[发明专利]一种提高低温钢板韧性的方法

说明书

技术领域

一种提高低温钢板韧性的方法，具体说是提高06Ni9(9％Ni)钢板低温韧性的方法。

背景技术

因为能源需求的增大和对环保的迫切要求，世界上对作为绿色能源的天然气的需求急剧增大，近几年国内积极推进LNG储罐的建设，建设这些储罐所需的钢板用量也随之大量增加。

为了保证LNG、液氩、液氮等低温液体储罐的安全性，要求其关键制造材料06Ni9(9％Ni)具有良好性能，如要求钢板在-196℃低温度条件下具有很好的强韧性匹配，且钢板的冷成形性、焊接性和抗裂纹扩展性等良好，其中钢板的低温韧性是保证低温压力容器安全的关键技术指标。

06Ni9(9％Ni)钢板是目前使用温度最低的一种低温钢板，故获得高的低温韧性是结构设计制造和材料研究工作者共同的目标。06Ni9(9％Ni)钢材料中如果含有较高的磷、硫元素，会产生晶界偏聚，从而导致钢板的低温韧性值大幅度下降。现有的制备方法的步骤是冶炼→精炼→浇铸→坯料加热→轧制→一次淬火+回火热处理，由于提高06Ni9(9％Ni)钢板低温韧性方法的轧制温度比06Ni9钢的相变点Ac₃高的多，为850～950℃，轧制后的晶粒得不到细化，另外冷却后的钢板通过加热到Ac₃以上温度保温并水淬，之后在Ac₁以下温度保温并水(空)冷却的常规热处理方法，制成的06Ni9(9％Ni)钢成品钢板回转奥氏体量小于3％，当在垂直于钢板轧制方向取样，并在-196℃进行冲击试验，钢板的低温冲击功小于220J，低温韧性的效果差。

发明内容

为了克服现有提高低温钢板韧性的方法的上述不足，本发明提供一种钢板的低温冲击功大于220J的提高低温钢板韧性的方法。

将预处理的高炉铁水，在采用电炉冶炼(或转炉冶炼)→精炼→浇铸→坯料加热→轧制→热处理的制造06Ni9(9％Ni)钢板的过程中，本发明的关键是通过控制钢板变形温度和变形量及热处理工艺来提高06Ni9(9％Ni)钢板低温韧性，使其晶粒细化、位错密度增加，并保证成品板的回转奥氏体率达到3％以上，使钢板在-196℃低温度条件下的冲击韧性得到大幅提高。

首先，06Ni9(9％Ni)钢板在加热炉中加热，并在较高温度经粗轧轧制成一定厚度粗轧坯，之后在06Ni9(9％Ni)钢的相变点Ac₃+30℃到880℃温度区间，在精轧过程中控制钢板的累积变形率达到40～90％，即采用在较低的热加工温度下，提高钢板热加工形变量，可大幅度提高液化天然气储罐用06Ni9(9％Ni)钢板低温韧性，这主要是因为在较低温度下进行热加工累积变形，一方面使钢板的奥氏体细化，另一方面在细化的奥氏体组织内保留高密度的位错，这两种结果对热处理相变产生了影响，从而提高了06Ni9(9％Ni)钢板的低温韧性，但当累积变形率大于90％时，由于轧制织构过分发达，会影响最终热处理后的韧性。

同时，在钢板加热到Ac₃点以上保温并水冷(一次淬火处理)后，通过增加06Ni9(9％Ni)钢板奥氏体和铁素体两相区保温，以空冷或大于空冷的速度冷却(二次淬火处理)，并在Ac₁变点以下保温并以空冷或大于空冷的速度冷却(回火处理)，使成品钢板中存在3％以上的回转奥氏体，由于这些回转奥氏体对钢板中的杂质如P、S等元素有着有益稀释作用，可以进一步提高钢板的低温韧性。如果金属具有铁素体等体心立方结构，则微量杂质会大大降低其低温韧性，而面心立方结构的奥氏体却不同，这是因为奥氏体晶格间隙较大，相比铁素体而言，对钢中的微量杂质有较大的固溶度。如果使以铁素体为基体的06Ni9钢板中存在3％以上的奥氏体，奥氏体能对使铁素体变脆的有害杂质起到收溶净化作用，这就可以使06Ni9(9％Ni)钢板中存在的杂质不会成为获得钢板高韧性的限制性环节。

本制备国标GB/T222中06Ni9(9％Ni)钢板低温韧性的方法包括依次下述的步骤：

(一)冶炼预处理铁水

将下述成分(重量)的预处理铁水：

C：≤4.5％            P：≤0.05％，            S：≤0.07％

Si：0.4％～0.7％     其他为铁和不可避免的杂质

加入电炉或转炉(普通转炉或顶底复吹转炉)冶炼，进行脱碳、脱磷处理，并加入镍、锰、钼与钒合金，铁水的成分(重量)达下述要求时出炉：