[发明专利]石油容器支架用钢及其生产方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种石油容器支架用钢及其生产方法，属于冶金技术领域。

背景技术：

石油容器支架承载着石油容器本身及容器内部液体等较大的重量，在运输及石油装卸过程中，还要承受较大的冲击力，所以，石油容器支架用钢要求具有较高的强度和良好的塑性，依据使用地区的环境温度及空气湿度等条件，还要求石油容器支架用钢具有较高的低温韧性，并且具有良好的耐大气腐蚀性能，以提高其服役期间的安全性能。过去石油容器支架用钢多使用Q345系列的钢种，该系列的钢种强度偏低，韧性特别是低温韧性较差，耐大气腐蚀性能也不能满足使用要求，安全服役期限较短，一方面增加了形成安全事故的风险，另一方面服役期短增加了设备的相对投资成本，所以，开发一种高强度、高塑韧性，强度和塑韧性具有良好匹配的石油容器支架用钢具有重要的意义。

检索发现，本发明之前，中国专利“201110359475.6”公开了一种超高强度海洋工程结构用钢板及其生产方法。与本发明相比，除钢中的主要元素C、Mn、P等的含量不同外，该专利在钢中还加入了Nb、V、Ti等元素对钢进行强化，并加入了一定量的Mo和B元素，钢的生产成本很高，与本发明的成分体系相差很大；另外，该钢轧制后还需要进行淬火+回火热处理，工艺复杂，生产周期较长，大大地增加了生产难度。

另外，中国专利“201110337797.0”公开了一种电力塔架用钢及其生产方法。与本发明相比，钢中的主要元素C、Mn、P等的含量均较低，并且钢中不含本发明有意添加的Cu、Cr、Ni等元素，该专利为了强化钢的基体，在钢中加入了V、Ti等元素，钢的成分体系与本发明相差也较大。与本发明相比，该专利在轧制过程中，生产节奏较慢，为了保证轧制温度，在粗轧和精轧之间必须使用保温罩，生产工艺复杂，产品温度误差较大，不如本发明使用热连轧机，生产节奏快，生产效率高，产品温度可以控制在一个较窄的范围内，提高了产品性能的均匀稳定性，本发明的精轧结束温度控制在850℃～880℃，卷取温度控制在580℃～620℃。另外，该专利为了强化钢的基体，加入了V、Ti等元素，致使钢的强度偏高，其屈服强度大于560Mpa，导致钢的韧性特别是低温韧性较差，该专利的韧性指标说明书中未列出，而本发明具有良好的低温韧性，使用地区广泛。

发明内容：

本发明的目的是为了克服现有石油容器支架用钢强度和塑性不能良好匹配、韧性特别是低温韧性较差的技术缺陷，本发明通过对钢中C、Mn、P等元素进行合理设计，适量添加Cr、Ni、Cu等元素，制造出强度和韧性有较好匹配的，具有良好低温韧性，适合寒冷地区使用的石油容器支架用钢。本发明的另外一个目的是提供这种石油容器支架用钢的生产方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

石油容器支架用钢，包括碳、硅、锰、磷、硫、铜、铬、镍、铝、铁，各种组分的质量百分含量为：碳0.14～0.16%、硅≤0.03%、锰1.8～2.0%、磷0.03～0.07%、硫≤0.01%、铜0.3～0.6%、铬0.7～0.8%、镍0.20～0.40%、铝0.045～0.065%、余量为铁和不可避免的杂质。

上述的石油容器支架用钢的生产方法，该方法包括：将原料依次进行铁水预脱硫，转炉顶底复合吹炼，底吹Ar搅拌，所述的底吹Ar搅拌时间不少于5分钟，然后经过RH炉进行成分微调得到上述配比后进行真空循环脱气处理，保证RH纯脱气时间不少于8分钟，再采用全程吹Ar保护浇铸，浇铸成210mm厚的连铸板坯，连铸板坯经加热炉再加热后，在连续热连轧轧机上轧制，轧制过程中，连铸板坯加热温度为1200℃～1250℃；精轧为7道次连轧，精轧结束温度设计为850℃～880℃，精轧阶段压缩比大于80%，轧制后，进行控制冷却，然后进行卷取，卷取温度设计为580℃～620℃，板卷的成品厚度为6～12mm。

有益效果：

经过本发明人多年的研究发现钢材中各元素的含量的作用如下：

碳：提高碳含量，对提高钢的室温强度和中温强度有利，但对钢的塑性、韧性、成型性、可焊性均不利。故碳含量控制不宜过高。

锰：提高钢中锰含量，能扩大γ区，降低γ→α转变温度，扩大轧制范围，使铁素体晶粒的长大机会大大减少，因而促进了晶粒细化，增加钢的强韧性，但锰含量高，会相应增加钢的成本，也会增加碳当量，不利于焊接。