高韧性低温压力容器用钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高韧性低温压力容器用钢板及其制备方法，该钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.090～0.130％、Si≤0.15％、Mn：1.40～1.80％、P≤0.012％、S≤0.004％、V：0.27～0.45％、N：0.010～0.020％，Alt≤0.020％，其余为Fe及不可避免的夹杂，同时满足：3≤V/C≤4，1.2≤V/(C+Si)≤3。本发明专利技术钢强度高、低温冲击韧性好，‑60℃KV2≥80J，为低温压力容器提供了一种优良的制作材料，不但为低温压力容器的大型化和轻量化奠定了基础，也大幅度提高了移动式压力容器的运载效率和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
高韧性低温压力容器用钢板及其制造方法
本专利技术涉及低合金钢，具体地指一种高韧性低温压力容器用钢板及其制造方法。
技术介绍
制冷与低温技术在现代工业和科学研究中的重要性日益增加，低温设备在国民经济中的应用也日趋广泛。低温机械的设计最终会面临两个问题，其一是选择用来制造这种装置的合适材料；其二是进行所选材料在工作条件下的强度计算。与一般的工程设计不同、低温设备材料的选择在很大程度上受低温的工作条件和材料机械迫在及物理性能的制约。因而，了解低温下材料的特殊性质，拥有它们的物性数据，正确选择合适的低温材料，是研制和设计低温机械、保证其可靠持久地安全运行的重要条件。为了保证低温装置的安全运行，用于制造低温设备的金属材料必须在低温下有足够的塑性和韧性，并有较高的机械强度，且有稳定的金相结构和良好的工艺性能。移动式压力容器主要分为汽车罐车、铁路罐车和罐式集装箱。移动式压力容器储运的介质为液化气体、低温液体及永久气体，如液化石油气、环氧乙烷、液氧、液氨、液态二氧化碳、液化天然气以及压缩天然气、氢气等。目前国内使用的移动式压力容器用钢中多为正火型压力容器用钢，且多采用的罐体材料多为抗拉强度小于610MPa级的钢，致使罐体壁厚较大，自重系数相应加大，容重比小，运载效率低。镍为非碳化物形成元素，它和碳作用不形成碳化物，但与铁形成α和γ固溶体，镍含量的增加，奥氏体的稳定性增大，因此镍是形成和稳定奥氏体的元素，镍是提高钢的低温韧性、降低脆性转变温度最有效的元素。目前常用的镍系低温钢有1.5Ni、2.5Ni、3.5Ni、5Ni等含Ni较高的钢，镍系低温钢存在以下问题：1)Ni是一种较贵重元素，约280000元/吨，增加了成本；2)含Ni钢的铸坯在加热时容易形成难以去除的致密氧化铁皮，给加热轧制工序带来困难。因此探索低成本而又能保证良好的低温韧性的生产工艺便成为低温容器用微合金高强钢亟待解决的技术问题。中国专利公开号为CN101497961B的专利文献，公开了一种低温韧性1.5Ni钢及其制造方法，其化学成分的重量百分配比为：C0.02～0.10wt％，Si0.22～0.30wt％、Mn1.00～1.50wt％、V≤0.08wt％、Ni1.20～1.60wt％、S≤0.005wt％、P≤0.010wt％、Nb≤0.03wt％、Ti≤0.04wt％、Al≤0.04wt％，N0.002～0.005wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。该专利技术钢以微合金钢经控制轧制后，调质处理的方法生产种屈服强度达400MPa以上、抗拉强度500MPa以上、低温冲击韧性满足-100℃要求的高强度低温压力容器钢板的方法。其存在的不足是成分中采用较高的Ni含量，热处理工艺采用两道热处理工艺，二者促使钢板的生产成本增加，且钢板的强度及屈强比不能满足该专利技术所述要求，且铁素体晶粒混晶严重，且较本专利技术钢的晶粒尺寸大，低温冲击韧性较差。公开号为CN101235466B的中国专利公开了一种高韧性-110℃低温钢及其制造方法CN101235466B，所述钢是由下述重量百分比的成分组成：C0.02～0.12％，Si0.10～0.35％，Mn0.30～0.80％，P≤0.015％,S≤0.010％，Ni3.20～3.80％，Ti0.005～0.05％，Al0.005～0.10％，此外还含有Nb≤0.050％,V≤0.10％,Cu≤2.0％，Mo≤0.50％,Zr≤0.040％,RE≤0.020％中的两种或两种以上，余量为Fe。所述制造方法是在铸坯表面涂敷防氧化涂料，采用控轧控冷工艺轧制、正火+回火热处理工艺生产出具有稳定而且优良的-110℃低温韧性的低温韧性钢，该钢的成分中含有3.5％Ni,使得钢的成本急剧升高，采用两道热处理工艺，增加了生产成本。公开号为CN103122436A的中国专利公开了一种-70℃正火型低温压力容器用钢板，本专利技术涉及一种-70℃正火型低温压力容器钢板及其制造方法，钢板的化学成分按重量百分比为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。该制造方法是:采用经过脱硫预处理的铁水和废钢作为原料，经过转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、连铸、加热、轧制和冷却、正火热处理等工序得到-70℃正火型低温压力容器钢板。其优点是:屈服强度大于380MPa，具有良好的塑性、优良的-70℃低温冲击韧性，可广泛用于制造液氯储罐、高压氮储罐、氨冷却器等低温压力容器设备。