度600腿^，延伸率28%橫向沖擊功:280了、199了、245了 ；厚度方向斷面收縮率:70%、65%、63%。
【權利要求】
1.一種超低溫壓力容器用5Ni鋼板，其特征在于，其化學成分的重量百分含量為:C 0.07% ?0.10%, Si 0.15% ?0.30%, Mn 0.70% ?0.80%, P^0.008%, S^0.003%, Ni.4.90% ?5.25%, Alt 0.020% ?0.050%, As ( 0.012%, Sn ( 0.015%, Sb ( 0.003%，余量為Fe和微量不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權利要求1所述的超低溫壓力容器用5Ni鋼板，其特征在于:所述鋼板的最大厚度為50mm。
3.一種超低溫壓力容器用5Ni鋼板的生產(chǎn)方法，其包括冶煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻和熱處理工序，其特征在于，所述鋼板化學成分的重量百分含量為:C 0.07%?0.10%，Si.0.15% ?0.30%, Mn 0.70% ?0.80%, P^0.008%, S^0.003%, Ni 4.90% ?5.25%, Alt.0.020% ?0.050%, As ( 0.012%, Sn ( 0.015%, Sb ( 0.003%，余量為 Fe 和微量不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權利要求3所述的超低溫壓力容器用5Ni鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述軋制工序:采用II型控軋工藝；第一階段的軋制溫度為950°C?1100°C，道次壓下率為8%?25%，累計壓下率彡50% ;第二階段的開軋溫度彡850°C，終軋溫度彡810°C，累計壓下率> 50%，軋制后得到半成品鋼板； 所述冷卻工序:所述半成品鋼板水冷后堆垛緩冷；水冷時的返紅溫度< 650°C ;堆垛溫度彡250°C，堆垛緩冷時間彡24小時； 所述熱處理工序:冷卻后鋼板進行兩次淬火+回火處理；兩次淬火溫度分別為.8400C ±10°C和750°C ± 10°C，兩次淬火的總加熱時間分別為2.5min/mm，水冷；回火溫度為.600±10°C，總加熱時間為4min/mm，空冷。
5.根據(jù)權利要求3所述的超低溫壓力容器用5Ni鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述加熱工序:鋼坯最高加熱溫度1180°C?1200°C，均熱溫度1160°C?1180°C，總加熱時間^ 12min/cm。
6.根據(jù)權利要求3、4或5所述的超低溫壓力容器用5Ni鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述連鑄工序:采用300mm斷面連鑄坯生產(chǎn)，連鑄避風堆垛緩冷，緩冷時間> 24小時。
7.根據(jù)權利要求6所述的超低溫壓力容器用5Ni鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述連鑄工序:澆鑄溫度為1560°C?1580°C，過熱度為15°C?30°C，拉坯速率為0.70m/min?.1.05m/mino
【文檔編號】B22D11/00GK104388838SQ201410600875
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權日:2014年10月31日
【發(fā)明者】車金鋒, 龐輝勇, 葉建軍, 王九清, 韋明, 李惠勇, 張晨光, 尚建雄 申請人:舞陽鋼鐵有限責任公司