可用于-135℃环境下的3.5%Ni钢板的制备方法技术

可用于‑135℃环境下的3.5％Ni钢板的制备方法。步骤包括：熔炼，浇铸成铸锭，按质量百分比计其成分为C：0.03～0.06％，Si：0.06～0.17％，Mn：0.56～0.79％，Ni：3.28～3.75％，P≤0.006％，S≤0.005％，Al：0.022～0.046％，余量为Fe和不可避免的杂质；将铸锭加热，保温后进行两阶段控制轧制；轧后采用超快冷技术得到在线淬火态钢板；将在线淬火态钢板加热，保温后淬火，得到亚温淬火态钢板；将亚温淬火态钢板加热回火，出炉后水冷或空冷至室温，得到3.5％Ni钢板。该方法所生产的3.5％Ni钢板的‑135℃冲击韧性优异，可用于替代5％Ni钢。

Preparation of 3.5% Ni steel sheet at -135 C

It can be used for the preparation of 3.5% Ni steel plate at 135. Steps include: melting and casting ingots, which are composed of C: 0.03-0.06%, Si: 0.06-0.17%, Mn: 0.56-0.79%, Ni: 3.28-3.75%, P < 0.006%, S < 0.005%, Al: 0.022-0.046%, residual Fe and unavoidable impurities; heating and holding the ingot and rolling in two stages; adopting ultra-fast cooling technology after rolling, the ingot can be obtained in the following steps:0.03-0.06-0.17%, 0.56-0.79%, Ni: 3.28-3.75%, P < 0.006%, Line quenched steel plate; on-line quenched steel plate will be heated, after heat preservation quenched, to obtain sub-temperature quenched steel plate; on-line quenched steel plate will be tempered, water-cooled or air-cooled to room temperature, to obtain 3.5% Ni steel plate. The impact toughness of 3.5% Ni steel sheet produced by this method is excellent at 135 ~C and can be used to replace 5% Ni steel.

