本发明专利技术公开了一种超低温压力容器用5Ni钢板及其生产方法，其包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却和热处理工序，所述钢板化学成分的重量百分含量为：C0.07%～0.10%，Si0.15%～0.30%，Mn0.70%～0.80%，P≤0.008%，S≤0.003%，Ni4.90%～5.25%，Alt0.020%～0.050%，As≤0.012%，Sn≤0.015%，Sb≤0.003%，余量为Fe和微量不可避免的杂质。本方法采用低碳当量成分的设计及控轧控冷+热处理的生产工艺，生产出符合低温压力容器要求的8～50mm厚连铸型5%Ni钢板；产品具有纯净度较高、成分均匀、力学性能优良；低温冲击韧性好、焊接性能优良、生产成本较低、-125℃横向冲击功优良等特点；且工艺简单、生产成本低、可实现批量生产。
【技术实现步骤摘要】
超低温压力容器用5Ni钢板及其生产方法
本专利技术涉及一种压力容器用钢，尤其是一种超低温压力容器用5Ni钢板及其生产方法。
技术介绍
随着石油工业的发展，石油产品的深度加工日益受到重视，原料油经过加热、裂化、焦化、裂解、加氢等反应，把裂化、裂解气中的烯烃分离出来，用于合成各种化工产品，而裂解产物的分离法中“深冷分离”用得广泛，因此，在设备中，比如储罐，输送管道、LPG船等将会大量使用低温钢，例如聚乙烯装置中所用低温钢温度区间-45℃～-120℃，大部分正是5Ni钢（5%Ni钢）使用温度范围。近几年，我国正加快80万吨～100万吨规模的大型乙烯项目的建设步伐，2012年，我国液化乙烯的需求量将达到2500万吨左右，需新增80～100万吨级乙烯成套装置约8套，液态乙烯的温度为-104℃，这个温度的设备使用3.5Ni钢已经超出其使用范围，而使用9Ni钢则价格较高，而最低使用温度为-120℃的5Ni钢则比较合适，因此对于生产、加工、储运和运输乙烯所需的低温材料5Ni钢的需求逐年增加。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种低生产成本、具有良好强韧性匹配的超低温压力容器用5Ni钢板；本专利技术还提供了一种超低温压力容器用5Ni钢板的生产方法。为解决上述技术问题，本专利技术化学成分的重量百分含量为：C0.07%～0.10%，Si0.15%～0.30%，Mn0.70%～0.80%，P≤0.008%，S≤0.003%，Ni4.90%～5.25%，Alt0.020%～0.050%，As≤0.012%，Sn≤0.015%，Sb≤0.003%，余量为Fe和微量不可避免的杂质。本专利技术所述钢板的最大厚度为50mm。本专利技术采用超低碳设计，一方面有利于提高钢的韧性，另一方面可显著地改善钢的焊接性能。Si主要以固溶强化形式提高钢的强度，但不可含量过高，以免降低钢的韧性。Mn主要起固溶强化和降低相变温度提高钢板强度的作用，Mn能显著提高钢的淬透性，随Mn含量的增加，钢板的塑性和低温冲击韧性略有下降，强度显著提高，因此为保韧性Mn含量也不易过高。在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性；磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。在铁-碳相图上，Ni使共析点向左下方移动，降低钢的临界点AC3点；Ni是非碳化物形成元素，它与碳作用不形成碳化物，但Ni与Fe能形成α或γ固溶体，随着Ni含量的提高，奥氏体的稳定性增大，能显著提高铁素体的韧性，从而提高低温钢的低温韧性；Ni能减小低温时的位错在基体金属中运动的阻力，故能提高韧性；Ni还可以提高层错能，抑制在低温时大量位错的形成，促进低温时位错的交滑移，使裂纹扩展消耗功增加，也使韧性增加；因此，Ni是保证-125℃横向冲击功的最主要元素。铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性；铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。As、Sn、Sb是原料中所带的杂质元素，其在钢中易向晶界偏聚而产生回火脆性，因此其含量应尽可能低。本专利技术方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却和热处理工序，所述钢板采用上述重量百分含量的化学成分。本专利技术方法所述轧制工序：采用II型控轧工艺；第一阶段的轧制温度为950℃～1100℃，道次压下率为8%～25%，累计压下率≥50％；第二阶段的开轧温度≤850℃，终轧温度≤810℃，累计压下率≥50%，轧制后得到半成品钢板；所述冷却工序：所述半成品钢板水冷后堆垛缓冷；水冷时的返红温度≤650℃；堆垛温度≥250℃，堆垛缓冷时间≥24小时；所述热处理工序：冷却后钢板进行两次淬火+回火处理；两次淬火温度分别为840℃±10℃和750℃±10℃，两次淬火的总加热时间分别为2.5min/mm（钢板厚度），水冷；回火温度为600±10℃，总加热时间为4min/mm（钢板厚度），空冷。本专利技术方法所述加热工序：钢坯最高加热温度1180℃～1200℃，均热温度1160℃～1180℃，总加热时间≥12min/cm（钢坯厚度）。