一种LNG储罐用7Ni钢板及生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种LNG储罐用7Ni钢板及生产工艺，涉及钢铁冶炼技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.02%～0.06%，Si：0.20%～0.35%，Ni：4.0%～8.0%，Mn：0.3%～0.7%，P≤0.005%，S≤0.005%，Al：0.03%～0.05%，Nb：0.02%～0.05%，Cr：0.2%～0.4%，余量为Fe和不可避免杂质。钢板抗拉强度690～790Mpa，屈服强度590～700MPa，延伸率≥24%，‑196℃下的横向冲击功在≥100J，可用于制造储存和运输LNG的压力容器等。

A 7Ni Steel Plate for LNG Tank and Its Production Process

【技术实现步骤摘要】
一种LNG储罐用7Ni钢板及生产工艺
本专利技术涉及钢铁冶炼
，特别是涉及一种LNG储罐用7Ni钢板及生产工艺。
技术介绍
随着经济的发展，环境和资源问题日益成为各国发展的重中之重，LNG作为一种清洁、无污染、产热量高的能源，未来将逐步在能源使用中占据更大比例，扩大对天然气的使用范围成为我国优化能源结构和保护生态环境的重要手段。目前，国内外广泛用于LNG储存、运输工具中的钢板为9Ni钢，我国作为贫Ni国家，为了节约成本，在确保性能的基础上降低Ni含量是重要途径之一。含量节镍型7Ni钢的相关研究还处于起步阶段，目前已有少量关于7Ni钢板的专利，申请号201711306269.2的“一种用于超低温环境的节镍型7Ni钢及其热处理工艺的制作方法”公开了一种用于超低温环境的节镍型7Ni钢及其热处理工艺，7Ni钢成分：Ni：7.00％～7.60％，C：0.02％～0.06％，Si：0.03％～0.80％，Mn：0.10％～0.90％，Cr：0.30％～0.60％，余量为Fe及不可避免的夹杂，该采用QLT热处理的7Ni钢具有优良强塑性组合和出色的低温韧性，其性能已经达到9Ni钢相当水平。申请号201310285597.4的“一种超低温压力容器用高镍钢及其制造方法”所涉及钢的Ni质量分数为7.00％～7.50％，采用两次淬火+回火工艺得到的7Ni钢板可以替代9Ni钢用于制造LNG储罐。申请号201310494688.9的“一种可用于-196℃的低Ni高Mn经济型低温钢及其制造方法”所涉及钢的Mn质量分数为1.00％～1.50％，Ni质量分数为7.00％～8.00％，采用两次淬火加回火工艺，得到的Ni钢在-196℃韧性优异。申请号201410369201.9的“低成本超低温镍钢及其制造方法”采用正火+淬火+回火工艺，得到-196℃韧性优异的Ni钢。还有采用UFC+TMCP工艺，轧后直接将钢板快速冷却至马氏体转变温度以下替代离线淬火工艺，简化热处理工序的方法，提高7Ni钢板的低温韧性。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种LNG储罐用7Ni钢板及生产工艺，在保证LNG储运用钢的性能的前提下，尽可能降低Ni的含量，提供一种经济且可行的制备方法。为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种LNG储罐用7Ni钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.02％～0.06％，Si：0.20％～0.35％，Ni：4.0％～8.0％，Mn：0.3％～0.7％，P≤0.005％，S≤0.005％，Al：0.03％～0.05％，Nb：0.02％～0.05％，Cr：0.2％～0.4％，余量为Fe和不可避免杂质。技术效果：本专利技术采用Nb、Cr微合金化节Ni型合金设计，创新了一种正火轧制+两相区淬火+回火生产工艺，免去了轧后快速冷却过程，不仅节约了能源，而且为后续淬火工艺顺利实施提供了良好的板形，最终获得了力学性能优异的LNG储罐钢。本专利技术进一步限定的技术方案是：进一步的，厚度为8～30mm。本专利技术的另一目的在于提供一种LNG储罐用7Ni钢板生产工艺，包括铸坯制备：按化学组成配成冶炼原料，在真空冶炼炉中进行冶炼，浇铸成铸锭，然后将铸锭锻压成方形铸坯，在避风处空冷；正火轧制：将铸坯在1150～1250℃保温2～3h；对铸坯进行两阶段轧制，其中粗轧的开轧温度为1000～1100℃，总压缩比为40％～60％，精轧的开轧温度为850～900℃，总压缩比为40％～70％，终轧温度750～850℃，然后空冷；两相区淬火+回火：将轧制后的钢板在600～700℃淬火至300℃以下，再在500～580℃回火，回火速率为5～20℃/s，保温0.5～2h，空冷。前所述的一种LNG储罐用7Ni钢板生产工艺，钢板的化学成分及质量百分比如下：C：0.05％，Si：0.25％，Mn：0.60％，Ni：7.2％，P：0.0045％，S：0.0030％，Al：0.038％，Cr：0.28％，Nb：0.043％，余量为Fe和不可避免杂质；铸坯制备：按化学组成配成冶炼原料，在真空冶炼炉中进行冶炼，浇铸成铸锭，然后将铸锭锻压成厚度为80mm的方形铸坯，在避风处空冷；正火轧制：将铸坯送至加热炉，加热至1156℃，保温2.6h，取出进行轧制；对铸坯进行两阶段轧制，其中粗轧在奥氏体完全再结晶区轧制，开轧温度为1100℃，压下量为60％，精轧在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度为900℃，压下量为63％，终轧温度790℃，然后空冷，形成12mm厚热轧钢板轧；两相区淬火+回火：将轧制后的钢板在660℃淬火至300℃以下，再在560℃回火，回火速率为10℃/s，保温1h，空冷。前所述的一种LNG储罐用7Ni钢板生产工艺，钢板的化学成分及质量百分比如下：C：0.06％，Si：0.23％，Mn：0.55％，Ni：7.3％，P：0.0043％，S：0.0031％，Al：0.035％，Cr：0.25％，Nb：0.040％，余量为Fe和不可避免杂质；铸坯制备：按化学组成配成冶炼原料，在真空冶炼炉中进行冶炼，浇铸成铸锭，然后将铸锭锻压成厚度为80mm的方形铸坯，在避风处空冷；正火轧制：将铸坯送至加热炉，加热至1239℃，保温2.1h，取出进行轧制；对铸坯进行两阶段轧制，其中粗轧在奥氏体完全再结晶区轧制，开轧温度为1100℃，压下量为60％，精轧在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度为900℃，压下量为45％，终轧温度790℃，然后空冷，形成18mm厚热轧钢板轧；两相区淬火+回火：将轧制后的钢板在660℃淬火至300℃以下，再在560℃回火，回火速率为10℃/s，保温1h，空冷。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术中镍为非碳化物形成元素，可扩大γ相区，是奥氏体形成和稳定元素，在不降低强度的情况下提高低温韧性；镍可以使钢的CCT曲线右移，从而降低临界淬火速度，提高淬透性；镍还有提高低温韧性降低韧-脆转变温度的重要作用，因此Ni是本专利技术的最主要合金化元素；(2)本专利技术中碳是强固溶强化元素，也是强奥氏体稳定化元素，对钢板的强度有着积极的影响，但是对韧、塑性及焊接性能有着不利的影响，因此，为了使低温钢板具有很好的冲击韧性和焊接性能，需将碳含量控制在较低的范围；(3)本专利技术中锰主要起固溶强化的作用，可以弥补碳含量减少产生的强度的下降；同时锰同镍一样，能使钢的相变温度降低，适当提高Mn/C和Mn/S有利于韧性的改善，因此本专利技术将Mn作为主要的合金元素之一；(4)本专利技术中硅是固溶强化元素和脱氧元素，可以提高钢的强度，在炼钢过程中可降低有害元素氧的含量；硅除了和锰按一定比例存在于钢中抑制锰偏聚外，还可以抑制磷在晶界偏聚，但是硅会使钢的焊接热影响区低温韧性恶化，因此硅含量控制在0.15～0.3％；(5)本专利技术中铬的加入可以提高钢板的淬透性，提高钢板的强度；加入微量的Nb，并控制一定的Nb/Si范围，不仅对强度和塑性无害，而且有利于提高宽厚板的焊接性能；S和P是钢中的有害元素，易导致偏析，降低钢的低温韧性，增加焊接时的热裂纹敏感性，故要严格控制钢中P、S的含量；(6)本专利技术的断面组织为铁素体基体上分布着马氏体和回转奥氏体；力学性能指标为：屈服强度在590～700MPa，抗拉强度在690～790MPa，延伸率≥2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LNG储罐用7Ni钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.02%～0.06%，Si：0.20%～0.35%，Ni：4.0%～8.0%，Mn：0.3%～0.7%，P≤0.005%，S≤0.005%，Al：0.03%～0.05%，Nb：0.02%～0.05%，Cr：0.2%～0.4%，余量为Fe和不可避免杂质。