【技术实现步骤摘要】
可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的制备方法
本专利技术属于合金钢制造领域，具体涉及可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的制备方法。
技术介绍
近年来，随着我国经济的高速发展，石油、化工及其相关产业得以蓬勃发展，需要大量低温材料来制造各种液化石油气(LPG)、液化乙烯(LEG)的储运设备。Ni系低温钢是国际上通用的低温用钢，广泛应用于-40～-196℃的低温设备及容器中，其中3.5％Ni钢的最低服役温度一般为-120℃，而5％Ni钢的最低服役温度可达-135℃以下。由于5％Ni钢的需求量不断增加，考虑到Ni的价格较为昂贵，而且我国Ni资源储量少，如果能采用3.5％Ni钢替代5％Ni钢用于-135℃环境下，将会显著降低成本，节约资源，提高产品竞争力。因此，有必要研究开发可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢。目前已有少量关于3.5％Ni钢的专利报道，如专利CN101235466提供了“一种高韧性-110℃低温钢及其制造方法”，专利CN103305758提供了“一种低温压力容器用钢板及其生产方法”，专利CN103898418提供了“大厚度Ni系低温容器用钢板及其生产方法”，专利CN103266267提供了“一种低温容器用08Ni3DR钢厚板的制造方法”，专利CN105441798提供了“一种低温容器用Ni钢中厚板的制造方法”，但他们均采用正火(N)或正火+回火(NT)或淬火+回火(QT)的热处理工艺，冲击试验温度不低于-120℃；专利CN105177445提供了“一种高韧性3.5Ni钢板的制备方法”，采用在线淬火+回火(DQ-T)工艺，冲击试验温度为-120℃。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的制备方法。该方法采用控制轧制+超快冷+亚温淬火+回火(TMCP-UFC-LT)工艺，所生产的3.5％Ni钢板的-135℃冲击韧性优异，可用于替代5％Ni钢。可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的制备方法，包括如下工艺步骤：(1)采用真空感应炉熔炼，浇铸成铸锭，按质量百分比计其成分为C：0.03～0.06％，Si：0.06～0.17％，Mn：0.56～0.79％，Ni：3.28～3.75％，P≤0.006％，S≤0.005％，Al：0.022～0.046％，余量为Fe和不可避免的杂质；(2)将铸锭加热至1100～1200℃，保温1～2h后进行两阶段控制轧制；(3)在奥氏体再结晶区进行3～5道次粗轧，开轧温度为1050～1120℃，总累积压下率为52.3～67.7％，得到中间坯；(4)在奥氏体未再结晶区进行4～6道次精轧，开轧温度为840～880℃，总累积压下率为67.7～75.8％，终轧温度为790～830℃，得到厚度为12～20mm的热轧板；(5)轧后采用超快冷技术以33～51℃/s的冷速将热轧板在线淬火至200℃以下，得到在线淬火态钢板；(6)将在线淬火态钢板加热至两相区温度650～710℃，保温35～75min后淬火至200℃以下，得到亚温淬火态钢板；(7)将亚温淬火态钢板加热至570～630℃回火，回火时间为40～85min，出炉后水冷或空冷至室温，得到厚度为12～20mm的可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板。上述的可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的制备方法，其中：所述步骤(1)和(2)中，所述铸锭的厚度为130mm。所述步骤(3)中，所述粗轧的单道次压下率为19.5～23.7％。所述步骤(3)中，所述中间坯的厚度为42～62mm。所述步骤(4)中，所述精轧的单道次压下率为20.0～26.1％。上述方法制备的3.5％Ni钢板的微观组织以回火马氏体+临界铁素体为基体，基体中分布着少量逆转奥氏体。上述方法制备的3.5％Ni钢板的抗拉强度为534～585MPa，屈服强度为437～484MPa，-135℃冲击功为237～296J。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：(1)采用控制轧制+超快冷(TMCP-UFC)工艺，利于细化组织，提高了钢板的强度和低温韧性；(2)采用亚温淬火+回火(LT)工艺，减少了钢中渗碳体的析出，提高了钢中逆转奥氏体含量，制备的3.5％Ni钢板的韧性与现有产品相比有所提高；(3)制备的3.5％Ni钢板的-135℃冲击功为237～296J，韧脆转变温度(DBTT)在-135℃以下，可替代5％Ni钢用于-135℃环境下。附图说明图1本专利技术实施例1制备的可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的组织照片；图2本专利技术实施例1制备的可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的系列冲击试验结果。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围不仅限于以下实施例。实施例1本实施例的厚度为12mm的可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的制备方法，包括如下工艺步骤：(1)采用真空感应炉熔炼，浇铸成厚度为130mm的铸锭，按质量百分比计其成分为C：0.03％，Si：0.17％，Mn：0.56％，Ni：3.75％，P：0.004％，S：0.004％，Al：0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质；(2)将铸锭加热至1100℃，保温2h后进行两阶段控制轧制；(3)在奥氏体再结晶区进行4道次粗轧，开轧温度为1050℃，压下道次分配为130mm→100mm→77mm→59mm→45mm，总累积压下率为65.4％，得到厚度为45mm的中间坯；(4)在奥氏体未再结晶区进行5道次精轧，开轧温度为840℃，压下道次分配为45mm→35mm→27mm→21mm→16mm→12mm，总累积压下率为73.3％，终轧温度为790℃，得到厚度为12mm的热轧板；(5)轧后采用超快冷技术以51℃/s的冷速将热轧板在线淬火至200℃以下，得到在线淬火态钢板；(6)将在线淬火态钢板加热至两相区温度690℃，保温50min后淬火至200℃以下，得到亚温淬火态钢板；(7)将亚温淬火态钢板加热至610℃回火，回火时间为60min，出炉后水冷至室温，得到厚度为12mm的可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板。上述方法制备的3.5％Ni钢板的微观组织以回火马氏体+临界铁素体为基体，基体中分布着少量逆转奥氏体；抗拉强度为581MPa，屈服强度为476MPa，-135℃冲击功为296J。实施例1制备的可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的组织照片如图1所示；实施例1制备的可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的系列冲击试验结果如图2所示。实施例2本实施例的厚度为20mm的可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的制备方法，包括如下工艺步骤：(1)采用真空感应炉熔炼，浇铸成厚度为130mm的铸锭，按质量百分比计其成分为C：0.06％，Si：0.06％，Mn：0.79％，Ni：3.28％，P：0.006％，S：0.005％，Al：0.046％，余量为Fe和不可避免的杂质；(2)将铸锭加热至1200℃，保温1h后进行两阶段控制轧制；(3)在奥氏体再结晶区进行3道次粗轧，开轧温度为1120℃，压下道次分配为130mm→102mm→80mm→62mm，总累积压下率为52.3％，得到厚度为62mm的中间坯；(4)在奥氏体未再结晶区进行4道次精轧，开轧温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可用于‑135℃环境下的3.5％Ni钢板的制备方法，包括如下工艺步骤：(1)采用真空感应炉熔炼，浇铸成铸锭，按质量百分比计其成分为C：0.03～0.06％，Si：0.06～0.17％，Mn：0.56～0.79％，Ni：3.28～3.75％，P≤0.006％，S≤0.005％，Al：0.022～0.046％，余量为Fe和不可避免的杂质；(2)将铸锭加热至1100～1200℃，保温1～2h后进行两阶段控制轧制；(3)在奥氏体再结晶区进行3～5道次粗轧，开轧温度为1050～1120℃，总累积压下率为52.3～67.7％，得到中间坯；(4)在奥氏体未再结晶区进行4～6道次精轧，开轧温度为840～880℃，总累积压下率为67.7～75.8％，终轧温度为790～830℃，得到厚度为12～20mm的热轧板；(5)轧后采用超快冷技术以33～51℃/s的冷速将热轧板在线淬火至200℃以下，得到在线淬火态钢板；(6)将在线淬火态钢板加热至两相区温度650～710℃，保温35～75min后淬火至200℃以下，得到亚温淬火态钢板；(7)将亚温淬火态钢板加热至570～630℃回火，回火时间为40～85min，出炉后水冷或空冷至室温，得到厚度为12～20mm的可用于‑135℃环境下的3.5％Ni钢板。...

