一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板及其制造方法，該鋼厚板成分質(zhì)量百分比計為：C0.035～0.075%，Si0.15～0.25%，Mn0.50～0.80%，S≤0.006%，P≤0.008%，Ni8.9～9.5%，Alt0.020-0.045%，余量為Fe和雜質(zhì)。制造步驟是：轉(zhuǎn)爐冶煉，LF+RH精煉，連鑄成150mm厚板坯，分兩階段軋制，軋件采用層流冷卻，并采用離線淬火加回火工藝進行熱處理。本發(fā)明優(yōu)點是：合金成分簡單，成本低；低壓縮比軋制35mm以上厚規(guī)格鋼板，板形良好，熱處理后-196℃橫向沖擊功≥160J，鋼板具有良好的強韌性匹配。
【專利說明】一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板及其制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軋鋼工藝，尤其是涉及一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LNG需求在我國正保持強勁增長態(tài)勢，我國沿海已經(jīng)建造了 10余座LNG接收基地，目前這種陸地LNG儲罐的容積均不超過16萬m3，對9Ni鋼的厚度規(guī)格要求不超過30mm，這種30mm以下規(guī)格9Ni鋼我國已實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
[0003]通常LNG陸地罐與大型運輸船之間的運輸以及近海和內(nèi)河的運輸需要小型LNG船來實現(xiàn)。這種小型LNG船或容積更大的，例如20萬m3以上的陸地儲罐則需要用到厚達50mm的9Ni鋼鋼板。例如一艘27000m3雙C型罐LNG船需要用到40mm以上厚規(guī)格鋼板約330噸。對于這種40mm以上厚規(guī)格鋼板，常規(guī)要求至少需要5倍以上壓縮比，即要求連鑄坯厚度為200mm以上。采用厚規(guī)格連鑄坯，由于這種高Ni合金鋼鋼水黏度大，連鑄過程中鋼水流動性差，導致合金元素偏析嚴重，連鑄坯質(zhì)量很難保障，采用低壓縮比熱軋的方法生產(chǎn)則為9Ni鋼厚板的生產(chǎn)提供了一種解決方案。
[0004]經(jīng)檢索，中國專利中關于9Ni鋼的專利涉及9Ni鋼焊接材料和焊接方法、熱處理方法、冶煉方法和制造方法等方面。
[0005]中國專利CN 101215668公開了一種含碳量為0.02-0.04%的9Ni鋼制造方法，其制備工藝流程主要是模擬連鑄連軋工藝，從而縮短生產(chǎn)工藝流程，這在工業(yè)化生產(chǎn)中較難實現(xiàn)。此外，其實例中制造的`鋼板厚度均為20_以下規(guī)格。
[0006]中國專利CN 101864537公開了一種含Cu的9Ni鋼制造方法，其制造的厚度為20_。熱軋后層流冷卻至200°C以下，這個過程中由于殘余形變應力、熱應力和相變應力的存在以及分布均勻性很難保障，會導致冷卻后板形很難控制。此外，其主要特征在于進行兩相區(qū)保溫、淬火，鋼板的屈服強度高達710MPa以上，但_196°C沖擊功只能保證120J。
[0007]中國專利CN 102586683公開了一種厚度可達50mm的9Ni鋼厚板制造方法，在鋼板成分合金化設計時添加了 CiuTi和Mo元素，通過臨界淬火工藝處理后能改善綜合力學性能，但顯然會增加合金成本。熱處理采用臨界淬火+回火或單相區(qū)淬火+臨界淬火+回火的工藝進行熱處理，回火時間較長，需2-8小時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板及其制造方法，該鋼厚板具有成分簡單、厚度規(guī)格大、板形好，熱處理后_196°C橫向沖擊功高以及成本低的特點。
[0009]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板及其制造方法:
一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板，該鋼厚板的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:C:0.035 ~0.075%, S1:0.15 ~0.25%, Mn:0.50 ~0.80%，S ≤ 0.006%，P ≤ 0.008%, N1:8.9 ~9.5%, Alt:0.020-0.045%,以及余量Fe和不可去除雜質(zhì)。
[0010]一種低壓縮比熱軋生產(chǎn)9Ni鋼厚板的制造方法，包括如下步驟:
