专利名称：一种-110℃低温容器钢及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种高韧性压力容器用钢，特别涉及一种-110°C低温容器钢及其制造方法。
背景技术：
随着我国石油化学工业的迅速发展，气体的液化、分离和液化气体的生产、储运及应用已相当普遍，国民经济的高速发展促进了低温压力容器用钢的市场需求。目前广泛使用的-110°C级低温钢主要是3.5Ni钢，生产成本较高。在本发明前，专利CN101235466A “一种高韧性_110°C低温钢及其制造方法”，采用较高的Ni含量(3.20
3.80% ),并添加稀土元素，生产工序复杂，生产成本较高。专利CN101497961B “一种低温韧性1.5Ν 钢及其制造方法”，采用较低的Ni含量(1.20 1.60% )，较高的Mn含量(1.00 1.50% )，并利用控轧控冷+调质工艺生产的钢板可以达到-100°C的低温韧性要求，但该专利钢板的强度水平较低，抗拉强度仅为500MPa级别，且其生产工艺较为复杂(采用三阶段轧制工艺，终冷温度低于300°C )，不易于控制，生产工艺成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种-110°C低温容器钢，通过合理的成分设计，采用控轧控冷工艺和合理的热处理制度，使其钢板得到铁素体+回火索氏体的显微组织，屈服强度>500MPa，抗拉强度>600MPa，_110°C冲击功>100J。为实现此目的，本发明采用如下技术方案:所述钢以重量百分比计的化学成分如下:C0.06 0.10%, Si0.20 0.30%，Mn0.60 0.90 %，P≤ 0.010 %，S ≤ 0.005 %, Ti0.010 0.020 %, Ν 2.1 2.5 %，Cr0.10 0.30%,A10.020 0.040%,Nb0.020 0.050%，其余为 Fe 及不可避免的杂质。以下对本发明所含合金元素的作用及其用量的选择具体分析说明:C:C是保证强度的主要元素，但含量过高会对韧性、焊接性能产生不利影响。为保证钢的强度及优异的低温韧性，本发明设定的最佳C含量为0.06 0.10%。Si =Si主要起脱氧作用，并以固溶强化形式提高钢的强度，含量过高会造成韧性下降，因此本发明Si含量控制在0.20 0.30%。Mn:Mn起固溶强化作用，可显著提高钢的强度和淬透性，并改善热加工性能。Mn也是防止热裂纹的有效元素，可以改善硫化物的分布形态，减小低熔点硫化物的数量。但过多的Mn易偏析，恶化钢的性能。本发明Mn含量控制在0.60 0.90%。Nb:Nb可以提高奥氏体再结晶停止温度，同时易与C、N结合生成碳氮化物析出相，产生细化晶粒和析出强化的效果，改善强韧性。但含量过高时，会影响钢的焊接性能，且强化效果不明显，本发明将Nb含量控制在0.020 0.050%。T1:Ti可以固定钢中的N元素，形成TiN以阻止在加热、轧制、焊接等过程中的晶粒长大，改善钢板母材和焊接热影响区的韧性，但过量的Ti会恶化钢的韧性，因此Ti的含量控制在0.0lO 0.020% ON1:Ni可以显著改善钢的低温韧性，对冲击韧性和韧脆转变温度具有良好的影响，但含量过高会增加成本。本发明中将Ni的含量控制在2.1 2.5%。Cr =Cr为缩小奥氏体相区元素，可提高钢板的淬透性和强度。在C含量较低的情况下，添加适量的Cr，可以保证钢板达到所需的强度，但添加过多会导致韧性下降，因此Cr的含量控制在0.10 0.30 %。Al:A1是脱氧元素，与N化合形成的AlN还可以有效地细化晶粒，Al含量控制在
0.020% 0.040%较为合适。钢中的杂质元素含量越少越好，P、S是对韧性有害的元素，为了得到良好的低温韧性，本发明钢控制P含量不超过0.010%, S含量不超过0.005%。本发明的另一目的在于提供了一种-110°C低温容器钢的制造方法，包括如下步骤:I)按照如下质量百分比冶炼并浇铸成铸坯:C0.06 0.10%，Si0.20 0.30%，Mn0.60 0.90 %，P 彡 0.010 %，S ^ 0.005 %, Ti0.010 0.020 %, Ν 2.1 2.5 %，Cr0.10 0.30 %，A10.020 0.040 %，Nb0.020 0.050 %，其余为 Fe 及不可避免的杂质；2)在控制轧制工序中，板坯加热`温度为1150 1250°C，保温时间为1.5 2.5h ;奥氏体再结晶区轧制开始温度为980 1150°C，未再结晶区轧制开始温度为850 950°C，终轧温度为800 900°C ；3)在控制冷却工序中，采用水冷却系统，冷却速率为10 15°C /s，终冷温度为450 600°C，之后空冷至室温；4)在热处理工序中，淬火温度为840 900°C，保温时间0.5 1.5h ;回火温度为600 660°C，保温时间为I 2h。