【技术特征摘要】
1.一种可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的制备方法，包括如下工艺步骤：(1)采用真空感应炉熔炼，浇铸成铸锭，按质量百分比计其成分为C：0.03～0.06％，Si：0.06～0.17％，Mn：0.56～0.79％，Ni：3.28～3.75％，P≤0.006％，S≤0.005％，Al：0.022～0.046％，余量为Fe和不可避免的杂质；(2)将铸锭加热至1100～1200℃，保温1～2h后进行两阶段控制轧制；(3)在奥氏体再结晶区进行3～5道次粗轧，开轧温度为1050～1120℃，总累积压下率为52.3～67.7％，得到中间坯；(4)在奥氏体未再结晶区进行4～6道次精轧，开轧温度为840～880℃，总累积压下率为67.7～75.8％，终轧温度为790～830℃，得到厚度为12～20mm的热轧板；(5)轧后采用超快冷技术以33～51℃/s的冷速将热轧板在线淬火至200℃以下，得到在线淬火态钢板；(6)将在线淬火态钢板加热至两相区温度650～710℃，保温35～75min后淬火至200℃以下，得到亚温淬火态钢板；(7)将亚温淬火态钢板加热至570～630℃回火，回火时间为40～85min，出炉后水冷或空冷至室温，得到厚度为12～...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振宇，陈其源，党玉珍，王增辉，任家宽，王国栋，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21