一种超低温储罐用钢板15MnNiNbDR的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超低温储罐用钢板15MnNiNbDR的制备方法，通过合理的成分设计和包括洁净钢冶炼、加热、轧制、堆冷、正火热处理及缓冷自回火等一系列的工艺措施，尤其是采用正火+缓冷自回火工艺，其屈服强度与标准比富裕40‑60MPa,抗拉强度与标准比富裕20‑50MPa,伸长率与标准比富裕量控制在3％‑5％，‑50℃V型冲击功在140‑180J,进行620±10℃保温6‑12h模拟焊后热处理，性能依然满足15MnNiNbDR技术要求，同时由于缩短了热处理工序，具有降低生产成本、提高生产效率、减少物料在线占压的优势，有很好的市场推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种超低温储罐用钢板15MnNiNbDR的制备方法
本专利技术属于中厚板生产领域，尤其是涉及一种超低温储罐用钢板15MnNiNbDR的制备方法。
技术介绍
压力容器用钢为特种设备用钢，面临的使用环境恶劣，安全性高，为了保证移动低温储罐容器的安全性，只能增加钢板的厚度，这样增加了移动容器低温储罐自身的重量，减少了车载移动容器容量，增加了运输成本，同时也浪费了宝贵的钢铁资源,这也是制造行业面临的难题。为保证强度高韧性好的压力容器板，从而来制作轻量化、安全化的移动容器用材成了摆在冶金行业面前的难题，所以在制备倡导绿色环保、节能降本的前提下，超低温移动低温储罐需选用高强度、高韧性用材至关重要，为此进行超低温移动储罐钢15MnNiNbDR制备的研究。但在传统制备工艺中，钢板需经过正火+回火处理，一方面生产成本高，另一方面工艺流程长，容易造成钢板在线占压，影响物流。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷，本专利技术的目的是提供一种超低温储罐用钢板15MnNiNbDR的制备方法，能有效达到节能环保、降低成本、简化生产流程的效果。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种超低温储罐用钢板15MnNiNbDR的制备方法，该制备方法包括KR铁水脱S、转炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸浇注、板坯加热、轧制、堆冷、正火热处理、性能检验及切割入库，其特征在于：正火热处理中增加缓冷自回火工艺，使该超低温储罐用钢板在620±10℃、保温6-12h条件下进行模拟焊后热处理，满足15MnNiNbDR技术要求的性能；其中，正火温度控制在860-870℃,保温时长2.5-2.8min/mm，使得原子重新排列组合,使不平衡组织逐步转变为平衡组织,采用临界正火温度，缩小奥氏体晶粒，出炉后采用淬火机低压段进行层流冷却,冷却速度在1～3℃/S,控冷至560-580℃,快冷可以缩小珠光体的片层间距，得到细小的铁素体+珠光体组织，钢板冷却至480-520℃吊装入缓冷坑进行自回火缓冷12h处理。进一步地，通过上述方法获得的超低温储罐用钢板厚度为10-150mm。通过上述方法获得的超低温储罐用钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.12～0.15％、Si：0.15～0.35％、Mn：1.35～1.50％、P：≤0.15％、S：≤0.008％、Nb:0.25～0.35％、V:0.015～0.030％、Ni:0.30～0.33％、Als：0.015-0.020％，其它为Fe和残留元素；钢板的碳当量Ceq≤0.43，其组织为细小的铁素体+珠光体。需要说明的是，钢板成分中设计的V元素，可以在自回火过程起到析出强化的作用，V是钢中的强碳化物形成元素，VC、V(CN)的沉淀强化作用可以明显提高钢的强度，在模拟焊后高温高压下可提高抗高温能力，并且在高温下以极缓慢的速度长大，从而保证钢板良好的中高温力学性能，确保钢板在进行模拟焊后热处理后的性能依然稳定。对于C-Mn-Nb钢,在1150℃时钢中Nb(NC)析出相基本溶解完毕，约95％的Nb固溶入钢中，可防止奥氏体晶粒粗化，因此板坯加热工序中，预热段温度900-1000℃，加热段温度1130-1150℃，保温段温度1180-1200℃，加热时长按13-15min/cm控制。轧制工序中，一阶段开轧温度1000℃～1050℃，终轧温度960℃～1020℃，晾钢厚度为成品厚度的≥1.8倍，中间坯进入IC快冷，使其心部温度降到未再结晶温度以下，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础，避免混晶影响韧性，同时减轻钢板的心部偏析，二阶段开轧温度≤920℃，采用多道次、小压下轧制，控制累计压下率≥50％，轧制结束，钢板进入ACC层流冷却装置快速冷却，冷却速度控制在1-3℃/S，返红温度660-680℃。精轧阶段，钢板通过多道次、小压下的反复轧制，不断累积压下使奥氏体晶粒延长细化，为转变成细小的铁素体提供条件，钢板轧后进入ACC层流冷却装置快速冷却，充分抑制相变前的奥氏体晶粒长大，阻止或延迟碳化物在冷却过程中过早析出,有利于提高钢板的屈服强度和抗拉强度。堆冷工序中，钢板经ACC层流冷却、矫直后及时下线堆冷，堆冷温度≥500℃，堆冷时间36-48h。通过堆冷，可避免钢板内部应力来不及释放产生内裂，同时进一步促使钢板内部有氢气溢出。需要说明的是，该钢种在应用于低温储罐制造过程中,需要进行焊接,而焊后钢板内部应力较大,必然影响设备运行的稳定性。为此制造厂在焊接后要进行620±10℃保温6-12h模拟焊后热处理,检验钢板的各项性能，但许多客户进行模拟焊后热处理后钢板的屈服、抗拉强度下降，冲击韧性降低，不能满足使用要求。不合格的原因是钢板经正火+回火+模拟焊后热处理后,产生回火脆化现象,钢中有害元素和合金元素延原奥氏体晶界偏析，钢中的晶粒变得粗大，晶界凝聚力下降，在进行模拟焊后热处理时储备能量不足，碳化物析出比例达到80％左右,导致冲击韧性变低。而采用本方案获得的钢板，经正火+缓冷自回火+模拟焊后热处理，钢中的碳化物析出比例在50％左右,模拟焊后前的储备能量大,可确保钢板模拟焊后热处理性能合格；钢板冷却至480-520℃吊装入缓冷坑进行自回火缓冷12h处理，可以利用芯部温度使VC、V(CN)类强碳化物在自回火过程中不断析出强化，同时以极缓慢的速度长大，在模拟焊后高温高压下提高钢板的抗高温能力，从而保证钢板由良好的中高温力学性能，确保制造厂在进行模拟焊后热处理后的性能依然稳定。本专利技术的有益效果在于，本方案所述的超低温储罐用钢板15MnNiNbDR的制备方法，通过合理的成分设计和包括洁净钢冶炼、加热、轧制、堆冷、正火热处理及缓冷自回火等一系列的工艺措施，成功开发出具有低成本、生产效率高、性能稳定性优异的10-150mm低温储罐用15MnNiNbDR钢板,其屈服强度与标准比富裕40-60MPa,抗拉强度与标准比富裕20-50MPa,伸长率与标准比富裕量控制在3％-5％，-50℃V型冲击功在140-180J,进行620±10℃保温6-12h模拟焊后热处理，性能依然满足15MnNiNbDR技术要求。具体实施方式为达到上述目的，本专利技术优先采用以下成分设计，包含以下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.12～0.15％、Si：0.15～0.35％、Mn：1.35～1.50％、P：≤0.15％、S：≤0.008％、Nb:0.25～0.35％、V:0.015～0.030％、Ni:0.30～0.33％、Als：0.015-0.020％，其它为Fe和残留元素，所述低温储罐用钢15MnNiNbDR碳当量Ceq≤0.43。其制备方法包括：KR铁水脱S、转炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸浇注、板坯加热、轧制、堆冷、正火热处理、缓冷自回火、性能检验、切割入库等工艺控制。a.KR铁水预处理工艺：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤25mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.003％，保证脱硫周期≤20min、脱硫温降≤20℃。...

