[发明专利]一种低温韧性1.5Ni钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Ni钢，特别属于低温韧性1.5Ni钢及其制造方法。

背景技术

低温钢主要用于制造储存和运输各类液化气体的压力容器和储罐。Ni是发展低温钢中的一个重要元素，根据Ni含量的不同发展了1.5Ni、3.5Ni、5Ni、9Ni等不同级别的低温钢，以适用于不同的低温环境和介质，其中1.5Ni钢被广泛应用于化工和石油化工等领域-45℃～-80℃低温压力容器用钢，如化工企业的乙烯装置，城市煤加压气化中的低温甲醇洗装置等，还可满足LPG(液化石油气)贮藏和输送的需要。作为低温钢，很重要的一个技术指标就是低温冲击韧性，合金元素Ni加入钢中，固溶于铁素体，使基体的低温韧性得到显著的改善，但Ni是一种较贵重元素，约280000元/吨，增加成本的同时，含Ni钢的铸坯在加热时容易形成难以去除的致密氧化铁皮，给加热轧制工序带来困难。因此探索降低低温钢生产成本而又保证良好的低温韧性的生产工艺将为低温容器用1.5Ni钢的发展起重要作用。

经国内、国际联机检索，专利号JP2000001735该专利阐述了一种具有渗氮能力且高温强度和低温韧性良好的低合金钢，通过增加Ni含量和控制再结晶晶粒的大小提高高温下的强度和低温冲击韧性，并且淬透性得到增强，适宜制造大尺寸工件。专利号JP2002129280 JP09302445A该专利阐述了一种压力容器用含Ni钢板的生产方法，可实现低温焊接，满足各种低温压力容器用钢标准中的关于强度的要求。它采用低碳成分设计，Ni含量涵盖1.5％至9.5％，并含有0.02～0.08％Mo，钢板经过淬回火处理。为了得到晶粒细化的组织，在750～850℃进行累计变形率大于50％的轧制，轧后以大于2℃/s的冷速冷却至400℃以上，或者冷却至400℃以下，再在Ac1温度或以下进行回火。专利号US4137104A阐述了一种用于制造北极地区管道用高强度、良好低温韧性钢板的制造方法，其中Ni含量为0.8～2.0％Ni，并通过添加0.0005～0.0040％Ca对夹杂物进行改性处理，其发明目的在于提供一种廉价的低温钢，用于制造大尺寸口径的管线钢，以替代3.5Ni钢。专利号JP54071714A阐述了一种高强度、高止裂韧性钢的生产方法。其中包括0.03～0.18％C，0.05～0.60％Si和0.6～2.0％Mn基本元素，可加元素包括一种或一种以上的：Nb≤0.15％，V≤0.15％，Cu≤0.7％，Cr≤0.7％，Mo≤0.3％，Ni≤2.0％和Al≤0.1％。专利号JP60103118A专利阐述了一种价廉但低温韧性优良的条钢制造方法。其添加了Mo这种较贵重合金元素，成分体系与本专利有所区别，具体成分对比如表1所示。它的轧制工艺为：在850℃以下进行轧制量大于60％的变形，880℃以下完成终轧，轧后空冷至室温或者进一步在500℃～700℃之间进行回火。专利号CN99109124.8阐述了一种超细组织微合金钢控制轧制方法，主要工艺流程如下：首先，钢坯加热至1150℃～1220℃使微合金元素充分溶解，钢坯出炉后在900℃～1150℃温度范围内，实施两道次控轧，每一道次的变形量在20～40％之间，然后在800℃～840℃温度范围内对钢坯实施连续三道次应变诱导轧制，每道次的变形量为30～50％，各道次的间隔时间小于10秒，在完成上述应变诱导轧制以后，以≥10℃/s的冷却速度对钢板实施加速冷却。专利号CN98812439.阐述了一种含有少于9％Ni含量具有优异低温韧性的高强度钢的生产工艺。轧制工艺是：在奥氏体可发生再结晶的温度范围，采用一个或多个道次；在低于奥氏体再结晶温度但高于Ar₃转变点的温度范围，采用一个或多个道次。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低温韧性1.5Ni钢及其制造方法，以弥补现有技术的不足，提高高低温韧性的优异性能。本发明采用奥氏体再结晶区和未再结晶区轧制，并在两相区进行了变形量小的轧制，得到一种贝氏体型针状铁素体组织。与以往上述已经申请的专利相比，本专利的合金配方相对简单，只添加含量不超过0.10％的合金元素，降低了生产制造成本且增加了生产的可制造性；采用低碳成分设计，可保证良好的焊接性能；利用了Nb在控轧中的作用，有效的细化晶粒，提高了产品的综合性能，而且可采取灵活多变的轧制工艺，提高生产效率、减小轧机负荷。