一种超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法，具体为：（1）炼钢连铸：采用铁水预处理，转炉顶底复吹冶炼，LF+RH精炼，控制合金成分，采用二冷水弱冷、低拉速进行连铸；（2）板坯加热：板坯加热到1150℃‑1180℃，板坯在炉总时间≥150分钟，均热段保温时间≥30分钟，整张板坯温度均匀性≤10℃；（3）控轧控冷：板坯出炉后采用高压水除磷，两阶段控制轧制，轧制后直接超快冷系统在线淬火；（4）热处理：采用两相区淬火+回火工艺，得到成品；本发明专利技术在节约Ni合金基础上，采用控制轧制、在线淬火、两相区淬火加回火的工艺流程热处理工艺，获得具有优良的低温韧性和高强度的超低温容器用7Ni钢厚板，替代9Ni钢用于LNG储罐等建造，实现材料的低成本化。

A Manufacturing Method of 7Ni Steel Thick Plate for Ultra-low Temperature Vessel

【技术实现步骤摘要】
一种超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法
本专利技术涉及低温容器用钢
，具体涉及一种超低温容器用7Ni钢的制造方法。
技术介绍
随着我国清洁能源战略的实施，LNG作为用量最大的清洁能源近年来迅速发展，对建造LNG产业链设备用超低温用钢的需求量与日俱增。建造大型LNG储罐目前比较成熟的材料是9Ni钢，由于镍板价格高昂，导致产品生产成本居高不下。国际上长期以来致力于开发低成本替代材料，其中日本已开发出节Ni型7Ni钢替代9Ni钢用于建造大型LNG储罐，命名为SL7N590被编入JIS标准中，美标ASTM-A553已将7Ni钢纳入标准，节Ni型LNG储罐用钢必将是未来发展的趋势。由于LNG易燃，储存温度常压下达到-162℃，对建造LNG储罐的材料性能要求极高，不仅要具有足够强度，尤其要求具有优良低温韧性。开发低成本替代材料，必须保证其综合力学性能必须达到9Ni钢水平。国内已有少量7Ni钢专利，专利号为201511005158.9的专利“一种液化天然气储罐用7Ni钢板的制备方法”在合金元素方面只加入Mn，Ni和Cr元素，合金成本低，采用控制轧制细化奥氏体晶粒尺寸和短流程热处理工艺专利号为201410369201.9的专利“一种用于超低温环境的节镍型7Ni钢及其热处理工艺”合金元素采用Mn，Ni、Cr、Mo和Nb合金元素，厚度范围10-20mm，采用QLT工艺进行热处理，各项性能接近9Ni钢水平。专利号CN201410369201.9的专利“低成本超低温7Ni钢及其制造方法”采用Mn、Ni、Mo和Ti的合金设计，钢板最大厚度达到70mm，采用正火+两相区淬火+回火的热处理工艺低温韧性优良，抗高回火参数SR脆化与软化。现有专利中，涉及到厚度≥30mm钢板制造的极少，有个别涉及到大厚度钢板的制造，热处理通常采用高温正火/淬火+两相区淬火+回火，热循环次数多成本高，钢板部分指标达不到9Ni钢的标准要求，综合力学性能与9Ni钢比的还有一定差距。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法，该制造方法在节约Ni合金基础上，采用控制轧制、在线淬火、两相区淬火加回火的工艺流程热处理工艺，获得具有优良的低温韧性和高强度的超低温容器用7Ni钢厚板，综合力学性能达到9Ni钢水平，替代9Ni钢用于LNG储罐等建造，实现材料的低成本化。为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法，该制造方法具体包括以下步骤：(1)炼钢连铸采用铁水预处理，转炉顶底复吹冶炼，LF+RH精炼，进行合金成分控制，然后采用二冷水弱冷、低拉速进行连铸得到板坯；(2)板坯加热板坯加热到1150℃-1180℃，板坯在炉总时间≥150分钟，均热段保温时间≥30分钟，整张板坯温度均匀性≤10℃；(3)控轧控冷板坯出炉后采用高压水除磷，除鳞水压力≥25MPa，采用两阶段控制轧制，轧制完毕后直接采用超快冷系统在线淬火；两阶段控制轧制具体为：第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，第二阶段在奥氏体未再结晶区进行精轧；(4)热处理采用两相区淬火+回火工艺进行热处理，得到成品。本专利技术进一步限定的技术方案是：进一步的，前述超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法中，步骤(1)中进行合金成分控制具体为：7Ni钢厚板的成分设计按质量百分比计包括：C：0.02～0.05％，Si：0.05-0.25，Mn：0.50～0.80％，Ni：6.50～7.50％，Mo：0.15～0.30％，P：≤0.006％，S：≤0.002％，Alt：0.020-0.050％，余量为Fe和杂质。技术效果，本专利技术成分设计原理：C：钢的强化元素和奥氏体稳定元素，逆转奥氏体富集C后会显著降低Ms点，提高其稳定性。但C含量过高会导致韧-脆转变温度升高，对HAZ低温韧性有害。设计时在考虑确保强度的前提下尽量低。Ni：可以与Fe形成α和γ相固溶体，在γ相中可以无限固溶，它能扩大γ相区，是奥氏体形成和稳定元素；能使螺型位错不易分解，保证交叉滑移的发生，提高材料塑变性能；对稳定逆转奥氏体非常重要，富Ni和其它奥氏体稳定元素的逆转奥氏体在极低温度下稳定，变形过程中能吸收部分应变能；还能通过形变诱导相变转化为α′相，是增韧的机制之一；有利于提高淬透性，并通过固溶强化提高强度。Mn：是奥氏体稳定元素，富集于奥氏体中有利于逆转奥氏体的稳定；也是基体强化元素，可以通过固溶强化和沉淀强化提高强度；显著提高材料的淬透性。Si：是脱氧元素；可抑制P在晶界偏聚；但Si含量过高则不利于焊接热影响区(HAZ)低温韧性。S和P：S易与Mn形成析出物MnS，降低低温韧性。P容易在晶界偏聚，降低晶界抗裂纹扩展能力，恶化低温韧性。因此，均应控制在最低限度。Mo：可以提高淬透性，从而提高强度；提高钢的回火稳定性；与铬或锰等并存时，可降低或抑止因其他元素所导致的回火脆性。前述本专利技术超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法中，步骤(1)铁水预处理时，控制铁水中S含量＜0.002wt％，RH炉脱气，真空度≤0.3torr。前述本专利技术超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法中，步骤(1)中采用低拉速进行连铸时拉坯速度为0.8-1.2m/min，连铸坯厚度为150mm，铸坯进行堆冷处理，堆冷时间≥72小时。前述本专利技术超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法中，步骤(3)两阶段控制轧制时：第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，总压下量为30-60％；第二阶段在奥氏体未再结晶区进行精轧，开轧温度低于850℃，压下量为30-70％，终轧温度为760-800℃。前述本专利技术超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法中，步骤(3)轧制完毕后采用超快冷系统在线淬火，具体为：入水温度740℃-780℃，冷速≥10℃/s，直接淬火到室温。前述本专利技术超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法中，在线淬火板加热到奥氏体铁素体两相区淬火，淬火温度范围为680℃-720℃，保温40-90分钟，出炉后采用辊式淬火机水淬。前述本专利技术超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法中，回火：淬火板在580-620℃回火60-120分钟，出炉空冷。本专利技术的有益效果是：采用本专利技术的制造方法最终得到以回火马氏体为基体加上少量铁素体和逆转奥氏体的混合组织，使得材料具有强度高和优良的低温韧性。本专利技术与已有技术相比较，其制造7Ni钢厚板的特点和产生的积极效果是：(1)合金成分除了Si、Mn、Ni、Mo和Al五种添加元素外，无需添加其它合金或微合金元素，易实现精准控制，且在9Ni钢合金成本基础上实现20％左右降本；(2)采用超快冷进行在线淬火，可以充分轧制变形能提高α相形核点，细化淬火后的组织，为热处理提供细化的组织基础；(3)采用在线淬火后两相区淬火+回火进行热处理，，减少了奥氏体化热循环过程，热处理循环次数少成本低，生产节奏紧凑；(4)钢板力学性能优异，各项性能完全达到9Ni钢水平，热处理后-196℃横向冲击功≥180J，钢板性能达到9Ni钢的水平，具有良好的强韧性匹配，可以用于建造LNG储罐等设施。附图说明图1为本专利技术的4％硝酸酒精溶液腐蚀的50mm钢板1/4厚度处回火态组织照片。具体实施方式实施例1本实施例提供的一种超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法，该制造方法具体包括以下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法，其特征在于：该制造方法具体包括以下步骤：（1）炼钢连铸采用铁水预处理，转炉顶底复吹冶炼，LF+RH精炼，进行合金成分控制，然后采用二冷水弱冷、低拉速进行连铸得到板坯；（2）板坯加热板坯加热到1150℃‑1180℃，板坯在炉总时间≥150分钟，均热段保温时间≥30分钟，整张板坯温度均匀性≤10℃；（3）控轧控冷板坯出炉后采用高压水除磷，除鳞水压力≥25MPa，采用两阶段控制轧制，轧制完毕后直接采用超快冷系统在线淬火；所述的两阶段控制轧制具体为：第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，第二阶段在奥氏体未再结晶区进行精轧；（4）热处理采用两相区淬火+回火工艺进行热处理，得到成品。

