[发明专利]一种不含铜的高强韧超低温环境用高锰钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不含铜的高强韧超低温环境用高锰钢板及其生产方法，属于钢铁生产技术领域。

背景技术

液化天然气（LNG）通常在-163℃的条件下储存运输，LNG储罐用材料通常采用9Ni钢。不过，此种钢材的加工性不高，钢中含有大量贵重的Ni元素，同时9Ni钢生产周期长，能耗高，钢材生产成本居高不下。

超低温环境用高锰钢是在钢中添加了一定量的Mn元素，使钢板在室温下呈现奥氏体组织特征，避免钢板低温转脆现象，高锰钢即使在极低温条件下也可以保持理想的性能，大幅度降低LNG储罐用钢材的生产成本，因此，高锰钢作为LNG储罐用新材料备受瞩目。

专利申请CN101550515A，公开了一种含铜高强韧高锰钢及其制造方法，其化学成分为C：0.3～1.0%，Si：0.04～0.8%，Mn：15～25%，Al：0.002～0.8%，Cu：0.10～1.5%，余量为Fe和不可避免的杂质。在钢的成分设计上加入了Cu元素，而钢中Cu元素的熔点低，易形成低熔点相，增加钢的热加工难度，此外Cu的存在，易使铸坯和钢板表面产生星状裂纹，影响钢的质量和表面外观，钢板表面质量控制存在一定的困难，不利于高锰钢的工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的缺陷，提供一种不含铜的高强韧超低温环境用高锰钢板；本发明还提供了一种不含铜的高强韧超低温环境用高锰钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种不含铜的高强韧超低温环境用高锰钢板，所述钢板化学成分及其质量百分含量为C：0.20～0.90%，Si：0.10～0.60%，Mn：22～28%，P≤0.010%，S≤0.005%，V：0.2～0.8%，Al：0.02～0.07%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢板厚度为11～20mm。

本发明所述钢板屈服强度411～456MPa，抗拉强度821～880MPa，-196℃冲击功均值≥86J。

本发明还提供了一种不含铜的高强韧超低温环境用高锰钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼、加热、轧制工序，所述轧制工序采用两阶段控轧工艺，终轧后钢板以≥10℃/s的冷却速度水淬至室温。

本发明方法所述加热工序以400～500℃/h的升温速度加热至1130℃±10℃后保温，保温时间100～200min。

本发明方法所述轧制工序，第一阶段轧制温度为980～1100℃，单道次压下率为10～16%，累积压下率为40～80%。

本发明方法所述轧制工序，第二阶段轧制温度为890～940℃，单道次压下率为11～16%，累计压下率为40～80%。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、考虑工业化连铸生产难度，取消钢中Cu元素的添加，消除Cu元素对钢的不利影响，提高钢板表面质量；2、采用以V代Cu的成分设计，利用V与C元素、N元素形成碳氮化合物析出物，细化晶粒，提高材料的屈服强度，保证其性能要求；3、本发明生产工艺简单、流程短，无需后续热处理即可获得高强度、高韧性的钢板；4、本发明的钢板中不含贵重的金属Ni元素，生产成本低。

本发明方法所得钢板的力学性能优异，屈服强度411～456MPa，抗拉强度821～880MPa，低温冲击韧性良好，-196℃冲击功均值达到86J以上。

附图说明

图1是本发明实施例1高锰钢板的金相组织图；

图2是本发明实施例2高锰钢板的金相组织图；

图3是本发明实施例3高锰钢板的金相组织图；

图4是本发明实施例4高锰钢板的金相组织图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本钢板的厚度为20mm，其化学成分及质量百分含量为：C：0.20%，Si：0.60%，Mn：22%，P：0.006%，S：0.005%，V：0.8%，Al：0.07%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本钢板的生产方法包括冶炼、加热和轧制工序，各工序工艺如下所述：

（1）冶炼工序：采用真空电磁感应炉熔炼，并浇铸成厚度为150mm的钢锭，浇铸规格为150*150*260mm。

（2）加热工序：将钢锭以400℃/h的升温速度加热至1140℃后保温时间100min。