[发明专利]低成本超低温压力容器用钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度钢板及其生产方法，尤其是一种低成本超低温压力容器用钢板及其生产方法。

背景技术

目前压力容器用低温钢板和超低温钢板多以镍钢为主，正火或正火+回火或调质状态交货，如3.5Ni、5Ni或9Ni钢，镍为钢中主要合金元素，采用正火或正火+回火或调质状态交货。镍钢在生产制造的过程中需要大量宝贵的镍资源进行合金化，同时热处理过程中需要消耗大量的热能，故其生产周期长，能耗高，资源消耗压力大，相应的生产成本居高不下，环境污染严重。因此急需开发一种新型的超低温环境用钢板材料，连铸生产且该钢板应该具有良好的低温冲击韧性，减少镍含量用量，避免苛刻地热处理工艺，从而有效降低生产成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高性能的低成本超低温压力容器用钢板；本发明还提供了一种低成本超低温压力容器用钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明成分的重量百分含量为：C 0.25%～0.35%，Si 0.20%～0.40%，Mn 23.50%～25.50%，Cr 3.0%～4.0%，Al 0.020%～0.040%，Nb 0.020%～0.0400%，P≤0.008%，S≤0.003%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢板的最大厚度为30毫米。

本发明各组分及含量的作用机理是：

C：碳是钢中最主要的元素，C溶解在γ铁素体中形成一种间隙固溶体，呈面心立方结构、稳定奥氏体组织，对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响；碳通过间隙固溶能显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性，碳含量过低则降低钢的强度。

Si：在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。

Mn：锰是本发明材料中是最重要的合金元素，作为一种有效扩大奥氏体的元素，锰将奥氏体的临界转变温度降至室温以下，使钢在室温下保持奥氏体组织；同时成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，改善钢的热加工性能；锰量过高，会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

P、S：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性。磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。

Al：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

Nb：铌的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性；铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶有效的细化显微组织，并通过析出强化基体。铌可降低钢的过热敏感性及回火脆性。焊接过程中，铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能。

Cr：对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性，降低钢的临界冷却速度。

本发明方法包括连铸、加热和轧制工序；所述钢板成分的重量百分含量如上所述。

本发明方法所述轧制工序：采用二阶段轧制工艺；第一阶段的开轧温度为1050℃～1100℃，单道次压下量为10%～30%，累计压下率为30%～50%；第二阶段的开轧温度≤900℃，累计压下率为30%～50%；轧后空冷。所述轧制工序中，第一阶段终轧温度为920℃～950℃；第二阶段的开轧温度为870℃～900℃，终轧温度为830℃～880℃。所述轧制工序中，第二阶段的单道次压下率为10%～30%。

本发明所述连铸工序：钢水过热度10℃～25℃，拉坯速度为0.85min/mm～1.00min/mm；浇铸过程配合动态轻压下技术，连铸坯堆垛缓冷72小时及以上。

本发明所述加热工序：最高加热温度1130℃～1150℃，保温温度1110℃～1130℃，总加热时间为≥12min/mm钢坯厚度。