【技术保护点】
1.一种超低温储罐用钢板15MnNiNbDR的制备方法，该制备方法包括KR铁水脱S、转炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸浇注、板坯加热、轧制、堆冷、正火热处理、性能检验及切割入库，其特征在于：正火热处理中增加缓冷自回火工艺，使该超低温储罐用钢板在620±10℃、保温6-12h条件下进行模拟焊后热处理，满足15MnNiNbDR技术要求的性能；/n其中，正火温度控制在860-870℃,保温时长2.5-2.8min/mm，出炉后采用淬火机低压段进行层流冷却,冷却速度在1～3℃/S,控冷至560-580℃,钢板冷却至480-520℃吊装入缓冷坑进行自回火缓冷12h处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种超低温储罐用钢板15MnNiNbDR的制备方法，该制备方法包括KR铁水脱S、转炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸浇注、板坯加热、轧制、堆冷、正火热处理、性能检验及切割入库，其特征在于：正火热处理中增加缓冷自回火工艺，使该超低温储罐用钢板在620±10℃、保温6-12h条件下进行模拟焊后热处理，满足15MnNiNbDR技术要求的性能；
其中，正火温度控制在860-870℃,保温时长2.5-2.8min/mm，出炉后采用淬火机低压段进行层流冷却,冷却速度在1～3℃/S,控冷至560-580℃,钢板冷却至480-520℃吊装入缓冷坑进行自回火缓冷12h处理。


2.根据权利要求1所述的超低温储罐用钢板15MnNiNbDR的制备方法，其特征在于：通过上述方法获得的超低温储罐用钢板厚度为10-150mm。


3.根据权利要求1所述的超低温储罐用钢板15MnNiNbDR的制备方法，其特征在于：通过上述方法获得的超低温储罐用钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.12～0.15％、Si：0.15～0.35％、Mn：1.35～1.50％、P：≤0.15％、S：≤0.008％、Nb:0.25～0.35％、V:0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱书成，杨阳，许少普，李忠波，刘庆波，康文举，王希彬，薛艳生，袁恒，任义，朱先兴，袁髙俭，郑海明，白艺博，杨春，王勇，
申请(专利权)人：南阳汉冶特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41