本发明专利技术公开了一种用于‑70℃的高韧性、低屈强比低温钢及其制造方法，所述低温钢化学成分重量百分比为：C：0.05～0.20、Si≤0.30、Mn：0.85～1.50、P≤0.005、S≤0.003、Alt：0.015～0.050、Ni：0.35～0.70、N≤0.004，此外还含有Mo≤0.10，Nb≤0.05，Ti≤0.025，Ca≤0.005中的任意一种或几种，余量为Fe及不可避免的夹杂。该低温钢是由炼钢工艺、轧钢工艺和加工、热处理工艺三大工艺制备而成，本发明专利技术在成分设计上控制C、Mn元素含量，以降低钢板屈强比，同时添加一定量的Ni元素保证其低温冲击韧性，同时添加一定量的Ti、Mo、Nb等微合金元素改善其焊接性能，严格控制P、S、N含量，并进行Ca‑Si处理，使得该钢在具有优良的低温韧性能同时具有较低的屈强比。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金钢制造领域，具体地指一种用于-70℃的高韧性、低屈强比低温钢及其制造方法。
技术介绍
屈强比为材料屈服强度与抗拉强度的比值，钢材具备较低的屈强比可以在严重的负荷变形下，提高钢材的抗变形能力，即屈强比越低，材料从开始塑性变形到断裂所需要的形变能就越大，从而提高了其抗大变形的能力，可以有效保证安全性。但在LPG船及LPG储罐材料的应用中，由于其使用温度达到了-70℃，不仅对材料的屈强比有严格规定，对钢材的低温韧性也有着极高的要求，因此，需要合理保证屈强比与低温韧性的匹配以适应市场对该类型钢种的要求。目前，市场上尚未有针对此应用的专门的低屈强比低温钢种。公开号为CN103774050的中国专利技术专利提出了一种低屈强比高塑性钢，其组分及含量为：C：0.07～0.09％，Si：0.15～0.20％，Mn：1.30～1.50％，P：≤0.008％，S：≤0.004％，Ti：0.010～0.015％，Cr：0.10～0.20％，Ni：0.15～0.20％，Cu：0.20～0.25％，Al：0.025～0.030％，余量为Fe及不可避免的杂质。该钢具低的屈强比，较好的塑性，但主要用于常温环境，并未涉及在在-70℃下使用。公开号为CN103122436的中国专利技术专利提出了一种-70℃使用的正火型低温压力容器用钢，其成分及组成为：为C：0.09～0.12％、Si：0.15～0.50％、Mn：1.2～1.6％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.02～0.04％、Ni：0.40～0.80％、Ti：0.006～0.010％、Alt：0.020～0.034％，余量为Fe和不可避免的杂质。该钢经正火热处理等工序得到-70℃正火型低温压力容器钢板，可用于制造-70℃低温压力容器设备，但屈强比较高，均超过0.72。公开号为CN103014554的中国专利技术专利公开一种低屈强比管线钢，其成分质量百分比为：C：0.05～0.08％，Si：0.15～0.30％，Mn：1.55～1.85％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al：0.015～0.04％，Nb：0.015～0.025％，Ti：0.01～0.02％，Cr：0.20～0.40％，Mo：0.18～0.30％，N：≤0.006％，O≤0.004％，Ca≤0.005％，Ni≤0.40％，其中，Ca/s≥1.5，余量为铁和不可避免杂质。其屈服强度在500MPa以上，屈强比在0.70以上，主要用于地震高发区以及抗大应变输送管线用钢管。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种用于-70℃的高韧性、低屈强比低温钢及其制造方法，该低温钢能克服已有钢种屈强比偏高，低温韧性与屈强比匹配不佳的问题，采用可行的生产工艺，适合大生产操作，获得良好的低温韧性、拉伸性能的压力容器用钢。为实现上述目的，本专利技术提供的一种用于-70℃的高强度、高韧性、低屈强比低温钢，所述低温钢化学成分重量百分比为：C：0.05～0.20、Si≤0.30、Mn：0.85～1.50、P≤0.005、S≤0.003、Alt：0.015～0.050、Ni：0.35～0.70、N≤0.004，此外还含有Mo≤0.10，Nb≤0.05，Ti≤0.025，Ca≤0.005中的任意一种或几种，余量为Fe及不可避免的夹杂。进一步地，所述低温钢的化学成分重量百分比为：C：0.05～0.15、Si：0.01～0.20、Mn：0.85～1.50、P≤0.005、S≤0.003、Alt：0.015～0.050、Ni：0.40～0.70、Nb：0.02～0.05、Ti：0.008～0.025、N≤0.004、Ca：0.002～0.005，余量为Fe及不可避免的夹杂。再进一步地，所述低温钢的化学成分重量百分比为：C：0.05～0.12，Si：0.15～0.30，Mn：0.85～1.20，P≤0.005，S≤0.003，Alt：0.015～0.050，Ni：0.40～0.70，N≤0.004，Mo≤0.10，Ca：0.002～0.005，余量为Fe及不可避免的夹杂。