一种丙烷储罐用低温压力容器钢及其制造方法技术

本发明专利技术属于金属材料技术领域，提供了一种丙烷储罐用低温压力容器钢及其制造方法。钢的成分范围如下，0.07

【技术实现步骤摘要】
一种丙烷储罐用低温压力容器钢及其制造方法


[0001]本专利技术属于金属材料
，具体提供了一种丙烷储罐用低温压力容器钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]丙烯是仅次于乙烯的重要石化原料，液化丙烷通过低温常压型运输船运至接收站后，进入丙烷低温储罐中，为丙烷脱氢制丙烯装置提供原料。通常情况下,制造低温容器、低温管道所用碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等统称为低温钢。低温钢是在在
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10℃以下具有足够冲击韧性的合金钢，包括无Ni钢和有Ni钢。无Ni钢的使用温度一般在
‑
60℃以上。有Ni钢中合金元素Ni固溶于铁素体，可使基体低温韧性得到显著改善，其使用温度可达到
‑
196℃以下。
[0003]随着我国经济的高速发展及世界范围内能源供需矛盾的日益突出，能源及化工等行业对Ni系低温用钢需求越来越大，对其性能要求也越来越高。但国内Ni系低温用钢的研发与生产还相对滞后，品种规格不全，性能不够稳定，没有形成系列化的标准。目前国外已建立了完善的低温钢体系，低温钢的品种繁多，质量优良，国内大部分低温容器钢的市场被国外厂家占有，所以我国应尽快建设完善自己的低温钢体系，以满足市场的需要。
[0004]随着全球范围内能源及资源需求的日益增长，实现钢材的减量化及低成本化，成为钢铁行业的一个重要发展方向。如何通过合理的化学成分设计、先进的TMCP工艺、优化的热处理工艺，在不降低钢板力学性能前提下，实现节Ni型低温容器钢开发，降低Ni系低温钢的合金成本成为一个重要的课题。r/>
技术实现思路