该钢的成分中含有0.5％Ni,使得钢的合金成本提高，采用两道热处理工艺，增加了生产成本，且在更低温度下不能满足低温韧性的应用要求。公开号为CN101497961B的中国专利，公开了60公斤级低成本、高韧性钢板及其制造方法，钢板的化学成分按重量百分比为C：0.145％～0.185％,Si≤0.30％，Mn：1.35％～1.65％，P≤0.013％，S≤0.003％，Cu≤0.25％，Ni≤0.25％，Als：0.005％～0.015％，V：0.150％～0.190％，N：0.015％～0.020％，Ca：0.001％～0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。该制造方法是:采用经过脱硫预处理的铁水和废钢作为原料，经过转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、连铸、加热、轧制和冷却、正火+回火热处理等工序得到-40℃正火型低温压力容器钢板。该钢的缺点是钢中珠光体含量含量在25％以上，低温冲击韧性只能满足-40℃KV2的要求，＜-70℃的低温韧性不能满足低温用钢的要求。中国专利CN201210253970.3公开了屈服强度460MPa级正火高强韧钢板及其制造方法，钢板的化学成分按重量百分比为C：0.145％～0.185％,Si≤0.30％，Mn：1.35％～1.65％，P≤0.013％，S≤0.003％，Cu≤0.25％，Ni≤0.25％，Als：0.005％～0.015％，V：0.150％～0.190％，N：0.015％～0.020％，Ca：0.001％～0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。该制造方法是：采用经过脱硫预处理的铁水和废钢作为原料，经过转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、连铸、加热、轧制和冷却、正火+回火热处理等工序得到-40℃正火型低温压力容器钢板。该钢的缺点是钢中珠光体含量含量在25％以上，低温冲击韧性只能满足-40℃KV2的要求，但钢中含Ni，且采用两道热处理工艺，增加制造成本。中国专利CN201210253970.3公开了一种屈服强度460MPa级正火高强韧钢板及其制造方法，其化学成分按质量百分数为C：0.14％～0.20％，Si：0.20％～0.60％，Mn：1.20％～1.70％，V：0.12％～0.20％，Ni：0.15％～0.40％，N：0.005％～0.020％，Alt：0.005％～0.040％，P≤0.015％,S≤0.005％，其余量为铁Fe和不可避免的杂质。本专利技术通过控轧十正火工艺，将连铸坯加热到1210～1240℃，加热总时间按1.0～1.2分钟/mm控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高韧性低温压力容器用钢板，其特征在于：钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.090～0.130％、Si≤0.15％、Mn：1.40～1.80％、P≤0.012％、S≤0.004％、V：0.27～0.45％、N：0.010～0.020％，Alt≤0.020％，其余为Fe及不可避免的夹杂，同时满足：3≤V/C≤4，1.2≤V/(C+Si)≤3。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性低温压力容器用钢板，其特征在于：钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.090～0.130％、Si≤0.15％、Mn：1.40～1.80％、P≤0.012％、S≤0.004％、V：0.27～0.45％、N：0.010～0.020％，Alt≤0.020％，其余为Fe及不可避免的夹杂，同时满足：3≤V/C≤4，1.2≤V/(C+Si)≤3。2.根据权利要求1所述高韧性低温压力容器用钢板，其特征在于：钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.090～0.130％、Si：0.03～0.15％、Mn：1.55～1.80％、P：0.005～0.012％、S：0.001～0.004％、V：0.27～0.45％、N：0.010～0.017％，Alt：0.004～0.018％，其余为Fe及不可避免的夹杂，同时满足：3≤V/C≤4，1.2≤V/(C+Si)≤3。3.根据权利要求1所述高韧性低温压力容器用钢板，其特征在于：钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.090～0.115％、Si：0.12～0.15％、Mn：1.65～1.75％、P：0.008～0.012％、S：0.001～0.004％、V：0.27～0.43％、N：0.010～0.013％，Alt：0.004～0.008％，其余为Fe及不可避免的夹杂，同时满足：3≤V/C≤4，1.2≤V/(C+Si)≤3。4.一种权利要求1所述高韧性低温压力容器用钢板的制造方法，包括冶炼，连铸，加热，轧制，热处理步骤：其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宪军，李书瑞，刘文斌，战国锋，杨秀利，洪霞，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42