(1)煉鋼及連鑄:先對鐵水進行預處理，使得所述鐵水中S含量<0.002wt% ;進行轉(zhuǎn)爐煉鋼，并送入LF爐繼續(xù)深脫氧和脫硫，同時通過添加合金細調(diào)合金成分；然后送入RH精煉爐脫氣；脫氣后，采用二冷區(qū)弱冷的水量方案，并配合低拉坯速度進行連鑄獲得板坯，所述低拉還速度為0.8-1.2m/min,所述連鑄后的板還厚度為150mm,連鑄結(jié)束后將所述板還進行堆冷處理；
(2)板坯加熱:冷坯加熱，所述板坯出爐溫度為1130°C-1160°C，所述板坯在爐總時間150-210分鐘，其中均熱段保溫時間30-90分鐘，所述整張板坯溫度均勻性< 10°C，溫度均勻性即鋼板的整體溫差，最高處溫度與最低處溫度差≤ 10°c ；
(3)熱軋:板坯出爐后采用高壓水除鱗，除鱗水壓力≥18MPa，并采用兩階段控制軋制；
(4)控制冷卻:熱軋后采用層流冷卻，控制熱軋后的板坯返紅溫度為660-700°C，進行層流冷卻后將所述板坯下線堆冷至室溫；
(5)熱處理:對所述板坯進行離線調(diào)質(zhì)熱處理，采用在Ac3溫度以上進行熱處理。
[0011]本發(fā)明進一步限定的技術(shù)方案是:
前述鋼厚板包含的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:C:0.066%，Si:0.17%, Mn:0.60%, S:0.0012%, P:0.0044%, N1:9.15%, Alt:0.030%，余量為 Fe 和雜質(zhì)。
[0012]前述鋼厚板包含的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:C:0.038%, Si:0.19%, Mn:0.64%, S:0.0007%, P:0.0042%, N1:9.07%, Alt:0.032%，余量為 Fe 和雜質(zhì)。
[0013]前述鋼厚板包含的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:C:0.043%, Si:0.23%, Mn:0.68%, S:0.0010%, P:0.0041%, N1:9.41%, Alt:0.034%，余量為 Fe 和雜質(zhì)。
[0014]前述鋼厚板包含的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:C:0.049%, Si:0.21%,Mn:0.63%, S:0.0010%, P:0.0043%, N1:9.22%, Alt:0.025%，余量為 Fe 和雜質(zhì)。
[0015]前述的低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板，該鋼厚板的組織形態(tài)為:回火馬氏體為基體加上4-15%逆轉(zhuǎn)變奧氏體第二相的混合組織。即回火馬氏體為基體，第二相為逆轉(zhuǎn)變奧氏體，具有回火馬氏體和逆轉(zhuǎn)變奧氏體的混合組織。
[0016]進一步的，前述步驟I中，堆冷時間不小于48小時。
[0017]前述步驟3中，兩階段控制軋制具體操作為:在奧氏體再結(jié)晶區(qū)進行至少2道次粗車L，粗軋開軋溫度為1020 — 1050°C，總壓下量為30-50% ;在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)進行精軋，開軋溫度低于910°C，壓下量為35-65%，終軋溫度為780-820°C。
[0018]前述步驟5中，熱處理方式為:鋼板加熱到790°C -810°C保溫60_90分鐘，保溫后在輥式淬火機上進行單相區(qū)水淬，然后在550-590°C回火1-2小時，出爐空冷。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:(I)成分中除了 S1、Mn、Ni和Al四種添加元素外，無需添加其它合金或微合金元素，利于冶煉過程中成分的穩(wěn)定控制，減少合金成本；(2)采用低壓縮t匕，即板坯厚度只有150mm，軋制30_50mm規(guī)格鋼板，組織性能均勻，板形良好；(3)采用離線淬火+回火工藝進行熱處理，無需進行兩相區(qū)淬火或臨界淬火，總的熱處理時間短，生產(chǎn)節(jié)奏緊湊；(4)本發(fā)明對板坯采用了較低的加熱溫度，可以控制熱軋前原奧氏體晶粒尺寸，且不需要固溶微合金元素形成的大尺寸第二相，最終得到以回火馬氏體為基體加上至少4%逆轉(zhuǎn)奧氏體第二相的混合組織。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為4%硝酸酒精溶液腐蝕的40mm鋼板1/4厚度處熱軋態(tài)組織照片。
