表面加工品质优异的低温用钢制造技术

本发明专利技术涉及一种可以在液化气储罐及运输设备等的低温至室温的广泛的温度下使用的低温用钢，提供一种经过拉伸等的加工工序后，也依然具有优异的表面加工品质的低温用钢及其制造方法。

【技术实现步骤摘要】
表面加工品质优异的低温用钢本申请要求于2013年12月25日提交的韩国专利申请第10-2013-0163369号的优先权；本申请是2014年12月19日提交的中国专利申请第201480070844.1号的分案申请。
本专利技术涉及一种表面加工品质优异的低温用钢，更详细地，涉及一种可以在液化气储罐及运输设备等的低温至室温的广泛的温度下使用，而且加工后的表面品质优异的低温用钢。
技术介绍
用于液化天然气及液氮等的储存容器、海洋结构物及极地地区结构物的钢材应为在超低温下也能够维持充分的韧性和强度的低温用钢。这种低温用钢不仅要具有卓越的低温韧性和强度，而且需要具有小的热膨胀率和热传导率，并且是一种还要考虑磁特性的钢。作为在液化气环境的低温下可使用的材料，在现有技术中使用AISI304等的Cr-Ni类不锈钢或9％Ni钢及5000系列的铝合金等。然而，铝合金的材料费用高，并且由于低的强度而使结构物的设计厚度增加，而且焊接施工性也差，从而其使用受到限制。另一方面，Cr-Ni类不锈钢和9％Ni钢等含有高价的镍，以及需要附加的热处理，从而不仅会增加制造费用，而且焊接材料也含有大量的高价的镍，从而在广泛使用方面存在问题。为了解决这些问题，作为通过添加锰、铬等来减少高价的镍含量的技术，可以列举如专利文献1(韩国公开专利第1998-0058369号)和专利文献2(国际公开专利第WO2007-080646号)。所述专利文献1是一种将镍含量减少至1.5～4％，并分别添加16～22％的锰、2～5.5％的铬来确保奥氏体组织，从而提高极低温韧性的技术，并且专利文献2是一种将镍含量减少至5.5％程度，并分别添加2.0％以下的锰、1.5％以下的铬，并通过反复热处理及回火，使铁素体晶粒微细化，从而确保极低温韧性的技术。然而，所述专利文献1及2也依然含有高价的镍，而且为了确保极低温韧性，实施多个步骤的反复热处理及回火，因此，对费用方面或工序的简单化方面不利。作为涉及液化气中使用的结构用钢的另一技术，可以列举如完全排除镍的、所谓的无镍(Ni-free)高锰钢。所述高锰钢根据锰的添加量，分为铁素体类和奥氏体类。例如，专利文献3(美国授权专利第4257808号)是一种代替9％镍添加5％的锰，并在奥氏体和铁素体共存的两相区温度区间，通过对其进行反复热处理4次，从而使晶粒微细化后，进行回火，从而提高极低温韧性的技术。另外，专利文献4(韩国公开专利第1997-0043149号)是一种添加13％的锰，并在奥氏体和铁素体的两相区温度区间，通过对其进行反复热处理4次，从而使晶粒微细化后，进行回火，从而提高极低温韧性的技术。在所述专利文献3及4中，铁素体为主要组织，并且为了获得极低温韧性，通过4次以上的反复热处理及回火，从而使铁素体晶粒微细化，并将此作为主旨。然而，对于这种技术，由于热处理次数的增加，从而会使费用增加，还会有热处理设备负荷的问题。因此，开发了一种用于获得超低温韧性的技术，在所述技术中，并非将铁素体作为主要组织，而是将奥氏体(或奥氏体和ε-马氏体的混合组织)作为主要组织。将奥氏体作为主要组织的低温用钢的情况下，虽然通过添加大量的碳和锰能够使奥氏体稳定化，但是，这会对奥氏体的再结晶行为产生影响，从而在常规的轧制温度区间，由于部分再结晶及不均匀晶粒生长，会仅使特定的少数的奥氏体晶粒过度生长，从而会导致微细组织内奥氏体晶粒大小的严重不均匀化。
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术欲提供一种经过拉拔及弯曲等的加工后，也依然具有优异的表面加工品质的低温用钢。技术手段本专利技术通过一种表面加工品质优异的低温用钢来实现，所述低温用钢包含15～35重量％的锰(Mn)、满足23.6C+Mn≥28及33.5C-Mn≤23条件范围的碳(C)、超过0重量％至5重量％以下的铜(Cu)、超过0重量％至1重量％以下的氮(N)、满足28.5C+4.4Cr≤57条件范围的铬(Cr)和5重量％以下的镍(Ni)、4重量％以下的硅(Si)及5重量％以下的铝(Al)中的一种以上，余量的铁(Fe)及其它不可避免的杂质。有益效果本专利技术可以提供一种表面加工品质优异的钢材，所述钢材通过调节钢材的组成成分及组成范围来提高堆垛层错能(StackingFaultEnergy)，从而即使在钢材内部形成异常粗大的晶粒，也依然具有优异的表面加工品质。附图说明图1为奥氏体晶粒粗大化，从而形成异常粗大晶粒的现有钢材的微细组织的拍摄照片。