[发明专利]一种节镍型-100℃低温钢及其制造方法

说明书

本发明涉及一种节镍型‑100℃低温钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.09％～0.13％，Si：0.20％～0.30％，Mn：0.30％～0.80％，Ni：2.8％～3.2％，Mo：0.10％～0.30％，Nb：0.02％～0.06％，Ti：0.02％～0.06％，S≤0.005％，P≤0.008％，余量为Fe和杂质。本发明减少了Ni元素的加入，降低了生产的成本；辅以少量的Mo、Nb、Ti,提高钢的淬透性，细化晶粒。采用转炉+LF+VD精炼，保证了对钢成分和钢中气体含量的精确控制；连铸过程全程保护浇注和板坯缓冷，保证了铸坯的内部质量；控制轧制可以充分发挥微合金元素的作用，保证了初始组织的细化；热处理采用离线正火后空冷+回火后空冷的方式，获得良好的综合机械性能，‑100℃V型缺口冲击功＞150J。满足用户的最新需求。

技术领域

本发明涉及属于合金钢制造领域，特别涉及一种节镍型-100℃低温钢及其制造方法。

背景技术

3.5Ni钢作为一类重要的镍系低温用钢，最低使用温度-101℃，广泛应用在深冷分离加工、空分、液化气贮藏领域设备的制造，尤其是煤化工项目——CO₂吸收塔、H₂S吸收塔、H₂S浓缩塔、甲醇洗涤塔等低温设备大量采用该类材料制造。如大庆石化总厂48万吨/年乙烯改扩建工程的裂解分离装置、中国石化集团南化公司化工机械厂为南化大化肥生产的30万吨/年合成氨甲醇洗涤塔，为山西化肥厂设计的甲醇捕雾器、吉化集团公司机械有限责任公司制造的30万吨/年合成氨设备中的CO₂吸收塔等关键设备全都要用到3.5Ni钢板。

由于3.5Ni钢中的强化元素较少，且需要检验-100℃的KV₂冲击性能，为了保证强韧性综合性能，3.5Ni钢普遍采用淬火+回火工艺生产，部分采用正火+回火生产工艺，其正火后也是采用水冷加速冷却。出于使用性能考虑，用户提出急需正火空冷+回火空冷状态的3.5Ni钢。

关于-100℃低温钢的专利，如CN201510506114.8一种高韧性3.5Ni钢板的制备方法；CN201310247915.8一种低温压力容器用钢板及其生产方法；CN201810890978.8一种铸坯生产大厚度08Ni3DR低温容器钢的方法；N201310190291.0一种低温容器用08Ni3DR钢厚板的制造方法。以上专利中的Ni含量均在3.3％以上，热处理多采用淬火+回火，部分采用正火+回火工艺，其正火后也是水冷加速冷却，并不是完全的正火处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种节镍型-100℃低温钢及其制造方法，提高钢的淬透性，细化晶粒，具有良好的综合机械性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种节镍型-100℃低温钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.09％～0.13％，Si：0.20％～0.30％，Mn：0.30％～0.80％，Ni：2.8％～3.2％，Mo：0.10％～0.30％，Nb：0.02％～0.06％，Ti：0.02％～0.06％，S≤0.005％，P≤0.008％，余量为Fe和杂质。

一种节镍型-100℃低温钢性能指标：屈服强度≥355MPa，抗拉强度490～640MPa，延伸率≥22％，-100℃V型冲击功≥150J，侧膨胀≥1.0mm。

化学元素作用为：

碳：碳是提高钢强度最有效的化学元素，尤其是对于正火钢，要求有一定的碳含量，但是，碳会大幅降低钢的韧性，破坏钢的焊接性能，综合考察，碳含量控制在0.09～0.13％；

硅：硅可以提高钢的强度，但对钢的韧性不利，将其含量控制在0.20～0.30％；

锰：锰能提高钢的强度和韧性，但是锰含量过高时，会促进晶粒长大，产生回火脆性，锰含量应控制在0.30～0.80％；