一种大型液态二氧化碳船用低温钢板及其制备方法与流程

本发明属于船板钢制造领域，涉及了一种大型液态二氧化碳船用低温钢板及其制备方法；具体的是，涉及了一种大型液态二氧化碳船用低温钢板(lt-fh40)及其制备方法。

背景技术：

1、根据全球碳捕集与封存研究所(global ccs institute)的数据，碳捕集与封存市场预计将以每年30％以上的速度增长，到2050年全球碳捕集量将达到76亿吨。这意味着作为碳捕集、利用和储存(ccus)技术主要海运工具的lco2运输船的需求也将随之增加。然而与天然气和氨只需满足低温或高压其中一个条件即可以实现液态运输不同，lco2运输船要在低温、高压条件下将液货二氧化碳储存运输，建造难度相对较大。当前屈指可数的几艘lco2运输船(包括在建、下水及概念设计)仅为中小型船舶；这些中小型运输船远远不能满足未来对lco2的需求。

2、lr船级社规范中涉及的低温钢板最大厚度为50mm，低温冲击要求为-60℃，针对低温低压的设计，需要采用lt-fh40低温钢板，钢板厚度达到60mm，根据igc code要求，钢板和焊接热影响区满足-95℃低温冲击要求同时，特别要求母材和焊接粗晶区-60℃的ctod性能。目前国内外并无此类产品数据或技术公开。

3、目前液态二氧化碳储罐用钢多采用热处理钢板，且通过添加一定量的ni来提高低温性能，如“一种p690ql2船用储罐钢的制造方法”(申请号：cn115786820a)，，其缺点是：船用储罐钢中的ni、cr、mo含量高，合金成本高，且钢板需要淬火+回火热处理，制造成本高且工艺复杂；同时，钢板ctod试验温度为-35℃，无法满足更低温度的要求。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供了一种大型液态二氧化碳船用低温钢板及其制备方法，针对现有技术问题，在低c、nb微合金化，少量添加cu+cr+ni等金属元素的低成本成分设计基础上，采用低温大压缩比热机械耦合轧制和针状铁素体+无碳化物贝氏体组织获得优异的ctod性能，同时tmcp钢板保证在pwht后性能依然满足要求。

2、技术方案：本发明所述的一种大型液态二氧化碳船用低温钢板，其化学成分按重量百分比计为：c：0.04％～0.07％，mn：1.50％～1.70％，si：0.15％～0.25％，ni：0.10％～0.30％，ni+cu+cr≤0.45％，nb：0.015％～0.050％，al：0.020％～0.080％，ti：0.005％～0.025％，nb+al+ti：0.05％～0.08％，s≤0.0020％，p≤0.010％，其余为fe和不可避免的杂质元素。

3、进一步的，其化学成分按重量百分比计为：c：0.04％，mn：1.50％，si：0.15％，ni：0.10％，ni+cu+cr：0.30％，nb：0.015％，al：0.020％，ti：0.005％，nb+al+ti：0.05％，s：0.0010％，p：0.005％，其余为fe和不可避免的杂质元素。

4、进一步的，其化学成分按重量百分比计为：c：0.07％，mn：1.70％，si：0.25％，ni：0.30％，ni+cu+cr：0.45％，nb：0.050％，al：0.080％，ti：0.025％，nb+al+ti：0.08％，s：0.0020％，p：0.010％，其余为fe和不可避免的杂质元素。

5、进一步的，其化学成分按重量百分比计为：c：0.05％，mn：1.60％，si：0.20％，ni：0.20％，ni+cu+cr：0.35％，nb：0.030％，al：0.050％，ti：0.015％，nb+al+ti：0.065％，s：0.0015％，p：0.006％，其余为fe和不可避免的杂质元素。

6、进一步的，一种大型液态二氧化碳船用低温钢板lt-fh40，具体包括以下步骤：

7、步骤1：按照各化学成分的设计，经过转炉冶炼-lf真空处理-rh处理-连铸，将其制成260～460mm厚的连铸坯；

8、步骤2：将钢坯在1050～1150℃保温，随即进行粗轧，粗轧阶段在奥氏体再结晶区，单道次压下量≥40mm，粗轧终轧温度为1000～1050℃，中间坯厚度为≥3.0h，粗轧结束后进行待温，进行中间坯穿水3～5次，精轧阶段在奥氏体未再结晶区，终轧温度为ar3±20℃；

9、步骤3：对热轧后的钢板进行冷却：首先，热轧后的钢板采用热轧生产线的超快冷系统以20～50℃/s的冷速进行冷却，终冷温度为300～500℃；最后，将钢板空冷至室温，低温钢板lt-fh40的制备，成品钢板厚度为20～60mm，轧制压缩比≥7.0。

10、进一步的，所制备船板钢10～25％准多边形铁素体+60～75％针状铁素体+5～15％低碳贝氏体组织，其中铁素体平均晶粒尺寸为5～10μm，贝氏体以无碳化物贝氏体为主。

11、进一步的，所制备船板钢最大厚度达到60mm，屈服强度为410～500mpa，抗拉强度为520～620mpa，断后延伸率为＞22％，-95℃冲击功＞200j，母材和焊接cghaz的-60℃ctod＞0.5mm,而且母材和焊板pwht后，-60℃ctod性能稳定。