本专利技术方法所述连铸工序：采用300mm断面连铸坯生产，连铸避风堆垛缓冷，缓冷时间≥24小时。本专利技术方法所述连铸工序：浇铸温度为1560℃～1580℃，过热度为15℃～30℃，拉坯速率为0.70m/min～1.05m/min。本专利技术方法中，钢板的化学成分设计在采用Ni作为主要的提高钢板-125℃低温冲击韧性的元素；采用连铸工艺生产，成本较低，市场竞争力强；轧制时采用晾钢控制轧制工艺，解决了轧机轧制压力不足而造成的晶粒粗大不均问题，具有优良的综合性能。本专利技术方法所得钢板的低温韧性有相当大的富裕量，板厚1/4处及1/2处的-125℃横向冲击功均大于100J；Z向性能优良，能满足最高级别Z35的要求且有较大富裕量；所得钢板的组织均匀、细小、非金属夹杂极微，板厚1/4处晶粒度在8.5级以上，板厚1/2处晶粒度在8.0级以上。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术具有良好的低温冲击韧性；C含量极低，因此具有良好的焊接性；Z向性能优良，能达到最高的Z35级别；可广泛用于低温设备的制造，应用前景广阔。本专利技术方法采用低碳当量成分的设计及控轧控冷+热处理的生产工艺，生产出符合低温压力容器要求的8～50mm厚连铸型5%Ni钢板；产品具有纯净度较高、成分均匀、力学性能优良；低温冲击韧性好、焊接性能优良、生产成本较低、-125℃横向冲击功优良等特点；且工艺简单、生产成本低、可实现批量生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本超低温压力容器用5Ni钢板采用下述工艺方法生产而成。（1）冶炼工序：原料先经电炉或转炉冶炼，送入LF钢包炉精炼，并喂Al线600米～750米，大包温度≥1600℃时吊包至VD炉真空处理，真空前加入Ca-Si块100kg～150kg，真空度≤66Pa，真空保持时间≥15分钟后破坏真空，防止出现钢水仅靠Al线脱氧、钢中非金属夹杂物含量较高的现象。所得钢水成分的质量百分含量为：C0.07%～0.10%，Si0.15%～0.30%，Mn0.70%～0.80%，P≤0.008%，S≤0.003%，Ni4.90%～5.25%，Alt0.020%～0.050%，As≤0.012%，Sn≤0.015%，Sb≤0.003%，余量为Fe和微量不可避免的杂质。（2）连铸工序：采用300mm断面连铸坯，上述钢水在1560℃～1580℃进行浇铸，过热度为15℃～30℃，拉坯速率为0.70m/min～1.05m/min，得到连铸坯；连铸坯避风堆垛缓冷，缓冷时间≥24小时。（3）加热工序：连铸坯放入连续炉内加热；为了保证钢板的表面质量，铸坯实现温清、温装、慢速低温加热，钢坯最高加热温度1180℃～1200℃，均热温度1160℃～1180℃，总加热时间≥12min/cm（即按钢坯每厘米厚度加热1分钟计算）。（4）轧制工序：采用II型控轧工艺；第一阶段为奥氏体再结晶阶段，在950℃～1100℃之间，此阶段道次压下率为8%～25%，累计压下率≥50％，使奥氏体发生完全再结晶，以细化奥氏体晶粒；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度≤850℃，终轧温本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超低温压力容器用5Ni钢板，其特征在于，其化学成分的重量百分含量为：C 0.07%～0.10%，Si 0.15%～0.30%，Mn 0.70%～0.80%，P≤0.008%，S≤0.003%，Ni 4.90%～5.25%，Alt 0.020%～0.050%，As≤0.012%，Sn≤0.015%，Sb≤0.003%，余量为Fe和微量不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
1.一种超低温压力容器用5Ni钢板的生产方法，其包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却和热处理工序，其特征在于，所述钢板化学成分的重量百分含量为：C0.07%～0.10%，Si0.15%～0.30%，Mn0.70%～0.80%，P≤0.008%，S≤0.003%，Ni4.90%～5.25%，Alt0.020%～0.050%，As≤0.012%，Sn≤0.015%，Sb≤0.003%，余量为Fe和微量不可避免的杂质；所述钢板的最大厚度为50mm；所述连铸工序：浇铸温度为1560℃～1580℃，过热度为15℃～30℃，拉坯速率为0.70m/min～1.05m/min；所述热处理工序：冷却后钢板进行两次淬火+回火处理；两次淬火温度分别为840℃±10℃和750℃±10℃，两次淬火的总加热时间分别为2.5min/mm，水冷；回火温度为...
【专利技术属性】
技术研发人员：车金锋，庞辉勇，叶建军，王九清，韦明，李惠勇，张晨光，尚建雄，
申请(专利权)人：舞阳钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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