图2为拉拔图1的现有的钢材后所拍摄的、显示出钢材的表面不均匀的照片。图3为奥氏体晶粒粗大化，从而形成异常粗大晶粒的本专利技术一实施例的钢材的微细组织的拍摄照片。图4为拉拔图3的本专利技术一实施例的钢材后所拍摄的、显示出表面均匀的照片。图5为示出本专利技术中控制的碳及锰的范围的图表。最佳实施方式本专利技术涉及一种在经过拉拔及弯曲等的加工工序后，也依然具有优异的表面加工品质的低温用钢及其制造方法，而且，其与在钢材内部形成异常粗大的晶粒无关。通常，碳和锰含量高的奥氏体组织的变形行为与一般的碳钢不同，其通过滑移和孪晶来实现，并且，虽然变形初期主要通过作为均匀变形的滑移来实现，但是，之后会伴随出现作为不均匀变形的孪晶。产生孪晶所需的应力的主要变数为，所添加的元素的函数的堆垛层错能和晶粒大小，尤其，晶粒大小越大，会使孪晶形成中所需的应力减少，从而即使在轻微的变形下，也容易产生孪晶。当少数的粗大的晶粒存在于微细组织内时，变形初期在粗大晶粒中会产生孪晶变形，从而导致不均匀变形，因此，会使材料的表面特性变差，从而诱发最终结构物的厚度不均匀。尤其是如低温压力容器那样，需要通过确保均匀的钢材厚度来实现耐压性的结构物的情况下，会在结构设计及使用中产生大的问题。因此，通过添加碳和锰来使微细组织奥氏体化的钢材的情况下，可以通过解决粗大晶粒的早期孪晶变形所导致的表面不均匀来提高表面加工品质。因此，大量含有碳及锰的钢材在常规的轧制温度区域会引起奥氏体组织的部分再结晶及晶粒成长，从而会生成异常粗大的奥氏体。通常，形成孪晶所需的临界应力比滑移时要高，但是，基于上述原因而导致晶粒大的情况下，形成孪晶所需的应力将减少，从而在变形初期会产生孪晶变形，因此，会因不连续变形而发生表面品质的劣化。本专利技术在生成异常粗大的奥氏体晶粒的情况下，也可以通过提高孪晶变形所需的临界应力来抑制变形孪晶的产生。下面，对本专利技术的表面加工品质优异的低温用钢进行详细说明。本专利技术的表面加工品质优异的低温用钢包含15～35重量％的锰(Mn)、满足23.6C+Mn≥28及33.5C-Mn≤23条件范围的碳(C)、超过0重量％至5重量％以下的铜(Cu)、超过0重量％至1重量％以下的氮(N)、满足28.5C+4.4Cr≤57条件范围的铬(Cr)和5重量％以下的镍(Ni)、4重量％以下的硅(Si)及5重量％以下的铝(Al)中的一种以上，余量的铁(Fe)及其它不可避免的杂质。并且，本专利技术的低温用钢的根据下述关系式1算出的堆垛层错能(SFE)应为24mJ/m2以上：[关系式1]SFE(mJ/m2)＝1.6Ni-1.3Mn+0.06Mn2-1.7Cr+0.01Cr2+15Mo-5.6Si+1.6Cu+5.5Al-60(C+1.2N)1/2+26.3(C+1.2N)(Cr+Mn+Mo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面加工品质优异的低温用钢，其特征在于，所述低温用钢包含15～35重量％的锰(Mn)、满足23.6C+Mn≥28及33.5C‑Mn≤23条件范围的碳(C)、超过0重量％至5重量％以下的铜(Cu)、超过0重量％至1重量％以下的氮(N)、满足28.5C+4.4Cr≤57条件范围的铬(Cr)和5重量％以下的镍(Ni)、4重量％以下的硅(Si)及5重量％以下的铝(Al)中的一种以上，余量的铁(Fe)及其它不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
2013.12.25 KR 10-2013-01633691.一种表面加工品质优异的低温用钢，其特征在于，所述低温用钢包含15～35重量％的锰(Mn)、满足23.6C+Mn≥28及33.5C-Mn≤23条件范围的碳(C)、超过0重量％至5重量％以下的铜(Cu)、超过0重量％至1重量％以下的氮(N)、满足28.5C+4.4Cr≤57条件范围的铬(Cr)和5重量％以下的镍(Ni)、4重量％以下的硅(Si)及5重量％以下的铝(Al)中的一种以上，余量的铁(Fe)及其它不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的表面加工品质优异的低温用钢，其特征在于，所述低温用钢还包含5重量％以下的钼(Mo)。3.根据权利要求1所述的表面加工品质优异的低温用钢，其特征在于，所述低温用钢以面积分数计，包含95％以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淳基，徐仁植，李学哲，朴仁圭，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR