【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金，涉及一种低屈强比高强韧性lng储罐用钢及其生产方法。
技术介绍
0、技术背景
1、液化天然气(lng)是公认的地球上最清洁低碳的化石能源，其主要成分是甲烷。天然气在常压下液化温度为-162℃，液化后体积仅为气态的1/625，非常便于储存和运输，lng储罐就是储存和运输液化天然气的主要装置。制造lng储罐的材料主要有因瓦合金、奥氏体不锈钢、铝合金、9ni钢和高锰钢。随着lng储罐的大型化发展，9ni钢具有高的强度、优良的低温韧性以及良好的焊接性能，仍然是大型储罐的主流用材。
2、目前广泛用于lng储罐制造的9ni钢主要技术要求：①拉伸性能：reh≥585mpa、680mpa≤rm≤820mpa、伸长率a≥18％；②冲击性能：-196℃冲击吸收能量平均值≥100j，单值≥70j；③无塑性转变(ndt)温度低于-196℃。考虑到lng储罐的运营安全，不仅要求制造lng储罐用钢材具有高的强度和优良的低温韧性，还提出材料应具有低的屈强比≤0.92。现有9ni钢难以满足上述要求，急需开发新的lng储罐用钢。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种低屈强比高强韧性lng储罐用钢及其生产方法，生产5～50mm厚lng储罐用钢性能：拉伸性能，reh≥585mpa、680mpa≤rm≤820mpa、伸长率a≥18％、屈强比≤0.92；冲击性能，-196℃冲击吸收能量平均值≥100j，单值≥70j；无塑性转变温度ndt≤-196℃。
2、本
3、一种低屈强比高强韧性lng储罐用钢，钢的化学成分质量百分比为：c＝0.03～0.05，si＝0.15～0.30，mn＝0.50～0.80，p≤0.005，s≤0.003，alt＝0.020～0.040，ni＝8.50～9.50，nb≤0.01，v≤0.01，ti≤0.01，mo≤0.08，sn≤0.005；其余为fe和必不可少的杂质；钢的组织为马氏体+逆转奥氏体，屈强比≤0.92，-196℃冲击吸收能量≥100j，无塑性转变温度ndt＜-196℃。
4、一种低屈强比高强韧性lng储罐用钢的生产方法，采用工艺路线为转炉冶炼→扒渣除p→lf精炼→vd真空处理→连铸→板坯表面清理→板坯涂抗氧化涂料→板坯加热→控轧控冷→临界点淬火+回火，关键工艺步骤包括：
5、(1)转炉冶炼：终点c≤0.05％，出钢p≤0.008％，定氧≥600ppm；
6、(2)扒渣除p：转炉出钢后进lf炉进一步脱碳、脱磷以及扒渣操作；
7、(3)lf精炼：钢水扒渣后回到lf精炼炉升温进行合金化，然后进行造白渣及加热升温操作，总在站时间≥90min，全程底吹氩；lf炉出站时进行钙化处理，钙线喂入量≥200m；
8、(4)vd真空处理：vd真空度在0.5tor以下真空保持时间≥15min，出vd炉前软吹时间≥15min；
9、(5)连铸：连铸坯厚度220mm，连铸实行全程保护浇铸，中包过热度：开浇炉≤35℃、连浇炉≤30℃；
10、(6)板坯表面清理及涂抗氧化涂料：在加热前进行表面清理以及涂抗氧化涂料以保证钢板表面质量；
11、(7)板坯加热：板坯在步进炉中进行加热，限制炉膛温度≤1220℃，出钢温度控制在1150～1200℃。
12、(8)控轧控冷：一阶段开轧温度1050～1150℃，终轧温度≥950℃，采用低速大压下轧制，至少保证一道次压下率在20％以上。
13、(9)临界点淬火+回火处理。
14、上述步骤(8)控轧控冷：厚度5～10mm钢板二阶段不控温度直接轧制，厚度≥10mm钢板二阶段开轧温度在800～930℃，终轧温度740～810℃。
15、上述步骤(8)控轧控冷：厚度5～20mm钢板轧后空冷，厚度＞20mm钢板轧后水冷、返红温度≤300℃；
16、上述步骤(9)临界点淬火+回火处理：5～20mm厚钢板热处理工艺：淬火工艺，加热温度700±10℃，保温时间25～40min；回火工艺，加热温度590±10℃、保温时间40～60min。
17、上述步骤(9)临界点淬火+回火处理：20～50mm厚钢板热处理工艺：淬火工艺，加热温度700±10℃，保温时间40～60min；回火工艺，加热温度590±10℃、保温时间50～75min。
18、以下说明本专利技术钢的化学成分设计原理：
19、c：碳元素在钢中常以固溶体形式和碳化物形式存在，提高钢的强度和硬度、降低钢的塑性和韧性，因此在保证强度的前提下c含量应尽量低。综合考虑到本钢的性能要求，本专利技术钢的c含量控制在0.03～0.05％。
20、si：硅元素在钢中溶于铁素体内使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低，同时硅改善钢水流动性对铸造性能有利。综合考虑本专利技术钢的si控制在0.15～0.30％。
21、mn：锰元素对提高钢板的强度和韧性均有利，但是mn是易偏析元素，对中心偏析控制不利。本专利技术钢的mn控制在0.50～0.80％。
22、p：磷元素是冷脆性元素，强烈降低钢的低温韧性，对于需要保证-196℃超低温冲击要求的lng储罐用钢必须严格控制钢中磷的含量，本专利技术钢中的p控制在0.005％以下。
