[发明专利]一种在线淬火生产高韧性5Ni钢中厚板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温钢及其制造方法，具体的说是一种在线淬火生产高韧性5Ni钢中厚板的方法。

背景技术

乙烯是一种重要的化工原料，广泛应用于工业和生活领域。随着我国经济的高速发展，中国市场已经成为世界上最大的乙烯需求区。预计“十三五”间中国乙烯年需求增长率有望保持10％以上，而我国乙烯的产能增速预计在5-6％之间，供需有巨大缺口，需要从国外大量进口。为了方便乙烯储运，将其液化后通过专门的LEG船和LEG储罐进行运输和储存。乙烯的液化温度为-104℃，这就要求LEG储罐用的钢材具有良好的低温韧性。Ni系低温钢是国际上通用的低温用钢，广泛地用于-40～-196℃的低温设备及容器中，其中5Ni钢的服役温度在-100～-130℃范围内，用于LEG储罐的结构材料。随着LEG使用量增加，对5Ni钢的需求量也不断增加。

根据申请人检索，中国专利CN102330031A和CN104388838A分别公开的“一种高韧性-130℃低温钢及其制造方法”和“超低温压力容器用5Ni钢板及其生产方法”，低温冲击试验温度分别为-130℃和-125℃，采用两次淬火+回火热处理工艺。中国专利CN103509999A公开了“一种低温储罐用高镍钢的制造方法”采用离线淬火+回火热处理工艺，得到在-120℃韧性优异的5Ni钢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

⑴如何通过控制轧制工艺来细化原奥氏体晶粒尺寸，如何控轧后在线淬火来减少离线淬火的过程，达到在确保高强度和优良低温韧性的前提下，通过缩短生产工艺流程来降低成本的目的；

⑵如何使高韧性5Ni钢的组织为回火马氏体加少量(3％左右)逆转奥氏体的混合组织，马氏体基体上弥散分布着细小渗碳体，得到理想的强韧性匹配。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种在线淬火生产高韧性5Ni钢中厚板的方法，包括以下步骤：

㈠炼钢：按重量百分比计其成分为：C：0.03-0.08％，Si：0.1-0.2％，Mn：0.6-1.0％，S≤0.002％，P≤0.006％，Ni：4.7-5.3％，Alt：0.02-0.05％，余量为Fe和杂质，采用真空度＜60Pa的真空炉炼钢并合金化；

㈡开坯：将铸锭送入加热炉中，加热温度为1150-1200℃，待温度均匀后出炉开坯成一定厚度锻坯，开坯后坯料厚度≥5倍成品厚度；

㈢热轧：采用奥氏体再结晶区和非再结晶区两阶段控制轧制，锻坯加热温度为1150-1200℃，粗轧温度为1050-1120℃，粗轧道次压下量12-30％；精轧开轧温度830-880℃，道次压下量≥15％，累计压下率≥50％(这两个压下率指标跟坯料宽度、轧机轧制力和扭矩等有关，如果板坯较宽，则道次压下量可能越小，但必须保证最小压下量；如果轧机能力强，可以减少道次，增加单道次压下量，因此这个指标变化区间比较大，只能提最低要求。)；

㈣控冷：轧制完后待温10-20s以使轧件温度均匀化，然后再采用超快冷以20-50℃/s的冷速将钢板淬火至200℃以下，入水温度高于A3温度；

㈤热处理：将在线淬火钢板直接加热到590-620℃回火，保温时间40-100min回火，出炉后水冷或空冷至室温，得到回火马氏体加少量(1％-5％)逆转奥氏体的混合组织，马氏体基体上弥散分布着细小渗碳体。

本发明通过将Ni的含量控制为4.7-5.3％，配合本发明的控轧、控冷及热处理，可以细化组织，并得到得到回火马氏体加少量(1％-5％)逆转奥氏体的混合组织，马氏体基体上弥散分布着细小渗碳体，显著提高了提高钢的低温韧性和强度，钢板的屈服强度R_eH≥520MPa，抗拉强度R_m≥600MPa，延伸率A≥23％，-130℃低温冲击功KV₂≥150J，使本发明适用于制造大型LEG储罐。另外，本发明通过将Ni的含量控制为4.7-5.3％，配合其它化学成分及本发明的控轧、控冷及热处理，可通过能扩大γ相区，稳定奥氏体，降低相变温度并细化基体组织；Ni元素能使基体的螺型位错不易分解，利于位错交叉滑移的发生，提高了钢的塑变性能，获提了意想不到的技术效果。最后，本发明采用控轧后在线淬火来减少离线淬火的过程，在确保高强度和优良低温韧性的前提下，通过缩短生产工艺流程来降低成本，但产品的性能却超过了现有技术。

本发明其它化学成分含量限定所起的作用具体为：