專利名稱：低成本高韌性低溫壓力容器鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫壓力容器鋼，特別涉及一種低成本高韌性低溫壓力容器鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著我國石油化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，氣體的液化、分離和液化氣體的生產(chǎn)、儲運(yùn)及應(yīng)用已相當(dāng)普遍，國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展促進(jìn)了低溫壓力容器用鋼的市場需求。綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果、工藝性能，特別是壓力容器使用安全可靠性等方面的因素，低溫壓力容器用鋼向兩個方向發(fā)展一是提高強(qiáng)度，二是確保良好的低溫韌性和焊接性能。同時，隨著現(xiàn)代壓力容器大型化和高參數(shù)化的發(fā)展，高強(qiáng)度級別和大厚度壓力容器鋼板的市場需求正逐漸增加。-70°C及更低溫度低溫壓力容器用鋼，憑借其優(yōu)越的低溫韌性在乙烯、化肥、城市煤氣、 二氧化碳等低溫裝置中得到了廣泛應(yīng)用，具有非常廣闊的市場需求。目前已有不少關(guān)于低溫壓力容器鋼的專利。主要問題存在從成分上看公開號為CN101497961B的“一種低溫韌性I. 5Ν 鋼及其制造方法” 專利，添加了較高的Ni (I. 20 I. 60%)，雖然其沖擊性能可以達(dá)到-100°C，但生產(chǎn)成本較高；公開號為CN101255528B “超低溫韌性優(yōu)異鈮鋼板及其軋制方法”專利，添加了較高的 Nb (O. 04 O. 10% )，且其沖擊性能只能達(dá)到-600C。從性能上看，公開號為CN101144138B “一種低溫壓力容器用鋼板的生產(chǎn)方法”專利，雖然添加了較少的Ni (O. I O. 35% )，但其沖擊性能只能達(dá)到-40°C要求；公開號為 CN100430506C “一種無Ni微合金低溫壓力容器鋼及其制造方法”專利，采用無Ni成分和 TMCP工藝，但其沖擊性能只能達(dá)到_60°C，厚度只能達(dá)到32_，且生產(chǎn)難度較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低成本高韌性低溫壓力容器鋼及其制造方法，通過合理的成分設(shè)計，采用控軋控冷和正火(或正火加回火)工藝，使其鋼板厚度在12 80mm，組織為鐵素體加珠光體，屈服強(qiáng)度彡340MPa，抗拉強(qiáng)度彡475MPa，-80°C沖擊功> 200J。為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案所述鋼以重量百分比計的化學(xué)成分如下C O. 05 O. 10%，Si O. 20 O. 30%， Mn I. 35 I. 50%, P 彡 O. 012%, S 彡 O. 005%, Ni O. 30 O. 40%, Cr O. 05 O. 10%, NbO. 02 O. 03%，V O. 005 O. 015%，B O. 0003 O. 0010%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。以下對本發(fā)明所含合金元素的作用及其用量的選擇具體分析說明C C是保證強(qiáng)度的主要元素，但含量過高會對低溫韌性和焊接性能產(chǎn)生不利的影響，因此，本發(fā)明C含量選擇為O. 05 O. 10%。Si =Si主要起脫氧作用，并以固溶強(qiáng)化形式提高鋼的強(qiáng)度，但含量過高會造成韌性下降，因此本發(fā)明Si含量控制在O. 20 O. 30%。
Mn :Mn起固溶強(qiáng)化作用，可顯著提高鋼的強(qiáng)度，并提高淬透性，改善熱加工性能， 但過多的Mn易產(chǎn)生偏析，惡化鋼的性能，因此本發(fā)明Mn含量控制在I. 35 I. 50%。Ni :Ni可以顯著改善鋼的低溫韌性，對沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度具有有利的作用，但考慮到成本因素，本發(fā)明中將Ni含量控制在O. 30 O. 40%。Nb :Nb可以提高奧氏體再結(jié)晶停止溫度，同時易與C、N結(jié)合生成碳氮化物析出相， 產(chǎn)生細(xì)化晶粒和析出強(qiáng)化的效果，改善強(qiáng)韌性，但含量過高時強(qiáng)化效果的增加不明顯，因此 Nb的含量控制在O. 02 O. 03 %。Cr =Cr起固溶強(qiáng)化作用，顯著提高鋼板強(qiáng)度，同時降低鋼的塑性和韌性，本發(fā)明中 Cr的含量控制在O. 05 O. 10 %。