再进一步地，所述低温钢的厚度为10～50mm，屈服强度为370MPa级别，其屈强比低于0.65，所述低温钢在-70℃低温条件下冲击功高于150J。本专利技术提供了一种用于-70℃的高强度、高韧性、低屈强比低温钢的制备方法，该低温钢是由炼钢工艺、轧钢工艺和加工、热处理工艺三大工艺制备而成，1)炼钢工艺：采用铁水K-S脱硫技术进行深度脱硫，并进行转炉顶底复合吹炼，LF加热炉中进行Ca-Si处理，在RH真空炉进行真空处理及成分微调；2)轧制工艺：轧制前铸坯加热温度为1260～1300℃，在铸坯表面涂防氧化涂层，加热速率为8～13min/cm，粗轧采用两阶段轧制，粗轧一阶段开轧温度不小于1200℃，然后进行待温，粗轧二阶段开轧温度不小于1100℃；中间坯厚度70～100mm，精轧开轧温度不大于940℃，精轧终轧温度为760～880℃；3)加工、热处理工艺：根据钢板厚度不同，该钢进行正火+回火的热处理，其工艺制度见下表1表1热处理制度本专利技术的理论基础1、化学成分(C、Si、Mn、P、S、Alt、Ni、Ti、Mo、Nb、Ca)限定量的理由因该钢种要求在-70℃下具备优异的低温韧性，因此，炼钢时要严格控制钢水的纯净度，防止P、S和其他杂质元素对该钢低温韧性的影响。Mn、Nb、Ti、Ni的设计成分保证了钢的强度、韧性和焊接性能，其中Ni合金主要用来提高钢的低温韧性，Ti合金可以细化钢板焊接热影响区组织，提高韧性水平，Mo可以提高钢板SR后的性能稳定性。通过调整C、Mn等对强度敏感元素的含量来控制其屈强比；设置P≤0.005％，S≤0.003％，N≤0.004％，主要是考虑到这几个元素对该钢低温韧性影响较大，要严格限制其含量。(1)合金元素对钢低温性能的影响C是提高钢材强度最有效的元素，随着C含量的增加，钢中Fe3C增加，淬硬性也增加，钢的抗拉强度和屈服强度提高。但是，增加钢中C含量，钢的延伸率和冲击韧性下降，尤其是对低温韧性影响较大。同时，由于C元素间隙固溶强化的影响，其含量增加易使钢屈强比升高，因此设计其含量低于0.20％。Si与碳的亲和力很弱，在钢中不与碳化合，但能溶入铁素体，产生固溶强化作用，使得铁素体的强度和硬度提高，但塑性和韧性却有所下降，根据Pikering关系其对屈服强度的影响较高，其含量不宜过高，因此本专利技术钢的Si含量控制在0.30％以内。Mn是提高钢的屈服强度和抗拉强度的主要元素之一，根据Pikering关系其对屈服强度的影响同样较大，同时，Mn元素是一种易偏析的元素，当偏析区Mn、C含量达到一定比例时，在钢材生产和焊接过程中会产生马氏体相，该相会表现出很高的硬度，对钢板低温韧性和抗氢致开裂性能有较大影响。因此，综合考虑将Mn含量限定在0.40％～1.50％范围内。Al是钢中的主要脱氧元素，一定含量的Al还能细化钢板的晶粒，提高钢板的强度和韧性。但是当Al含量偏高时，易导致钢中夹杂增多，对钢的韧性不利，同时会降低钢的淬硬性和韧性，降低钢的抗氢致开裂性能。因此将本专利技术钢中Alt含量控制在0.015％～0.050％以内。Ni能与铁以任何比例互熔，通过细化铁素体晶粒来本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于‑70℃的高强度、高韧性、低屈强比低温钢，其特征在于：所述低温钢化学成分重量百分比为：C：0.05～0.20、Si≤0.30、Mn：0.85～1.50、P≤0.005、S≤0.003、Alt：0.015～0.050、Ni：0.35～0.70、N≤0.004，此外还含有Mo≤0.10，Nb≤0.05，Ti≤0.025，Ca≤0.005中的任意一种或几种，余量为Fe及不可避免的夹杂。
【技术特征摘要】
1.一种用于-70℃的高强度、高韧性、低屈强比低温钢，其特征在于：所述低温钢化学成分重量百分比为：C：0.05～0.20、Si≤0.30、Mn：0.85～1.50、P≤0.005、S≤0.003、Alt：0.015～0.050、Ni：0.35～0.70、N≤0.004，此外还含有Mo≤0.10，Nb≤0.05，Ti≤0.025，Ca≤0.005中的任意一种或几种，余量为Fe及不可避免的夹杂。2.根据权利要求1所述用于-70℃的高强度、高韧性、低屈强比低温钢，其特征在于：所述低温钢的化学成分重量百分比为：C：0.05～0.15、Si：0.01～0.20、Mn：0.85～1.50、P≤0.005、S≤0.003、Alt：0.015～0.050、Ni：0.40～0.70、Nb：0.02～0.05、Ti：0.008～0.025、N≤0.004、Ca：0.002～0.005，余量为Fe及不可避免的夹杂。3.根据权利要求1所述用于-70℃的高强度、高韧性、低屈强比低温钢，其特征在于：所述低温钢的化学成分重量百分比为：C：0.05～0.12，Si：0.15～0.30，Mn：0.85～1.20，P≤0.005，S≤0.003，Alt：0.015～0...
【专利技术属性】
技术研发人员：战国锋，李书瑞，刘文斌，王宪军，杨秀利，董汉雄，郭斌，
申请(专利权)人：武汉钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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