[0021 ] 圖2為4%硝酸酒精溶液腐蝕的50mm鋼板1/4厚度處回火態(tài)組織照片。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
本實施例提供的一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板，包含的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:C:0.066 %，Si:0.17 %，Mn:0.60%, S:0.0012 %，P:0.0044 %，N1:9.15%, Alt:0.030%，余量為Fe和雜質(zhì)。該鋼厚板的組織形態(tài)為:回火馬氏體為基體加上9%逆轉(zhuǎn)變奧氏體第二相的混合組織。
[0023]實施例2
本實施例提供的一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板，包含的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:C:0.038 %，Si:0.19 %，Mn:0.64 %, S:0.0007 %, P:0.0042 %，N1:9.07%, Alt:0.032%，余量為Fe和雜質(zhì)。該鋼厚板的組織形態(tài)為:回火馬氏體為基體加上4%逆轉(zhuǎn)變奧氏體第二相的混合組織。
[0024]實施例3 本實施例提供的一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板，包含的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:C:0.043 %，Si:0.23 %, Mn:0.68 %, S:0.0010 %，P:0.0041 %，N1:9.41%, Alt:0.034%，余量為Fe和雜質(zhì)。該鋼厚板的組織形態(tài)為:回火馬氏體為基體加上15%逆轉(zhuǎn)變奧氏體第二相的混合組織。
[0025]實施例4
C:0.049 %, Si:0.21 %, Mn:0.63 %, S:0.0010 %, P:0.0043 %, Ni:9.22%, Alt:0.025%，余量為Fe和雜質(zhì)。該鋼厚板的組織形態(tài)為:回火馬氏體為基體加上12%逆轉(zhuǎn)變奧氏體第二相的混合組織。
[0026]實施例5
本實施例提供的一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板的制造方法，采用爐卷軋機軋制150mm厚坯料生產(chǎn)35mm厚度規(guī)格的鋼板，壓縮比為4.28。包括如下步驟:
先對鐵水進行預處理，使得鐵水中S含量< 0.002wt% ;進行轉(zhuǎn)爐煉鋼，送入LF爐繼續(xù)深脫氧和脫硫，同時通過添加合金細調(diào)合金成分；然后送入RH精煉爐脫氣；采用二冷區(qū)弱冷的水量方案，并配合低拉坯速度進行連鑄獲得板坯，低拉坯速度為0.85m/min，連鑄后的板坯厚度為150mm，連鑄結(jié)束后將板坯進行堆冷處理。
[0027]將冷坯送入加熱爐加熱，總在爐時間為172分鐘，其中均熱段保溫時間為37分鐘，加熱爐出鋼溫度為1144°C。板坯出爐后采用高壓水除鱗，除鱗水壓力> 18MPa，除鱗要充分以保證表面質(zhì)量，除鱗后采用兩階段控制軋制，粗軋開軋溫度為1033°C，粗軋總壓下量為50%。精軋開軋溫度為902°C，精軋總壓下量為53%，終軋溫度為781°C。層冷后返紅溫度為661°C。層冷后鋼板堆冷直室溫。
[0028]將堆冷后的鋼板加熱到805°C保溫60分鐘進行奧氏體化，水淬；再加熱到586°C，保溫60分鐘，空冷。
[0029]實施例6
本實施例提供的一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板的制造方法，采用爐卷軋機軋制150mm厚坯料生產(chǎn)40mm厚度規(guī)格的鋼板，壓縮比為3.75。包括如下步驟:
先對鐵水進行預處理，使得鐵水中S含量< 0.002wt% ;進行轉(zhuǎn)爐煉鋼，送入LF爐繼續(xù)深脫氧和脫硫，同時通過添加合金細調(diào)合金成分；然后送入RH精煉爐脫氣；采用二冷區(qū)弱冷的水量方案，并配合低拉坯速度進行連鑄獲得板坯，低拉坯速度為1.15m/min，連鑄后的板坯厚度為150mm，連鑄結(jié)束后將板坯進行堆冷處理。