[0005]本专利技术就是针对上述存在的缺陷而提供一种丙烷储罐用低温压力容器钢及其制造方法，解决现有Ni系低温钢合金成本高、冲击韧性不稳定、工艺复杂等问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一种丙烷储罐用低温压力容器钢，按照质量百分比计算，钢的成分范围如下，C：0.07
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0.10％；Mn：1.45
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1.60％，Mn/C≥14.5；Si≤0.30％；Ni：0.15
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0.40％，Cu：0.15
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0.30％，Ni/Cu≥1.0；Nb：0.015
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0.030％；Ti：0.010
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0.020％；Alt：0.020
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0.040％；P≤0.015％；S≤0.003％；N≤60ppm；其余为Fe和不可避免的杂质。
[0008]本专利技术钢的优选成分范围为，C：0.07
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0.10％；Mn：1.45
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1.60％，Mn/C比≥14.5；Si：0.10
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0.25％；Ni：0.15
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0.35％，Cu：0.15
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0.30％，Ni/Cu≥1.0；Nb：0.015
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0.030％；Ti：0.010
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0.020％；Alt：0.020
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0.040％；P≤0.012％；S≤0.002％；N≤45ppm；其余为Fe和不可避免的杂质。
[0009]本专利技术采用如上成分设计主要基于以下考虑：
[0010]C是钢中不可缺少的提高强度的元素之一，随着含碳量增加，钢中渗碳体增加，淬硬性也增加，抗拉强度和屈服强度提高，但断后伸长率和冲击初性下降。在焊接含量较高的
钢材时，焊接热影响区会出现淬硬现象，加剧焊接时产生冷裂的倾向。无论从低温韧性考虑，还是从焊接性考虑，C含量需做严格限制，因此本专利技术设定C含量范围：0.07
‑
0.10％。
[0011]Si主要以固溶强化形式提高钢的强度，在炼钢过程中作为脱氧剂。当Si含量超过一定范围将粗化晶粒，并对韧性不利。另外，Si对含Ni钢的低温韧性有较大损害，尤其是与其他杂质、如P元素共同作用，显示出明显的危害效应。在本专利技术中限制硅的添加，控制Si≤0.30％，优选Si含量范围：0.10
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0.25％。
[0012]Mn是非碳化物形成元素和扩大奥氏体区元素，在低温钢中可产生一定程度的置换固溶强化，提高钢的强度；1％(wt)Mn大约可提高抗拉强度100MPa。一般说来，含量≤2％(wt)Mn对焊缝金属的韧性是有利的。通过提高低温钢的Mn/C比，可明显提高钢的韧性。而用适量的Mn取代部分Ni，还可降低成本。本专利技术设定Mn含量范围：1.45
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1.60％，且要求Mn/C比≥14.5。
[0013]Ni是低温钢最基本最重要的合金元素，是非碳化物形成元素，但与铁能形成或固溶体。随着镍含量的增加，冷却时Ar3点降低，奥氏体稳定性增大。当Ni含量足够高时，可得到单相奥氏体组织，甚至在
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196℃液氮温度下也不发生转变，从而得到单相奥氏体组织，因此Ni是形成和稳定奥氏体的元素。加入钢中的Ni与基体形成a固溶体，可显著提高铁素体的韧性,从而提高铁素体低温钢的低温韧性。随着钢中Ni含量的增加，钢的低温韧性将提高，韧脆转变温度降低。当Ni质量分数增加到13％时，冲击功几乎保持恒定，即完全不发生冷脆。Ni能提高低温韧性的主要原因是由于含Ni钢在低温时可动位错较多，交叉滑移比较容易进行。因此，Ni是提高钢的低温韧性、降低韧脆转变温度最有效的合金元素。低温钢中添加Ni量的多少取决于使用温度和对低温韧性的要求，Ni含量过高，不但不经济，而且也会损害钢的焊接性等工艺性能。综合考虑Ni在性能改善及成本方面因素，本专利技术设定Ni含量范围：0.15
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0.40％。
[0014]Cu不仅满足钢的强度要求，同时也能保证良好的低温韧性。Cu能固溶到过饱和的铁素体中起到畸变固溶强化作用。Cu在a
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Fe中的溶解度会随着温度的降低而急剧下降，经过适当的热处理工艺，就可以产生强烈的析出强化效果。钢中加入Cu，降低钢的临界转变温度。因此不同含量Cu的加入对钢的相变点和相变过程的影响，必然会对Cu的析出强化作用和富集程度产生一定影响。因此，Cu的加入改变热处理条件，从而改变热处理工艺参数。Cu是扩大奥氏体元素，但是不能无限互溶于中，在奥氏体中的最大溶解度约为8.5％。同时，Cu是奥氏体稳定性元素，能提高逆转奥氏体的含量和稳定性，也可提高钢的淬透性，从而改善钢的低温韧性。基于Cu对钢的强度和韧性的影响，及含Cu钢易产生铜脆现象，本专利技术设定Cu含量范围：0.15
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0.30％，且要求Ni/Cu≥1。
[0015]微合金化元素Nb、Ti主要作用包括细晶强化和析出强化。Nb限制奥氏体晶粒长大，细化晶粒，从而提高材料的强度和韧性。Ti的碳氮化合物分布在奥氏体晶界上，尤其是TiN，可阻碍加热时奥氏体晶粒长大；由于形成难溶TiN，而消除了钢中的自由氮，在一定程度上也改善钢的韧性。因此本专利技术Nb含量范围为0.015
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0.030％、Ti含量范围为0.010...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烷储罐用低温压力容器钢，其特征在于：按照质量百分比计算，钢的成分范围如下，C：0.07
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0.10％；Mn：1.45
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1.60％，Mn/C≥14.5；Si≤0.30％；Ni：0.15
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0.40％，Cu：0.15
‑
0.30％，Ni/Cu≥1.0；Nb：0.015
‑
0.030％；Ti：0.010
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0.020％；Alt：0.020
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0.040％；P≤0.015％；S≤0.003％；N≤60ppm；其余为Fe和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的丙烷储罐用低温压力容器钢的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、铁水预处理：执行深脱硫模式，使得入炉铁水中的S含量≤0.007wt％，Si含量低于0.40％，为脱P创造条件；S2、转炉冶炼：为了使Ni含量达到0.15
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0.40％，首先在转炉中配加镍铁，若Ni仍不足则在转炉加入废钢的同时配加镍板；为了保证成品P目标控制在0.012％以下，转炉终点目标成分如下：C≤0.070wt％，S≤0.010wt％，P≤0.008wt％；炉后采用铝铁强脱氧，出钢挡渣操作，保证钢包渣厚度≤70mm；S3、LF炉精炼：钢水到站后预吹氩3
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5min，预吹氩结束后测温、取样；加热阶段底吹氩气流量300
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400NL/min，非加热阶段底吹氩气流量为800
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1000NL/min；精炼渣量加入量≤2500kg；加入铝粒进行渣面脱氧，进站加入铌铁粉配Nb，然后使用硅铁调Si，使Si≤0.30％；低碳锰铁调Mn、使Mn含量为1.45
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1.60％；出加热位时加入钛铁调Ti，使Ti含量为0.010
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0.020％；S4、RH真空处理：在RH炉进行测温、取样、定氢操作；提升氩气流量至1100
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1200NL/min，进行脱气；RH真空处理时间20
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25min，其中深真空处理时间12
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18min，真空结束要求H≤1.8ppm；真空结束后喂入Si
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Ca线，喂入量为200
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300m/炉；喂线结束后对钢水进行软吹，软吹氩气流量控制在100
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200NL/min，软吹时间10
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15min；喂线之后对钢水进行镇静操作，保证钢水镇静时间5
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10min；S5、板坯浇铸：采用180
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250mm断面浇铸，采用动态轻压下保证铸坯内外部质量，连铸坯...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋欣，张楠，俞飞，闫文凯，徐洪庆，乔治明，楚志宝，李文双，韩萍，顾凤义，王勇，
申请(专利权)人：天津市新天钢钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：