一种高探伤质量的9Ni船用低温容器钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及高探伤质量的9Ni船用低温容器钢板，以Fe为基础元素，且包含如下质量百分比的化学成分：C：0.03～0.05%，Si：0.10～0.14%，Mn：0.50～0.80%，Ni：8.7～9.7%，P：≤0.008%，S：≤0.002%，Cr：≤0.25%，Mo：≤0.08%，Cu：≤0.35%，Alt：0.020～0.035%，Nb：0.01～0.02%，N：≤60ppm，H：≤1.2ppm以及不可避免的杂质元素，碳当量CEV£ 0.80。本申请不仅具有优异的低温韧性、拉伸性能、强度等，而且相比于现有同类钢板具有更好的表面和心部探伤质量，有益于钢板后序加工。

【技术实现步骤摘要】
一种高探伤质量的9Ni船用低温容器钢板及其制造方法
本专利技术涉及一种容器钢板，尤其是一种能够在超低温环境下使用的容器钢板及其制造方法。
技术介绍
随着国民经济的发展和我国钢产量的提高，低温钢的研发和应用备受重视。西气东输、青藏铁路等工程的竣工提高了我国在低温钢领域的技术水平，而且人们对低温钢有了新的认识，增加了低温钢的使用量，这也加大了低温钢的研发力度。提高在极限温度下低温钢的性能，为我国经济建设提供优质的低温钢，受到了业内人士的广泛关注。通常认为，金属或合金在临界温度条件下，韧性会急剧降低，变脆，此温度范围称为韧脆转变温度，因此不是每一种钢都能在低温下工作。为了满足现代低温装备的需求，研制出了各种低温钢，低温钢的技术要求为：在低温下具有足够的强度和充分的韧性，具有良好的工艺性能、加工性能和耐腐蚀性能等，其中低温韧性是低温下防止脆性破坏发生和裂纹扩展能力的重要因素。超低温用9Ni钢在-196℃超低温下具有良好的强韧性匹配，是制造大型、超大型LNG低温储罐罐体的关键金属材料。9Ni钢主要用于制造液化天然气（LNG）储罐和运输船舶，最低使用温度可达-196℃，其强度高、低温韧性优异、焊接性能良好，是深冷环境下使用的韧性最好的材料。目前国内各大钢厂在生产此类钢板时基本都是选择成本昂贵且工序时间长的坯料表面喷涂+开坯后表面喷涂路线，而成本较低的开坯后铣面工艺在国内目前还未见有商业化制造的报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种9Ni船用低温容器钢板及其制造方法，主要目的是在改善钢板成品的表面、心部探伤质量、杜绝成品表面氧化皮的产生，降低生产成本。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种9Ni船用低温容器钢板，该钢板以Fe为基础元素，且包含如下质量百分比的化学成分：C：0.03～0.05%，Si：0.10～0.14%，Mn：0.50～0.80%，Ni：8.7～9.7%，P：≤0.008%，S：≤0.002%，Cr：≤0.25%，Mo：≤0.08%，Cu：≤0.35%，Alt：0.020～0.035%，Nb：0.01～0.02%，N：≤60ppm，H：≤1.2ppm，以及不可避免的杂质元素，碳当量CEV(=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15)≤0.80。本申请9Ni船用低温容器钢板在室温下横向矩形拉伸试验所得屈服强度≥590MPa，抗拉强度在680～820MPa的范围，延伸率≥18%，-196°C下钢板横向夏比冲击功最小值≥70J，冲击功平均值≥100J；超声波探伤按照EN10160标准，板体区域达到ClassS1要求，边缘区域达到ClassE3要求。本申请钢板的组织为细小均匀的回火索氏体。上述钢板厚度为6～50mm，超声波探伤按照EN10160标准，板体区域达到ClassS1要求，边缘区域达到ClassE3要求。以下对本专利技术中所含化学成分的作用及用量选择作具体说明：C：是确保钢板强度所必须的元素，提高钢中的碳含量将会增加它的马氏体转变能力，从而提高它的强度。但过高的C含量对钢的延性、韧性、焊接性能不利。另外，过高的C含量也会导致更严重的中心C偏析从而影响钢板的心部性能。本专利技术控制其含量为0.03～0.05%。Si：是钢中的脱氧元素，并以固溶强化形式提高钢的强度。Si含量低于0.10%时，脱氧效果较差，Si含量较高时降低韧性。本专利技术Si含量控制为0.10～0.14%。Mn：是提高钢淬透性的元素，并起固溶强化作用以弥补钢中因C含量降低而引起的强度损失。当钢中Mn含量过低时，无法充分发挥强度确保的作用，但当Mn含量过高时则会增加其碳当量从而损坏焊接性能。另外，Mn易在钢板中心产生偏析，降低钢板中心部位的冲击韧性。因此，本专利技术Mn含量控制为0.50～0.80%。Ni：是提高钢板的淬透性并可以显著改善其低温韧性的元素，对冲击韧性和韧脆转变温度具有良好的影响。但Ni含量太高时，板坯表面易生成黏性较高的氧化铁皮，难以去除，影响钢板的表面质量。另外，Ni也是贵重金属，含量过高会增加成本。因此，本专利技术将其含量控制在8.7~9.7%，有利于达到最优的性价比。Cr：是提高钢的淬透性而有助于强度提高的元素。在C含量较低的情况下，添加适量的Cr，可以保证钢板达到所需的强度，但是若添加过量，则将降低材料的韧性同时也降低材料的焊接性能，因此，本专利技术将其含量控制在≤0.25%。Mo：可以显著提高钢的淬透性和强度。在低合金钢中添加少量的Mo还能起到克服热处理过程中的回火脆性以改善热处理性能，但Mo也是贵重金属，含量过高会增加成本同时也降低材料的焊接性能。本专利技术中Mo的含量控制在≤0.08%。