V :V是強(qiáng)碳化物形成元素，可以形成碳化物阻止奧氏體晶粒長大而細(xì)化晶粒，并通過沉淀析出提高鋼材的強(qiáng)度，但V含量過高時會降低鋼的韌性，本發(fā)明中V含量控制在 O. 005 O. 015%。B :B是提高淬透性最有效的元素之一，微量B即可使鋼的淬透性大大提高，本發(fā)明中B含量控制在O. 0003 O. 0010%。P、S :P、S作為鋼中的有害元素，理論上要求越低越好，但是考慮到煉鋼可操作性和生產(chǎn)成本，本發(fā)明鋼P(yáng)含量控制在彡O. 012%，S含量控制在彡O. 005%。一種低成本高韌性低溫壓力容器鋼的制造方法，包括如下步驟I)在煉鋼、連鑄工序中，采用鐵水脫硫、LF精煉、RH處理、保護(hù)澆注技術(shù)，按照C O. 05 O. 10%, Si O. 20 O. 30%, Mn I. 35 I. 50%, P 彡 O. 012%, S 彡 O. 005%, Ni O. 30 O. 40%, Cr O. 05 O. 10%, Nb O. 02 O. 03%, V O. 005 O. 015%, B0. 0003
O.0010%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯；2)在熱軋工序中，板坯加熱溫度為1150 1250°C，保溫時間為I. 5 2. 5h ;奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制開始軋溫度為980 1150°C，未再結(jié)晶區(qū)軋制開始溫度為850 950°C，終軋溫度為800 900°C ；3)在冷卻工序中，采用水冷卻系統(tǒng)，冷卻速率為6 12°C /s，終冷溫度為630 730°C，之后空冷至室溫；4)在熱處理工序中，正火溫度為880 920°C，保溫時間為O. 5 3h ;或采用正火溫度為880 920°C，保溫時間為O. 5 3h，回火溫度為620 660°C， 保溫時間為I 4h。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少在于1)合金成分少，成分添加量低，大大降低了該鋼種的生產(chǎn)成本；2)生產(chǎn)工藝簡單，本發(fā)明采用了兩種不同的熱處理工藝，生產(chǎn)的鋼板各項(xiàng)性能更加優(yōu)異。


圖I實(shí)施例I中鋼板縱截面的顯微組織照片；圖2實(shí)施例3中鋼板縱截面的顯微組織照片；圖3實(shí)施例5中鋼板縱截面的顯微組織照片；
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例I 6的化學(xué)成分見表1，采用的熱軋和熱處理工藝參數(shù)為加熱溫度 1180 1230°C，保溫2小時，開軋溫度1000 1120°C，終軋溫度820 880°C，冷卻速度 6 12°C /s，終冷溫度650 710°C，正火溫度890 910°C，保溫O. 5 3小時，回火溫度 620 650°C，保溫I 4小時。實(shí)施例I 6的鋼板厚度、熱處理工藝、力學(xué)性能見表2。表I本發(fā)明實(shí)施例I 6涉及的低成本高韌性低溫壓力容器鋼的化學(xué)成分 (wt. % )
CSiMnPSNiCrNbVB實(shí)施例I0.090.241.47O. 00900.00200.360.050.025O. 006O. 0003實(shí)施例2O. 080.231.400.00740.00300.320.070.0240.008O. 0005實(shí)施例3O. 08O. 21I. 380.00920.00170.320.060.0250.011O. 0004實(shí)施例4O. 09O. 25I. 48O. 0095O. 00200.360.050.0220.013O. 0004實(shí)施例5O. 07O. 23I. 49O. 0084O. 0030O. 36O. 05O. 0260.009O. 0003實(shí)施例60.070.221.380.00710.0020O. 33O. 06O. 023O. 010O. 0004表2本發(fā)明實(shí)施例I 6涉及的低成本高韌性低溫壓力容器鋼的力學(xué)性能
厚度 mm熱處理工藝屈服強(qiáng)度 ReL MPa抗拉強(qiáng)度 Rm MPa斷后伸長率 A %-80°C沖擊功 Akv J實(shí)施例I12正火36549038.0313,318,303實(shí)施例224正火38551038.0315,320,284實(shí)施例342正火36049035.0358,356,338實(shí)施例480正火34548035.0257,237,255實(shí)施例528正火+回火35048540.0382,368,375實(shí)施例650正火+回火34047536.0331,381,300盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種低成本高韌性低溫壓力容器鋼，其特征在于是由下述重量百分比的成分組成 C O. 05 O. 10%, Si O. 20 O. 30%, Mn I. 35 I. 50%, P ( O. 012%, S 彡 O. 005%, Ni O. 30 O. 40%, Cr O. 05 O. 010%, Nb O. 02 O. 03%, V O. 005 O. 015%, B0. 