[发明专利]一种保心部低温韧性的低温压力容器用09MnNiDR钢板及制造方法

说明书

本发明涉及一种保心部低温韧性的低温压力容器用09MnNiDR钢板及其生产方法。09MnNiDR钢板是由以下重量百分比的组分熔炼而成：C：0.06％～0.12％，Si：0.15％～0.50％，Mn：1.20％～1.60％，P≤0.012％，S≤0.003％，Ni：0.30％～0.80％，Nb：0.010％～0.040％，Al：0.020％～0.060％，Ti：0.010％～0.030％，Ca：0.001％～0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。该钢板的生产方法为：冶炼→LF/RH精炼→连铸→加热→轧制→快速冷却→钢板热处理→成品钢板。本发明钢板的最大厚度为120mm，屈服强度≥300MPa，抗拉强度≥440MPa，厚度1/4和心部(厚度1/2)处‑70℃低温冲击吸收能KV2≥100J，采用本发明的方法所生产的09MnNiDR钢板具有纯净度较高、低温冲击功良好等特点，可广泛应用于石油化工领域，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种用于制造最低使用温度为-70℃的石油化工用低温液体或气体的反应、储存、运输用保心部低温韧性的09MnNiDR钢板，同时还涉及一种该钢板的生产方法。属于冶金技术领域。

背景技术

近年来随着石油化工工业的发展，使用于低温液体和气体的反应、储存、运输的设备制造业也得到了快速发展，因此对制造此类设备所使用的低温钢有了迫切的要求，并且随着设备的大型化发展也要求提供厚度更大的低温钢。同时，由于低温设备的广泛应用，低温钢的需求量也越来越大，因此开发低温力学性能良好同时又能有效控制生产成本的低温钢生产工艺成为了迫切要求。在此状况下，发明了一种生产工艺相对简单、贵重合金含量相对较低的低温钢09MnNiDR钢板，同时还涉及一种该钢板的生产方法。这是通过低碳和低碳当量设计，添加约0.5％的Ni和适量的Nb、Ti合金和夹杂物球化工艺，采用控轧控冷工艺细化金相组织，合适的正火工艺进一步细化金相组织并且得到合理的组织比例，来确保优良的低温韧性的技术，利用钢中细小的Nb、Ti的碳氮化物钉扎晶界，以及作为重新结晶的核心，从而细化晶粒提高钢的低温韧性。按此工艺开发的低温钢09MnNiDR钢板，最大厚度规格120mm，可满足厚度1/4处-70℃低温冲击吸收能量KV2≥100J(平均值)，同时可满足厚度1/2处-70℃冲击功KV2实物水平≥100J(平均值)。该厚度低温用钢板的成功研制，对于该级别钢板的国产化及进一步推广应用都具有重要意义。欧洲标准EN10028-4“具有特殊低温性能的镍合金钢”中11MnNi5-3钢、13MnNi6-3钢同样含有约0.5％的Ni，与09MnNiDR要求的Ni含量类似，但是11MnNi5-3钢、13MnNi6-3钢要求的最低使用温度仅为-60℃并且仅为厚度1/4处的要求，因此，最低使用温度达-70℃并且可以同时保证厚度1/4处和厚度1/2处-70℃低温冲击吸收能量KV2≥100J(平均值)的09MnNiDR钢的开发在国际上具有一定的先进性。

低温压力容器用09MnNiDR钢板的质量难度主要表现在：

1、生产的钢板厚度越来越大，随着厚度增加钢板厚度1/2处的偏析和夹杂物更加严重，会严重恶化钢板的冶金质量，本发明09MnNiDR钢板最大厚度达到120mm；

2、韧性要求高，要求厚度1/4和厚度1/2处-70℃横向冲击吸收能KV2都达到100J以上(平均值)；

3、钢板各项力学性能(包括拉伸性能、低温冲击吸收能量)都满足对钢板的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种仅经过热轧和正火热处理工序生产的09MnNiDR钢板，通过合理的化学成分设计、夹杂物球化变性处理、控轧控冷工艺和正火工艺优化，以提高钢板的-70℃低温冲击韧性，钢板厚度1/4和厚度1/2处-70℃冲击吸收能KV2平均在100J以上。