与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于:I)与传统3.5Ν 钢相比，本发明Ni含量较低，大大降低了生产成本；2)在满足-110°C低温韧性的同时，具有较高的强度，屈服强度达到500MPa以上，抗拉强度达到600MPa以上；3)采用控轧控冷和调质工艺，生产工艺简单，钢板组织均匀稳定，性能优异。
图1实施例1中钢板纵截面的显微组织照片。
具体实施例方式下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。实施例1和2的化学成分见表1，采用的热轧和热处理工艺参数为:加热温度1150 1250°C，保温2小时，开轧温度980 1150°C，终轧温度800 900°C，冷速10 15°C /s，终冷温度450 600°C，轧制后成品钢板厚度为30mm，淬火温度840 900°C，保温时间0.5 1.5h，回火温度为600 660°C，保温时间为I 2h。实施例1和2的钢板的力学性能见表2。
表I本发明实施例1和2涉及的-110°C低温容器钢的化学成分)
权利要求
1.一种-110°c低温容器钢，其特征在于是由下述重量百分比的成分组成:C0.06 0.10 %, Si0.20 0.30 %，Mn0.60 0.90 %，P 彡 0.010 %，S ^ 0.005 %, Ti0.010 0.020%, Ν 2.1 2.5%，Cr0.10 0.30%, A10.020 0.040%, Nb0.020 0.050%，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的-110°C低温容器钢，其特征在于:所述钢的显微组织为铁素体+回火索氏体。
3.根据权利要求1所述的-110°C低温容器钢，其特征在于:所述钢的屈服强度>500MPa，抗拉强度> 600MPa，_110°C冲击功> 100J。
4.一种-110°C低温容器钢的制造方法，其特征在于包括如下步骤: 1)按照如下质量百分比冶炼并浇铸成铸坯:C0.06 0.10%, Si0.20 0.30%,Mn0.60 0.90 %，P ≤ 0.010 %，S ≤ 0.005 %，Ti0.010 0.020 %, Ν 2.1 2.5 %，Cr0.10 0.30 %，A10.020 0.040 %，Nb0.020 0.050 %，其余为 Fe 及不可避免的杂质； 2)在控制轧制工序中，板坯加热温度为1150 1250°C，保温时间为1.5 2.5h ;奥氏体再结晶区轧制开始温度为980 1150°C，未再结晶区轧制开始温度为850 950°C，终轧温度为800 900°C ； 3)在控制冷却工序中，采用水冷却系统，冷却速率为10 15°C/s，终冷温度为450 600°C，之后空冷至室温； 4)在热处理工序中，淬火温度为840 900°C，保温时间0.5 1.5h ;回火温度为600 660°C，保温时间为I 2h。
全文摘要
本发明提供一种-110℃低温容器钢，所述钢是由下述重量百分比的成分组成C0.06～0.10％，Si0.20～0.30％，Mn0.60～0.90％，P≤0.010％，S≤0.005％，Ti0.010～0.020％，Ni2.1～2.5％，Cr0.10～0.30％，Al0.020～0.040％，Nb0.020～0.050％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明采用两阶段控制轧制、控制冷却和合理的热处理工艺，制得的钢板显微组织为铁素体+回火索氏体，屈服强度>500MPa，抗拉强度>600MPa，低温韧性满足-110℃的要求。本发明钢具有较高的强度，优异的低温韧性，可应用于石化、液化气储存、合成氨等领域各类低温容器设备的制造。
文档编号C21D11/00GK103147016SQ20131004341
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月2日 优先权日2013年2月2日
发明者杨汉, 王西霞, 镇凡, 曲锦波 申请人:江苏省沙钢钢铁研究院有限公司