0003 O. 0010%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低成本高韌性低溫壓力容器鋼，其特征在于所制得鋼板的組織為鐵素體加珠光體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低成本高韌性低溫壓力容器鋼，其特征在于所述鋼成品厚度為 12 80mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低成本高韌性低溫壓力容器鋼，其特征在于，所述鋼的屈服強(qiáng)度彡340MPa，抗拉強(qiáng)度彡475MPa，_80°C沖擊功> 200J。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低成本高韌性低溫壓力容器鋼，其特征在于，該鋼是按照如下步驟制造的1)在煉鋼、連鑄工序中，采用鐵水預(yù)脫硫、LF精煉、RH處理、保護(hù)澆注等技術(shù)，按照權(quán)利要求I所述的化學(xué)成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯；2)在熱軋工序中，板坯加熱溫度為1150 1250°C，保溫時間為I.5 2. 5h ;奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制開始軋溫度為980 1150°C，未再結(jié)晶區(qū)軋制開始溫度為850 950°C，終軋溫度為800 900°C ；3)在冷卻工序中，采用水冷卻系統(tǒng)，冷卻速率為6 12°C/s，終冷溫度為630 730°C， 之后空冷至室溫；4)在熱處理工序中，正火溫度為880 920°C，保溫時間為O.5 3h ;或采用正火溫度為880 920°C，保溫時間為O. 5 3h，回火溫度為620 660°C，保溫時間為I 4h。
6.一種低成本高韌性低溫壓力容器鋼的制造方法，包括如下步驟1)在煉鋼、連鑄工序中，采用鐵水脫硫、LF精煉、RH處理、保護(hù)澆注技術(shù)，按照CO. 05 O. 10%, Si O. 20 O. 30%, Mn I. 35 I. 50%, P 彡 O. 012%, S 彡 O. 005%, Ni O. 30 O. 40%,Cr O. 05 O. 10%,Nb O. 02 O. 03%，V O. 005 O. 015%，B0. 0003 O. 0010%， 其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯；2)在熱軋工序中，板坯加熱溫度為1150 1250°C，保溫時間為I.5 2. 5h ;奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制開始軋溫度為980 1150°C，未再結(jié)晶區(qū)軋制開始溫度為850 950°C，終軋溫度為800 9000C ；3)在冷卻工序中，采用水冷卻系統(tǒng)，冷卻速率為6 12°C/s，終冷溫度為630 730°C， 之后空冷至室溫；4)在熱處理工序中，正火溫度為880 920°C，保溫時間為O.5 3h ;或采用正火溫度為880 920°C，保溫時間為O. 5 3h，回火溫度為620 660°C，保溫時間為I 4h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低成本高韌性低溫壓力容器鋼及其制造方法，包括下述重量百分比含量的化學(xué)成分組成C 0.05～0.10％，Si 0.20～0.30％，Mn 1.35～1.50％，P≤0.012％，S≤0.005％，Ni 0.30～0.40％，Cr 0.05～0.10％，Nb 0.02～0.03％，V 0.005～0.015％，B 0.0003～0.0010％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過合理的成分設(shè)計，采用控軋控冷和正火(或正火加回火)工藝，制得的鋼板厚度為12～80mm，組織為鐵素體加珠光體，屈服強(qiáng)度≥340MPa，抗拉強(qiáng)度≥475MPa，-80℃沖擊功＞200J。本發(fā)明鋼成本低廉，生產(chǎn)工藝簡單，具有良好的低溫韌性，可廣泛用于制造乙烯、化肥、城市煤氣、二氧化碳等低溫裝置。
文檔編號C22C38/54GK102605283SQ20121011379
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者曲錦波, 楊漢, 楊浩, 鎮(zhèn)凡 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司