[发明专利]一种生产低温高韧性钢及其钢板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产低温高韧性钢及其钢板的方法，具体讲是生产06Ni9(9％Ni)低温高韧性钢及其06Ni9(9％Ni)钢板的方法。

技术背景

因为能源需求的增大和对环保的迫切要求，世界上对天然气的需求急剧增大，韩国、日本等国家建造了多座大型LNG储罐，近几年国内也积极推进LNG储罐的建设，建设这些储罐所需的06Ni9(9％Ni)钢材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，如要求钢在-196℃低温度条件下具有很好的强韧性匹配，且钢的冷成形性、焊接性和抗裂纹扩展性等良好，其中钢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)钢是目前使用温度最低的一种低温钢，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。以往大家主要关注06Ni9(9％Ni)钢材料中如果含有较高的磷、硫元素含量，会产生晶界偏聚，损害钢的低温韧性，而忽视了P、S元素以外的As、Sn、Sb、Bi、Pb、Zn等低熔点元素对低温韧性的影响。经过大量的试验表明，06Ni9(9％Ni)钢中如果含有较高的As、Sn、Sb、Bi、Pb、Zn等低熔点元素，这种钢板在热处理后，这些低熔点元素将不可避免地偏聚于钢的晶界上，从而导致钢板的低温韧性值大幅度下降。现有生产低温高韧性06Ni9钢的方法，步骤是转炉冶炼→精炼→浇铸，装入转炉的原料均部分采用废钢，废钢会带入一些As、Sn、Sb、Bi、Pb、Zn等低熔点元素，这些元素在转炉冶炼及之后的精练工序中不能被去除，明显降低了06Ni9(9％Ni)钢板热处理后的低温冲击韧性，当从垂直于钢板轧制方向取冲击试样，在-196℃下进行冲击试验，低温冲击功低于220J。

发明内容

为了克服现有生产低温高韧性06Ni9钢及其钢板的方法的上述不足，本发明提供一种生产低温高韧性钢的方法，该方法生产的06Ni9钢轧成钢板的低温冲击功大于220J，同时提供生产低温冲击功大于220J的06Ni9钢板的方法。

本用全铁水为原料生产低温高韧性06Ni9钢的方法技术方案是：

在采用转炉冶炼→精炼→浇铸工艺冶炼06Ni9(9％Ni)钢时，装入转炉的原料不采用废钢，而是全部采用成分为(重量)：

C：≤4.5％      P：≤0.05％         S：≤0.07％Si：0.45％～0.75％  其他为铁和不可避免的杂质的高炉铁水，并且铁水应经过预处理，预处理铁水中(重量)的磷与硫的含量降低到：

P：≤0.008％    S：≤0.008％        Si：≤0.4％。

因铁水是由铁矿石经高炉冶炼生产，相比废钢而言，具有低的低熔点元素含量，故精炼后的钢水中及最终钢板的低熔点元素含量达到如下水平，

As<10ppm      Sb<10ppm        Bi<0.5ppm        Sn<10ppm

Pb<10ppm      Zn<10ppm。

把上述浇铸成的板坯再经轧制与热处理后，即制成本发明的低温高韧性钢板。

具体的讲，本生产低温高韧性钢的方法采用的工艺路线为：

铁水予处理→K-OBM-S转炉→真空处理→LF→连铸(或模铸+铸锭开坯)。

本生产低温高韧性钢的方法包括以下次序的步骤：

(一)铁水预处理

高炉铁水由铁矿石经高炉冶炼生产，将化学成分(重量)为：

C：≤4.5％     P：≤0.05％         S：≤0.07％Si：0.45％～0.7％   其他为铁和不可避免的杂质的铁水，经过普通铁水预处理后，铁水中(重量)的磷与硫的含量降低到：

P：≤0.008％     S：≤0.008％       Si：≤0.4％

预处理后的铁水不低于1230℃，装入顶底复吹转炉；

(二)顶底复吹转炉冶炼

转炉顶部可以吹进氧气用于脱碳，底部吹入惰性气体—氩气，以加快脱碳速度和钢水均匀。将经预处理的铁水倒入顶底复吹转炉内，之后加入镍板。吹氧脱碳、升温。冶炼后期还原出钢，炉后温度1620℃—1660℃。

转炉冶炼后钢水的化学成分(重量)为：

C：≤0.06％       Si：0.01％～0.40％     Mn：0.20％～0.90％