【技术特征摘要】
1.一种超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法，其特征在于：该制造方法具体包括以下步骤：（1）炼钢连铸采用铁水预处理，转炉顶底复吹冶炼，LF+RH精炼，进行合金成分控制，然后采用二冷水弱冷、低拉速进行连铸得到板坯；（2）板坯加热板坯加热到1150℃-1180℃，板坯在炉总时间≥150分钟，均热段保温时间≥30分钟，整张板坯温度均匀性≤10℃；（3）控轧控冷板坯出炉后采用高压水除磷，除鳞水压力≥25MPa，采用两阶段控制轧制，轧制完毕后直接采用超快冷系统在线淬火；所述的两阶段控制轧制具体为：第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，第二阶段在奥氏体未再结晶区进行精轧；（4）热处理采用两相区淬火+回火工艺进行热处理，得到成品。2.根据权利要求1所述的超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法，其特征在于：步骤（1）中进行合金成分控制具体为：7Ni钢厚板的成分设计按质量百分比计包括：C：0.02-0.05%，Si：0.05-0.25，Mn：0.50-0.80%，Ni：6.50-7.50%，Mo：0.15-0.30%，P：≤0.006%，S：≤0.002%，Alt：0.020-0.050%，余量为Fe和杂质。3.根据权利要求1所述的超低温容器用7Ni钢厚板的制造方法，其特征在于：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢章龙，吴俊平，黄建华，张丙军，方磊，霍松波，
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