12、有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：1、本发明所述的液态二氧化碳船用低温钢板lt-fh40，通过低温大压下的热机械耦合轧制+两阶段控制轧制、控制冷却，获得细小的10～25％准多边形铁素体+60～75％针状铁素体+5～15％低碳贝氏体组织，钢板屈服强度为≥410～450mpa，抗拉强度≥510～645mpa，断后延伸率为19％～28％，-95℃冲击功＞200j，远高于传统液化气体船用的c-mn低温钢板性能指标，是低温材料领域的一个重大突破；2、本发明所述的lt-fh40低温钢板，厚度达到60mm,成分符合常规c-mn低温钢板成分要求，母材和焊接接头的-95℃低温韧性优异，-60℃ctod性能稳定，经过pwht后母材和焊接接头的性能稳定，满足低温低压设计要求，可以大幅提高液态二氧化碳船的规模。完全满足大型液态二氧化碳船用钢板的要求；3、本发明所述的lt-fh40低温钢板，采用tmcp工艺生产，ni+cu+cr合金加入量≤0.45％，生产制造成本较低，对大型液态二氧化碳船的推广和应用具有重要意义。

技术特征：

1.一种大型液态二氧化碳船用低温钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比计为：c：0.04％～0.07％，mn：1.50％～1.70％，si：0.15％～0.25％，ni：0.10％～0.30％，ni+cu+cr≤0.45％，nb：0.015％～0.050％，al：0.020％～0.080％，ti：0.005％～0.025％，nb+al+ti：0.05％～0.08％，s≤0.0020％，p≤0.010％，其余为fe和不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的一种大型液态二氧化碳船用低温钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比计为：c：0.04％，mn：1.50％，si：0.15％，ni：0.10％，ni+cu+cr：0.30％，nb：0.015％，al：0.020％，ti：0.005％，nb+al+ti：0.05％，s：0.0010％，p：0.005％，其余为fe和不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1所述的一种大型液态二氧化碳船用低温钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比计为：c：0.07％，mn：1.70％，si：0.25％，ni：0.30％，ni+cu+cr：0.45％，nb：0.050％，al：0.080％，ti：0.025％，nb+al+ti：0.08％，s：0.0020％，p：0.010％，其余为fe和不可避免的杂质元素。

4.根据权利要求1所述的一种大型液态二氧化碳船用低温钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比计为：c：0.05％，mn：1.60％，si：0.20％，ni：0.20％，ni+cu+cr：0.35％，nb：0.030％，al：0.050％，ti：0.015％，nb+al+ti：0.065％，s：0.0015％，p：0.006％，其余为fe和不可避免的杂质元素。

5.如权利要求1-4任意一项所述的一种大型液态二氧化碳船用低温钢板的制备方法，其特征在于，其制备步骤如下：

6.根据权利要求5所述的一种大型液态二氧化碳船用低温钢板的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述制成的连铸坯的厚度是：260～460mm。

7.根据权利要求5所述的一种大型液态二氧化碳船用低温钢板的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，粗轧阶段在奥氏体再结晶区，单道次压下量≥40mm，粗轧终轧温度为1000～1050℃，中间坯厚度为≥3.5h，粗轧结束后进行待温，进行中间坯穿水3～5次，精轧阶段在奥氏体未再结晶区，累计压下率≥35％，终轧温度为ar3±20℃。

8.根据权利要求5所述的一种大型液态二氧化碳船用低温钢板的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述冷却的过程具体是：首先，热轧后的钢板采用热轧生产线的超快冷系统以20～50℃/s的冷速进行冷却，终冷温度为300～500℃；最后，将钢板空冷至室温，低温钢板lt-fh40的制备，成品钢板厚度为20～60mm，轧制压缩比≥7.0。

9.根据权利要求5所述的一种大型液态二氧化碳船用低温钢板的制备方法，其特征在于，所制备船板钢：10～25％准多边形铁素体+60～75％针状铁素体+5～15％低碳贝氏体组织；

10.根据权利要求5所述的一种大型液态二氧化碳船用低温钢板的制备方法，其特征在于，所制备船板钢的最大厚度达到60mm，屈服强度为410～500mpa，抗拉强度为520～620mpa，断后延伸率为＞22％，-95℃冲击功＞200j，母材和焊接cghaz的-60℃ctod＞0.5mm。

技术总结
本发明公开了一种大型液态二氧化碳船用低温钢板及其制备方法；属于钢铁冶金领域，其主要化学成分为C，M，Si，Ni，Ni+Cu+Cr，Nb，Al，Ti，Nb+Al+Ti，S，P，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本发明采用洁净钢冶炼工艺，制得高纯净度、高均质化的大厚度连铸坯，通过低温大压下(压缩比≥7)的热机械耦合轧制+两阶段控制轧制、控制冷却，获得细小的准多边形铁素体+针状铁素体+无碳化物贝氏体组织。本发明的大型液态二氧化碳船用低温钢板，采用TMCP工艺生产，具有大厚度、高强度、‑60℃CTOD等，满足低温低压的大型液态二氧化碳船的建造需求，同时具有制造工艺简单、生产周期短、合金成本低的优点，将极大的推动液态二氧化碳船的大型化发展。

技术研发人员：张晓雪,王光磊,王凌宇,李恒坤,陈林恒,伯飞虎,汪晶洁
受保护的技术使用者：南京钢铁股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15