專(zhuān)利名稱(chēng)：一種-110℃低溫容器鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高韌性壓力容器用鋼，特別涉及一種-110°C低溫容器鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)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(chǔ)運(yùn)及應(yīng)用已相當(dāng)普遍，國(guó)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(chǎng)需求。目前廣泛使用的-110°C級(jí)低溫鋼主要是3.5Ni鋼，生產(chǎn)成本較高。在本發(fā)明前，專(zhuān)利CN101235466A “一種高韌性_110°C低溫鋼及其制造方法”，采用較高的Ni含量(3.20
3.80% ),并添加稀土元素，生產(chǎn)工序復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。專(zhuān)利CN101497961B “一種低溫韌性1.5Ν 鋼及其制造方法”，采用較低的Ni含量(1.20 1.60% )，較高的Mn含量(1.00 1.50% )，并利用控軋控冷+調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)的鋼板可以達(dá)到-100°C的低溫韌性要求，但該專(zhuān)利鋼板的強(qiáng)度水平較低，抗拉強(qiáng)度僅為500MPa級(jí)別，且其生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜(采用三階段軋制工藝，終冷溫度低于300°C )，不易于控制，生產(chǎn)工藝成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種-110°C低溫容器鋼，通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)，采用控軋控冷工藝和合理的熱處理制度，使其鋼板得到鐵素體+回火索氏體的顯微組織，屈服強(qiáng)度>500MPa，抗拉強(qiáng)度>600MPa，_110°C沖擊功>100J。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(jì)的化學(xué)成分如下:C0.06 0.10%, Si0.20 0.30%，Mn0.60 0.90 %，P≤ 0.010 %，S ≤ 0.005 %, Ti0.010 0.020 %, Ν 2.1 2.5 %，Cr0.10 0.30%,A10.020 0.040%,Nb0.020 0.050%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。以下對(duì)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(shuō)明:C:C是保證強(qiáng)度的主要元素，但含量過(guò)高會(huì)對(duì)韌性、焊接性能產(chǎn)生不利影響。為保證鋼的強(qiáng)度及優(yōu)異的低溫韌性，本發(fā)明設(shè)定的最佳C含量為0.06 0.10%。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，含量過(guò)高會(huì)造成韌性下降，因此本發(fā)明Si含量控制在0.20 0.30%。Mn:Mn起固溶強(qiáng)化作用，可顯著提高鋼的強(qiáng)度和淬透性，并改善熱加工性能。Mn也是防止熱裂紋的有效元素，可以改善硫化物的分布形態(tài)，減小低熔點(diǎn)硫化物的數(shù)量。但過(guò)多的Mn易偏析，惡化鋼的性能。本發(fā)明Mn含量控制在0.60 0.90%。Nb:Nb可以提高奧氏體再結(jié)晶停止溫度，同時(shí)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(guò)高時(shí)，會(huì)影響鋼的焊接性能，且強(qiáng)化效果不明顯，本發(fā)明將Nb含量控制在0.020 0.050%。T1:Ti可以固定鋼中的N元素，形成TiN以阻止在加熱、軋制、焊接等過(guò)程中的晶粒長(zhǎng)大，改善鋼板母材和焊接熱影響區(qū)的韌性，但過(guò)量的Ti會(huì)惡化鋼的韌性，因此Ti的含量控制在0.0lO 0.020% ON1:Ni可以顯著改善鋼的低溫韌性，對(duì)沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度具有良好的影響，但含量過(guò)高會(huì)增加成本。本發(fā)明中將Ni的含量控制在2.1 2.5%。Cr =Cr為縮小奧氏體相區(qū)元素，可提高鋼板的淬透性和強(qiáng)度。在C含量較低的情況下，添加適量的Cr，可以保證鋼板達(dá)到所需的強(qiáng)度，但添加過(guò)多會(huì)導(dǎo)致韌性下降，因此Cr的含量控制在0.10 0.30 %。Al:A1是脫氧元素，與N化合形成的AlN還可以有效地細(xì)化晶粒，Al含量控制在
