[发明专利]一种调质低温用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温用钢，特别是涉及到在一种低C-高Mn-超低Als-中N-少量(Cu+Ni+Mo)合金化-超微(Ti+B)处理的低合金钢成分体系中获得屈服强度≥490MPa、抗拉强度≥610MPa、-50℃的Charpy横向冲击功(单个值)≥100J、可大线能量焊接的调质低温用钢，主要用于低温储罐、低温压力钢管、冰海区域海洋平台的制造用材。

背景技术

对于采用与本发明相关的现有技术制造-50℃的低温横向冲击韧性(单个值)≥100J的调质高强度厚钢板时，一般要在钢中添加一定量的贵重合金元素Ni，以确保母材钢板具有优异的低温韧性，除带来制造成本高企外，大线能量焊接时，焊接热影响区(HAZ)低温韧性发生较严重的劣化，热影响区(HAZ)的低温韧性难以达到低温用钢的要求【EP0288054A2、US Patent 4851052、EP 0839921A1、EP0168038】；日本钢铁公司在上世纪80年代采用直接淬火加回火工艺工艺(即DQT)生产高强度、高韧性钢板，取得一定的成效【Japanese Laid-Open Patent PublicationNo.153730/1983、Japanese Laid-Open Patent Publication No.77527/1983、Japanese Post-Exam Patent Publication No.3011/1983】，主要技术方案为在Ar3以上，从回复/再结晶组织中进行直接淬火+回火热处理，但是钢板的低温韧性较差，表现为钢板低温抗裂性不足，不能满足低温用钢的要求；大量专利文献只是说明如何实现母材钢板的低温韧性，对于如何在焊接条件下，获得优良的热影响区(HAZ)低温韧性说明得较少，尤其采用大线能量焊接时如何保证热影响区(HAZ)的低温韧性少之又少【昭63-93845、昭63-79921、昭60-258410、特平开4-285119、特平开4-308035、平3-264614、平2-250917、平4-143246、US Patent4855106、US Patent5183198、US Patent4137104】。

众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、船舶制造、桥梁结构、锅炉压力容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性及焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的化学成分与显微组织状态。随着科技不断地向前发展，人们对钢的强韧性、焊接性提出更高的要求，即在维持较低制造成本的同时大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量而节约成本，减轻钢构件自身重量、稳定性和安全性。目前世界范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，通过合金组合设计、革新控轧/TMCP(包括DQ)技术及热处理工艺获得更好的显微组织匹配，从而使钢板得到更高的强度韧性匹配、更优良的焊接性；本发明钢板正是采用上述技术，低成本地开发出综合力学性能优异的低温用钢板。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种调质高强度低温用钢。

调质高强度低温用钢板是厚板产品中难度最大的品种之一，其原因是该类钢板不仅要求具有高强度、极高的低温韧性、优良的焊接工艺性且可大限能量焊接，而且还要具有优良的抗焊接再热裂纹性能及冷热加工性能；因此，本发明在关键技术路线和成分工艺设计上，综合了影响调质钢板显微组织与强度、低温韧性、抗焊接再热裂纹敏感性及大线能量焊接性之间的相互关系，成功地解决了调质高强钢的强度、低温韧性与大限能量焊接性之间的矛盾，稳定批量低成本的生产出可大限能量焊接的调质低温用钢板，特别适宜于用做制造低温储罐、低温压力钢管、冰海区域海洋平台等。

为解决上述技术问题，本发明的调质低温用钢的化学成分(wt％)为C：0.040％～0.080％，Si≤0.15％，Mn：1.20％～1.60％，P≤0.015％，S≤0.003％，Als≤0.010％，Cu：0.05％～0.35％，Ni：0.10～0.40％，Mo：0.10％～0.30％，Ti：0.007％～0.012％，V：0.020％～0.050％，N：0.0055％～0.0085％，B：0.0008％～0.0020％，Ca：0.001％～0.004％；

且上述元素含量满足如下关系：

15≤Mn/C≤30；

Ni当量≥0.25％；