23、s：硫元素是热脆性元素，易形成硫化物夹杂，降低钢的塑性和韧性，因此本钢中应尽量降低s含量。本专利技术钢中的s控制在0.003％以内。
24、nb：铌元素在钢中与氮、碳有很强的亲合力，可与之形成极稳定的nb(c，n)化合物，沿奥氏体晶界弥散分布，不利于超低温韧性。本专利技术钢的nb控制在0.010％以下。
25、v：钒元素易与钢中的氮、碳结合，有较强的析出强化效果，可提高钢的强度但降低低温韧性。本专利技术钢将v控制在0.010％以下。
26、ti：钛元素在钢中极容易与氮元素结合形成tin夹杂，不利于低温韧性。本专利技术钢的ti控制在0.010％以下。
27、mo：钼元素为碳化物形成元素，在钢中易与铁及碳形成复合的渗碳体，并不利于-196℃低温冲击韧性。本专利技术钢将mo控制在0.08％以下。
28、sn：硒元素对钢性能的影响与磷元素类似，强烈降低钢的低温韧性，必须严格控制其含量。本专利技术钢中的sn控制在0.005％以下。
29、本专利技术的有益效果和优点：通过合理的成分设计，严格控制p、s、sn以及nb、v、ti等元素含量，保证-196℃低温韧性的稳定性，窄范围的c和mn含量控制，确保强韧性匹配；采用转炉出钢后进lf炉脱碳、脱磷以及扒渣操作和lf精炼+vd真空脱气处理确保钢质的洁净度，确保p含量控制在0.005％以下；通过板坯表面清理以及涂抗氧化涂料确保成品钢板的表面质量优良；连铸坯加热严格限制炉膛温度不仅能够抑制奥氏体晶粒的长大，还能减少板坯表面的氧化，保证了钢板内外部质量；轧制采用一阶段高温低速大压下+二阶段控制轧制+轧后控本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低屈强比高强韧性LNG储罐用钢，其特征在于：钢的化学成分质量百分比为：C＝0.03～0.05，Si＝0.15～0.30，Mn＝0.50～0.80，P≤0.005，S≤0.003，Alt＝0.020～0.040，Ni＝8.50～9.50，Nb≤0.01，V≤0.01，Ti≤0.01，Mo≤0.08，Sn≤0.005；其余为Fe和必不可少的杂质；钢的组织为马氏体+逆转奥氏体，屈强比≤0.92，-196℃冲击吸收能量≥100J，无塑性转变温度NDT＜-196℃。
2.一种如权利要求1的一种低屈强比高强韧性LNG储罐用钢的生产方法，其特征在于关键工艺步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种低屈强比高强韧性LNG储罐用钢的生产方法，其特征在于步骤(8)控轧控冷：厚度5～10mm钢板二阶段不控温度直接轧制，厚度≥10mm钢板二阶段开轧温度在800～930℃，终轧温度740～810℃。
4.根据权利要求2所述的一种低屈强比高强韧性LNG储罐用钢的生产方法，其特征在于步骤(8)控轧控冷：厚度5～20mm钢板轧后空冷，厚度＞20mm钢板轧后水冷、返红温度
5.根据权利要求2所述的一种低屈强比高强韧性LNG储罐用钢的生产方法，其特征在于步骤(9)临界点淬火+回火处理：5～20mm厚钢板热处理工艺：淬火工艺，加热温度700±10℃，保温时间25～40min；回火工艺，加热温度590±10℃、保温时间40～60min。
6.根据权利要求2所述的一种低屈强比高强韧性LNG储罐用钢的生产方法，其特征在于步骤(9)临界点淬火+回火处理：20～50mm厚钢板热处理工艺：淬火工艺，加热温度700±10℃，保温时间40～60min；回火工艺，加热温度590±10℃、保温时间50～75min。
...【技术特征摘要】
1.一种低屈强比高强韧性lng储罐用钢，其特征在于：钢的化学成分质量百分比为：c＝0.03～0.05，si＝0.15～0.30，mn＝0.50～0.80，p≤0.005，s≤0.003，alt＝0.020～0.040，ni＝8.50～9.50，nb≤0.01，v≤0.01，ti≤0.01，mo≤0.08，sn≤0.005；其余为fe和必不可少的杂质；钢的组织为马氏体+逆转奥氏体，屈强比≤0.92，-196℃冲击吸收能量≥100j，无塑性转变温度ndt＜-196℃。
2.一种如权利要求1的一种低屈强比高强韧性lng储罐用钢的生产方法，其特征在于关键工艺步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种低屈强比高强韧性lng储罐用钢的生产方法，其特征在于步骤(8)控轧控冷：厚度5～10mm钢板二阶段不控温度直接轧制，厚度≥10mm钢板二阶段开轧温度在800～9...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪后明，高擎，张计谋，史术华，冷鹏，徐琛，龙安辉，吴进，刘晓玮，黄治成，韩德川，
申请(专利权)人：湖南华菱湘潭钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：
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