0.020% 0.040%較為合適。鋼中的雜質(zhì)元素含量越少越好，P、S是對(duì)韌性有害的元素，為了得到良好的低溫韌性，本發(fā)明鋼控制P含量不超過(guò)0.010%, S含量不超過(guò)0.005%。本發(fā)明的另一目的在于提供了一種-110°C低溫容器鋼的制造方法，包括如下步驟:I)按照如下質(zhì)量百分比冶煉并澆鑄成鑄坯:C0.06 0.10%，Si0.20 0.30%，Mn0.60 0.90 %，P 彡 0.010 %，S ^ 0.005 %, Ti0.010 0.020 %, Ν 2.1 2.5 %，Cr0.10 0.30 %，A10.020 0.040 %，Nb0.020 0.050 %，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；2)在控制軋制工序中，板坯加熱`溫度為1150 1250°C，保溫時(shí)間為1.5 2.5h ;奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制開(kāi)始溫度為980 1150°C，未再結(jié)晶區(qū)軋制開(kāi)始溫度為850 950°C，終軋溫度為800 900°C ；3)在控制冷卻工序中，采用水冷卻系統(tǒng)，冷卻速率為10 15°C /s，終冷溫度為450 600°C，之后空冷至室溫；4)在熱處理工序中，淬火溫度為840 900°C，保溫時(shí)間0.5 1.5h ;回火溫度為600 660°C，保溫時(shí)間為I 2h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少在于:I)與傳統(tǒng)3.5Ν 鋼相比，本發(fā)明Ni含量較低，大大降低了生產(chǎn)成本；2)在滿足-110°C低溫韌性的同時(shí)，具有較高的強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度達(dá)到500MPa以上，抗拉強(qiáng)度達(dá)到600MPa以上；3)采用控軋控冷和調(diào)質(zhì)工藝，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鋼板組織均勻穩(wěn)定，性能優(yōu)異。


圖1實(shí)施例1中鋼板縱截面的顯微組織照片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1和2的化學(xué)成分見(jiàn)表1，采用的熱軋和熱處理工藝參數(shù)為:加熱溫度1150 1250°C，保溫2小時(shí)，開(kāi)軋溫度980 1150°C，終軋溫度800 900°C，冷速10 15°C /s，終冷溫度450 600°C，軋制后成品鋼板厚度為30mm，淬火溫度840 900°C，保溫時(shí)間0.5 1.5h，回火溫度為600 660°C，保溫時(shí)間為I 2h。實(shí)施例1和2的鋼板的力學(xué)性能見(jiàn)表2。
表I本發(fā)明實(shí)施例1和2涉及的-110°C低溫容器鋼的化學(xué)成分)
權(quán)利要求
1.一種-110°c低溫容器鋼，其特征在于是由下述重量百分比的成分組成:C0.06 0.10 %, Si0.20 0.30 %，Mn0.60 0.90 %，P 彡 0.010 %，S ^ 0.005 %, Ti0.010 0.020%, Ν 2.1 2.5%，Cr0.10 0.30%, A10.020 0.040%, Nb0.020 0.050%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的-110°C低溫容器鋼，其特征在于:所述鋼的顯微組織為鐵素體+回火索氏體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的-110°C低溫容器鋼，其特征在于:所述鋼的屈服強(qiáng)度>500MPa，抗拉強(qiáng)度> 600MPa，_110°C沖擊功> 100J。
4.一種-110°C低溫容器鋼的制造方法，其特征在于包括如下步驟: 1)按照如下質(zhì)量百分比冶煉并澆鑄成鑄坯:C0.06 0.10%, Si0.20 0.30%,Mn0.60 0.90 %，P ≤ 0.010 %，S ≤ 0.005 %，Ti0.010 0.020 %, Ν 2.1 2.5 %，Cr0.10 0.30 %，A10.020 0.040 %，Nb0.020 0.050 %，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)； 2)在控制軋制工序中，板坯加熱溫度為1150 1250°C，保溫時(shí)間為1.5 2.5h ;奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制開(kāi)始溫度為980 1150°C，未再結(jié)晶區(qū)軋制開(kāi)始溫度為850 950°C，終軋溫度為800 900°C ； 3)在控制冷卻工序中，采用水冷卻系統(tǒng)，冷卻速率為10 15°C/s，終冷溫度為450 600°C，之后空冷至室溫； 4)在熱處理工序中，淬火溫度為840 900°C，保溫時(shí)間0.5 1.5h ;回火溫度為600 660°C，保溫時(shí)間為I 2h。
全文摘要
本發(fā)明提供一種-110℃低溫容器鋼，所述鋼是由下述重量百分比的成分組成C0.06～0.10％，Si0.20～0.30％，Mn0.60～0.90％，P≤0.010％，S≤0.005％，Ti0.010～0.020％，Ni2.1～2.5％，Cr0.10～0.30％，Al0.020～0.040％，Nb0.020～0.050％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明采用兩階段控制軋制、控制冷卻和合理的熱處理工藝，制得的鋼板顯微組織為鐵素體+回火索氏體，屈服強(qiáng)度>500MPa，抗拉強(qiáng)度>600MPa，低溫韌性滿足-110℃的要求。本發(fā)明鋼具有較高的強(qiáng)度，優(yōu)異的低溫韌性，可應(yīng)用于石化、液化氣儲(chǔ)存、合成氨等領(lǐng)域各類(lèi)低溫容器設(shè)備的制造。
文檔編號(hào)C21D11/00GK103147016SQ20131004341
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月2日
發(fā)明者楊漢, 王西霞, 鎮(zhèn)凡, 曲錦波 申請(qǐng)人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司