【技术特征摘要】
1.一种LNG储罐用7Ni钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.02%～0.06%，Si：0.20%～0.35%，Ni：4.0%～8.0%，Mn：0.3%～0.7%，P≤0.005%，S≤0.005%，Al：0.03%～0.05%，Nb：0.02%～0.05%，Cr：0.2%～0.4%，余量为Fe和不可避免杂质。2.根据权利要求1所述的一种LNG储罐用7Ni钢板，其特征在于：厚度为8～30mm。3.一种LNG储罐用7Ni钢板生产工艺，其特征在于：包括铸坯制备：按化学组成配成冶炼原料，在真空冶炼炉中进行冶炼，浇铸成铸锭，然后将铸锭锻压成方形铸坯，在避风处空冷；正火轧制：将铸坯在1150～1250℃保温2～3h；对铸坯进行两阶段轧制，其中粗轧的开轧温度为1000～1100℃，总压缩比为40％～60％，精轧的开轧温度为850～900℃，总压缩比为40％～70％，终轧温度750～850℃，然后空冷；两相区淬火+回火：将轧制后的钢板在600～700℃淬火至300℃以下，再在500～580℃回火，回火速率为5～20℃/s，保温0.5～2h，空冷。4.根据权利要求3所述的一种LNG储罐用7Ni钢板生产工艺，其特征在于：钢板的化学成分及质量百分比如下：C：0.05%，Si：0.25%，Mn：0.60%，Ni：7.2%，P：0.0045%，S：0.0030%，Al：0.038%，Cr：0.28%，Nb：0.043%，余量为Fe和不可避免杂质；铸坯制备：按化学组成配成冶炼原料，在真空冶炼炉中...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄一新，谢章龙，伍会滨，霍松波，张鹏程，张丙军，李庆春，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32