[发明专利]一种具有优良低温韧性的300MPa级低温钢及其制造方法

说明书

本发明涉及一种具有优良低温韧性的300MPa级低温钢，化学成分按重量百分比计为：C：0.10％～0.15％，Si：0.20％～0.40％，Mn：1.4％～1.7％，Ni：0.30％～0.80％，Al：0.015％～0.030％，S：≤0.005％，P：≤0.008％，余量为Fe和杂质；其中10C+Mn：2.45％～3％。300MPa级低温钢，屈服强度ReL≥300MPa，抗拉强度Rm≥500MPa，延伸率A≥30％，‑80℃KV₂≥200J。本发明低温钢无需正火后回火，轧制或热处理后无需增加水冷工序，无需增加矫直工艺，降低了钢板板型不合格率。

技术领域

本发明涉及低温钢，特别涉及一种具有优良低温韧性的300MPa级低温钢。

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。

本发明申请以前，中国专利公开号CN 107365942 A公开了一种AP1000核电项目用A36钢板的生产方法，该专利通过轧制+正火的工艺生产了一种屈服强度≥300MPa的核电项目用A36钢板，但是该专利未能明确在低温环境下钢板的低温韧性水平，无法应用到低温容器领域的建造施工。

本发明申请以前，中国专利公开号CN 110029268 A公开了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，一方面该专利通过向钢中加入Nb、Ti等微合金元素，增加了钢的成本；另一方面该专利所述钢板需要在钢板轧制之后快速水冷，并且需求控制入水和返红温度，增加了生产的难度，并且入水后，钢板板型不易控制；最后该专利需要控制Ca元素含量，大大增加了冶炼的难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有优良低温韧性的300MPa级低温钢，确保钢板强度的同时，提高钢板的低温韧性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种具有优良低温韧性的300MPa级低温钢，化学成分按重量百分比计为：C：0.10％～0.15％，Si：0.20％～0.40％，Mn：1.4％～1.7％，Ni：0.30％～0.80％，Al：0.015％～0.030％，S：≤0.005％，P：≤0.008％，余量为Fe和杂质；其中10C+Mn：2.45％～3％。

一种具有优良低温韧性的300MPa级低温钢，屈服强度ReL≥300MPa，抗拉强度Rm≥500MPa，延伸率A≥30％，-80℃KV₂≥200J。

为了实现该钢种在-80℃以下具有优良低温韧性，且不添加Nb、V、Ti微合金元素，不添加Cr、Mo强化元素，轧制以后无需快速水冷并控制入水和返红温度，需要严格控制钢的纯净度，防止P、S和其他杂质元素对该钢低温韧性的影响，控制P、S含量来确保钢板的低温韧性；需要通过添加C、Si、Mn元素来保证钢板的强度，需要添加Ni元素。成分作用为：

碳：C元素对钢的屈服强度、抗拉强度、焊接性能产生显著影响，适量的C含量可以提高钢板的淬透性，是最直接、最经济的提高钢板屈服和抗拉强度的元素，但C含量过高，又会影响钢的焊接性能及低温韧性，因此控制C含量范围为0.10％～0.15％。

硅：Si元素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，可以提高钢的强度，但Si元素含量过高时，不仅对钢的低温韧性不利，而且有可能降低钢的焊接性能，因此将Si含量控制在Si：0.20％～0.40％。

锰：Mn元素能提高钢的强度和韧性，可提高钢的淬透性能，稳定并扩大奥氏体区。Mn元素还能消除钢中S元素的热脆倾向，改变硫化物的形态和分布以提高钢质。但是锰含量过高时，会促进晶粒长大，产生回火脆性，避免钢板回火后，低温韧性降低。所以，将Mn元素含量其控制在1.4％～1.7％。