[0030]將冷坯送入加熱爐加熱，總在爐時間為183分鐘，其中均熱段保溫時間為41分鐘，加熱爐出鋼溫度為1155°C。板坯出爐后采用高壓水除鱗，除鱗水壓力> 18MPa，除鱗要充分以保證表面質(zhì)量，除鱗后采用兩階段控制軋制，粗軋開軋溫度為1042°C，粗軋總壓下量為31%。精軋開軋溫度為890精軋，精軋總壓下量為62%，終軋溫度為812°C。層冷后返紅溫度為674°C。層冷后鋼板堆冷直室溫。
[0031]將堆冷后的鋼板加熱到800°C保溫65分鐘進行奧氏體化，水淬；再加熱到580°C保溫65分鐘，空冷。
[0032]實施例7
本實施例提供的一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板的制造方法，采用爐卷軋機軋制150mm厚坯料生產(chǎn)45mm厚度規(guī)格的鋼板，壓縮比為3.33。包括如下步驟:
先對鐵水進行預處理，使得鐵水中S含量< 0.002wt% ;進行轉(zhuǎn)爐煉鋼，送入LF爐繼續(xù)深脫氧和脫硫，同時通過添加合金細調(diào)合金成分；然后送入RH精煉爐脫氣；采用二冷區(qū)弱冷的水量方案，并配合低拉坯速度進行連鑄獲得板坯，低拉坯速度為0.92m/min，連鑄后的板坯厚度為150mm，連鑄結(jié)束后將板坯進行堆冷處理。
[0033]將冷坯送入加熱爐加熱，總在爐時間為167分鐘，其中均熱段保溫時間為35分鐘，加熱爐出鋼溫度為1150°C。板坯出爐后采用高壓水除鱗，除鱗水壓力> 18MPa，除鱗要充分以保證表面質(zhì)量，除鱗后采用兩階段控制軋制，粗軋開軋溫度為1049°C，粗軋總壓下量為49%。精軋開軋溫度為860°C，精軋總壓下量為41%，終軋溫度為784°C。層冷后返紅溫度為664°C。層冷后鋼板堆冷直室溫。
[0034]將堆冷后的鋼板加熱到797°C保溫65min進行奧氏體化，水淬；再加熱到570°C，保溫70分鐘，空冷。
[0035]實施例8
本實施例提供的一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板的制造方法，采用爐卷軋機軋制150mm厚坯料生產(chǎn)50mm厚度規(guī)格的鋼板，壓縮比為3。包括如下步驟:
先對鐵水進行預處理，使得鐵水中S含量< 0.002wt% ;進行轉(zhuǎn)爐煉鋼，送入LF爐繼續(xù)深脫氧和脫硫，同時通過添加合金細調(diào)合金成分；然后送入RH精煉爐脫氣；采用二冷區(qū)弱冷的水量方案，并配合低拉坯速度進行連鑄獲得板坯，低拉坯速度為1.0m/min，連鑄后的板坯厚度為150mm，連鑄結(jié)束后將板坯進行堆冷處理。
[0036]將冷坯送入加熱爐加熱，總在爐時間為158分鐘，其中均熱段保溫時間為33分鐘，加熱爐出鋼溫度為1134°C。板坯出爐后采用高壓水除鱗，除鱗水壓力> 18MPa，除鱗要充分以保證表面質(zhì)量，除鱗后采用兩階段控制軋制，粗軋開軋溫度為1056°C，粗軋總壓下量為47%。精軋開軋溫度為850°C，精軋總壓下量為38%，終軋溫度為813°C。層冷后返紅溫度為696°C。層冷后鋼板堆冷直室溫。
[0037]將堆冷后的鋼板加熱到800°C保溫75min進行奧氏體化，水淬；再加熱到559°C，保溫75分鐘，空冷。
[0038]鋼板板形
成品板板形任意方向控制在< 6mm/n^P< 10mm/2m。
[0039]組織觀察
圖1是本發(fā)明40mm鋼板1/4厚度處熱軋態(tài)組織照片，圖2是本發(fā)明50mm鋼板1/4厚度處回火態(tài)組織照片，由圖對本實例中鋼板組織觀察表明，本發(fā)明所獲得的組織均為均勻細小的回火馬氏體組織基體加一定量的穩(wěn)定逆轉(zhuǎn)奧氏體。組織沿厚度方向分布無明顯差異。為9Ni鋼厚板獲得良好的低溫韌性奠定了良好的組織基礎。
[0040]力學性能
表1實例1-4生產(chǎn)工藝獲得鋼板的力學性能
【權(quán)利要求】
1.一種低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板，其特征在于:該鋼厚板的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:c:0.035 ~0.075%, Si:0.15 ~0.25%, Mn:0.50 ~0.80%, S^0.006%, P^0.008%,N1:8.9~9.5%, Alt:0.020-0.045%,以及余量Fe和不可去除雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板，其特征在于:所述鋼厚板的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:C:0.066%, Si:0.17%, Mn:0.60%, S:0.0012%, P:0.0044%, Ni:9.15%, Alt:0.030%，余量為 