Cu：可提高钢板的淬透性和耐大气腐蚀和耐海水腐蚀性能，降低钢的氢致裂纹敏感性。但过高的Cu含量不利于钢板的焊接性能，而且也易产生铜脆现象，恶化钢板的表面性能。因此本专利技术控制Cu含量为≤0.35%。Nb：是一种在轧制过程中对晶粒细化起显著作用的元素。在再结晶轧制阶段，Nb通过应变诱导析出阻碍形变奥氏体的回复、再结晶从而细化晶粒，这就为大厚度的钢板在调质处理后仍然具有细小的组织提供了基础，有利于提高其韧性。但受C含量的限制及加热温度的影响，过高的Nb无法固溶，同样发挥不了作用而且增加成本，此外，过高的Nb对焊接性能有不利的影响。因此，本专利技术控制其含量Nb：0.01～0.02%。Al：主要是起固氮和脱氧作用。Al与N接合形成的AlN可以有效地细化晶粒，但含量过高会损害钢的韧性。因此，本专利技术控制其含量(Alt)在0.02～0.035%。S、P：为钢中的有害杂质元素，易形成偏析、夹杂等缺陷。作为杂质元素会给钢板的韧性和焊接热影响区的韧性带来不利的影响，应尽量地减少其含量。本专利技术控制S≤0.002%、S≤0.008%。本申请高探伤质量的9Ni船用低温容器钢板的制备方法，主要工艺流程：1）冶炼原料依次经BOF冶炼、RH精炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸机生产出连铸坯，坯料厚度370mm及以上，对连铸坯进行缓冷、表面清理、将较长的连铸坯火焰切割成预设尺寸；2）将切割好的坯料在步进炉中加热，加热速率10～15cm/min，预热段最高温度≤650℃，预热段时间2h，加热一段温度1000～1180℃，加热一段时间2h，加热二段温度1200～1220℃，均热段温度1200～1220℃，加热二段和均热段总时间3～4h，出钢温度1160～1180℃；3）坯料出炉后经高压水除鳞，除鳞系统压力不小于20Mpa，然后采用粗轧机轧制，单道次压下量最大为40mm，不待温轧制成厚度200mm±5mm的中间坯，轧完下线，加罩缓冷，缓冷时间72h以上，缓冷完成之后转到铣床车间铣除中间坯表面氧化铁皮，铣皮厚度为5mm左右，铣好表面之后重新切割坯料，将较长的中间坯火焰切割成预设尺寸，此时坯料厚度195mm±5mm；4）将切割好的坯料在步进炉中加热，加热速率10-12cm/min，预热段最高温度≤650℃，预热段时间1.5h，加热一段温度1000～1180℃，加热一段时间1.5h，加热二段温度1200～1220℃，均热段温度1200～1220℃，加热二段和均热段总时间2h，出钢温度1160～1180℃；5）坯料出炉后经高压水除鳞（除鳞系统压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高探伤质量的9Ni船用低温容器钢板，其特征在于：该钢板以Fe为基础元素，且包含如下质量百分比的化学成分：C：0.03～0.05%，Si：0.10～0.14%，Mn：0.50～0.80%，Ni：8.7～9.7%，P：≤0.008%，S：≤0.002%，Cr：≤0.25%，Mo：≤0.08%， Cu：≤0.35%，Alt：0.020～0.035%，Nb：0.01～0.02%，N：≤60ppm，H：≤1.2ppm，以及不可避免的杂质元素，碳当量CEV ( = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Cu + Ni)/15) £ 0.80。

【技术特征摘要】
1.一种高探伤质量的9Ni船用低温容器钢板，其特征在于：该钢板以Fe为基础元素，且包含如下质量百分比的化学成分：C：0.03～0.05%，Si：0.10～0.14%，Mn：0.50～0.80%，Ni：8.7～9.7%，P：≤0.008%，S：≤0.002%，Cr：≤0.25%，Mo：≤0.08%，Cu：≤0.35%，Alt：0.020～0.035%，Nb：0.01～0.02%，N：≤60ppm，H：≤1.2ppm，以及不可避免的杂质元素，碳当量CEV(=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15)£0.80。2.根据权利要求1所述的高探伤质量的9Ni船用低温容器钢板，其特征在于：钢板厚度为6～50mm，室温下横向矩形拉伸试验所得屈服强度≥590MPa，抗拉强度在680～820MPa的范围，延伸率≥18%，-196℃下钢板横向夏比冲击功最小值≥70J，冲击功平均值≥100J；超声波探伤按照EN10160标准，板体区域达到ClassS1要求，边缘区域达到ClassE3要求。3.根据权利要求1所述的高探伤质量的9Ni船用低温容器钢板，其特征在于：钢板的金相组织为细小均匀的回火索氏体。4.一种高探伤质量的9Ni船用低温容器钢板的制备方法，其特征在于：主要工艺流程，1）冶炼原料依次经BOF冶炼、RH精炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸机生产出连铸坯，坯料厚度370mm及以上，对连铸坯进行缓冷、表面清理、切割，将较长的连铸坯火焰切割成预设尺寸；2）将切割好的坯料在步进炉中加热，加热速率10～15cm/min，预热段最高温度≤650℃，预热段时间2h，加热一段温度1000～1180℃，加热一段时间2h，加热二段温度1200...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁康康，方寿玉，袁伽利，周东辉，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32