Fe 和雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板，其特征在于:所述鋼厚板的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:c:0.038%, Si:0.19%, Mn:0.64%, S:0.0007%, P:0.0042%, Ni:9.07%, Alt:0.032%，余量為 Fe 和雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板，其特征在于:所述鋼厚板的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:C:0.043%, Si:0.23%, Mn:0.68%, S:0.0010%, P:0.0041%, Ni:9.41%, Alt:0.034%，余量為 Fe 和雜質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板，其特征在于:所述鋼厚板的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)分別為:c:0.049%, Si:0.21%, Mn:0.63%, S:0.0010%, P:0.0043%, Ni:9.22%, Alt:0.025%，余量為 Fe 和雜質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓縮比熱軋9Ni鋼厚板，其特征在于:所述鋼厚板的組織形態(tài)為:回火馬氏體為基體加上4%-15%逆轉(zhuǎn)變奧氏體第二相的混合組織。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的低壓縮比熱軋生產(chǎn)9Ni鋼厚板的制造方法，其特征在于:包括如下 步驟: (1)煉鋼及連鑄:先對鐵水進行預處理，使得所述鐵水中S含量<0.002wt% ;進行轉(zhuǎn)爐煉鋼，并送入LF爐繼續(xù)深脫氧和脫硫，同時通過添加合金細調(diào)合金成分；然后送入RH精煉爐脫氣；脫氣后，采用二冷區(qū)弱冷的水量方案，并配合低拉坯速度進行連鑄獲得板坯，所述低拉還速度為0.8-1.2m/min,所述連鑄后的板還厚度為150mm,連鑄結(jié)束后將所述板還進行堆冷處理； (2)板坯加熱:冷坯加熱，所述板坯出爐溫度為1130°C-1160°C，所述板坯在爐總時間150-210分鐘，其中均熱段保溫時間30-90分鐘，所述整張板坯溫度均勻性< 10°C ； (3)熱軋:板坯出爐后采用高壓水除鱗，除鱗水壓力>18MPa，并采用兩階段控制軋制； (4)控制冷卻:熱軋后采用層流冷卻，控制熱軋后的板坯返紅溫度為660-700°C，進行層流冷卻后將所述板坯下線堆冷至室溫； (5)熱處理:對所述板坯進行離線調(diào)質(zhì)熱處理，采用在Ac3溫度以上進行熱處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低壓縮比熱軋生產(chǎn)9Ni鋼厚板的制造方法，其特征在于:所述步驟I中，堆冷時間不小于48小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低壓縮比熱軋生產(chǎn)9Ni鋼厚板的制造方法，其特征在于:所述步驟3中，所述兩階段控制軋制具體操作為:在奧氏體再結(jié)晶區(qū)進行至少2道次粗軋，粗軋開軋溫度為1020 — 1050°C，總壓下量為30-50% ;在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)進行精軋，開軋溫度低于910°C，壓下量為35-65%，終軋溫度為780-820°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低壓縮比熱軋生產(chǎn)9Ni鋼厚板的制造方法，其特征在于:所述步驟5中，熱處理方式為:鋼板加熱到790°C _810°C保溫60-90分鐘，保溫后在輥式淬火機上進行單相區(qū)水淬，然后在550-590°C回火1-2小時，出爐空冷。
【文檔編號】C22C38/08GK103602888SQ201310627125
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】王攀峰, 謝章龍, 柳東徽, 王新平, 朱愛玲, 靳星, 趙顯鵬, 聶真來, 楊浩 申請人:南京鋼鐵股份有限公司