專利名稱：抗高回火參數pwht脆化的低溫用特厚鋼板及制造方法
技術領域：
本發明涉及低溫用鋼板及其制造方法，特別涉及抗高回火參數PWHT脆化的低溫用特厚鋼板及其制造方法，該抗高回火參數焊后熱處理(PWHT)脆化、可大線能量焊接且抗HIC及SCC的低溫用50公斤級特厚鋼板(彡50mm)，主要用于LPG低溫儲罐、船用低溫儲罐、冰海區域海洋平臺的制造用材。
背景技術：
眾所周知，低碳(高強度)低合金鋼是最重要工程結構材料之一，廣泛應用于石油天然氣管線、海洋平臺、船舶制造、橋梁結構、鍋爐壓力容器、建筑結構、汽車工業、鐵路運輸及機械制造之中。低碳(高強度)低合金鋼性能取決于其化學成分、制造過程的工藝制度，其中強度、韌性和焊接性是低碳(高強度)低合金鋼最重要的性能，它最終決定于成品鋼材 的顯微組織狀態。隨著科技不斷地向前發展，人們對鋼的強韌性、焊接性及抗加工劣化性提出了更高的要求，即在維持較低制造成本的同時大幅度地提高鋼板的綜合機械性能和使用性能，以減少鋼材的用量而節約成本，減輕鋼構件自身重量、穩定性和安全性。目前世界范圍內掀起了發展新一代高性能鋼鐵材料的研究高潮，通過合金組合設計、革新控軋/TMCP技術及熱處理工藝獲得更好的顯微組織匹配，從而使鋼板得到更高的強度韌性匹配、抗HIC及SCC性能、更優良的焊接性。現有技術制造_80°C的低溫橫向沖擊韌性(單個值)3 80J的厚鋼板時，一般要在鋼中添加一定量的貴重合金元素Ni，以確保母材鋼板具有優異的低溫韌性；但是采用大線能量焊接時，焊接熱影響區(HAZ)低溫韌性發生比較嚴重的劣化，熱影響區(HAZ)的低溫韌脆轉變溫度一般比較難以達到_80°C。如歐洲專利EP 0288054A2、EP 0839921A1、美國專利US Patent4851052。大量專利文獻只是說明如何實現母材鋼板的低溫韌性，對于如何在焊接條件下，獲得優良的熱影響區(HAZ)低溫韌性說明得較少，尤其采用大線能量焊接時如何保證熱影響區(HAZ)的低溫韌性少之又少。例如日本專利昭63-93845、昭63-79921、昭60-258410、特平開 4-285119、特平開 4-308035、平 3-264614、平 2-250917、平 4-143246、以及美國專利 US Patent4855106、US Patent5183198、US Patent4137104。中國專利申請號200810035029. 8公開了 “一種低溫用鋼及其制造方法”，其雖然成功地解決上述問題，但是該發明鋼板沒有涉及焊后熱處理對鋼板性能劣化規律的研究，鋼板抗高回火參數PWHT脆化能力較差，在經過TP ^ 18. 5 X IO3模擬焊后熱處理條件下，鋼板-80°C低溫沖擊功單值全部低于80J，不能滿足大型低溫儲罐制作要求(大型低溫儲罐在焊接制作完畢后，均需要整體熱處理，消除焊接接頭殘余應力、穩定與軟化焊接接頭的顯微組織，提高儲罐在服役過程中的安全可靠性)。
發明內容
本發明的目的在于提供一種抗高回火參數PWHT脆化的低溫用特厚鋼板及制造方法，鋼板的技術指標為在回火參數TP彡18. 5X103(TP = T(20+lgt);其中TP為回火參數，T焊后熱處理溫度、溫度單位為K，t為焊后熱處理時間、時間單位為小時)焊后熱處理條件下，鋼板屈服強度彡300MPa、抗拉強度彡500MPa、-80°C低溫沖擊功單值Akv彡80J、Z向性能彡35%，并可以可大線能量焊接且抗HIC及SCC的低溫用特厚鋼板。為達到上述目的，本發明的技術方案是抗高回火參數PWHT脆化的低溫用特厚鋼板，其成分重量百分比為C :0· 030% O. 070%Si:彡 O. 15%Mn :1. 30% I. 60% P O. 013%S O. 0025%Als :0· 040% O. 070%Cu :0· 10% O. 40%Ni :0· 25 O. 65%Cr :0· 10% O. 30%Mo :0· 05% O. 25%Ti :0· 007% O. 013%Nb :0· 010% O. 030%V :0· 020% O. 050%K O. 0045%Ca :0· 001% O. 004%其余為鐵和不可避免的夾雜；且上述元素含量必須同時滿足如下關系25 ( (Mn當量)/C ( 45，以保證鋼板晶粒均勻細小且在_80°C下夏比沖擊試樣斷口纖維率至少高于50% ;且鋼中珠光體晶團尺寸均勻細小，改善鋼板抗高回火參數PWHT脆化；其中 Mn 當量=(% Mn) +0. 73(% Ni)+。· 28(% Cu)-O. 37(% Cr)-O. 53(% Mo)-O. 82(%Si)；Ni當量彡0.45%，降低低溫下鐵素體位錯1/2 < 111 > (110)運動的P-N力，以確保-80°C下鐵素體1/2 < 111 > (110)位錯具有較高的可動性，改善鋼板超低溫韌性；根據試驗研究研究與量子力學第一原理分析，舍去高次冪項簡化得出Ni當量=(%Ni)+。· 16(% Cu) +0. 29(% Mn)-O. 22(% Mo)-O. 21 (% Cr)-I. 1(% Si)；Mo當量彡O. 35%，確保鋼板在高回火參數PWHT條件下軟化度低于3%，其中軟化度=高回火參數PWHT前后抗拉強度變化/高回火參數PWHT前抗拉強度，Mo當量=Mo+0. 43 (% Cr) +2. 32 (% Nb) +2. 67V(% )+0. 36(% Si)；Ti/N 在 I. 5 3· 5 之間及 Als ^ 10[(% Ntotal) -O. 292 (% Ti)]，以保證鋼板可承受大線能量焊接，HAZ低溫韌性優良；Ni/Cu彡I. O,防止Cu脆，改善母材鋼板低溫沖擊韌性；Ca/S在I. O 3. O之間，且Ca) X (% S)°_28彡I. OX 10_3，鋼中夾雜物含量少且均勻細小地彌散在鋼中。本發明鋼板的組織是超細均勻的等軸鐵素體+少量彌散分布的細小珠光體晶團。
抗高回火參數PWHT脆化的低溫鋼板在低溫鋼品種中難度制造最大，其原因是該類鋼板不僅要求母材具有極高的超低溫韌性、優良的焊接性、抗HIC及SCC性能，而且還要求在經過高回火參數PWHT后，鋼板仍然具有上述性能的同時，鋼板還具有優良的抗焊接再熱裂紋性能及可經受大線能量焊接性能。因此，本發明在關鍵技術路線和成分工藝設計上，綜合了影響鋼板超低溫韌性、抗HIC/SCC、抗焊接再熱裂紋敏感性、可大線能量焊接性及抗高回火參數PWHT脆化的因素，創造性地采用了超低C-超低Si-高Mn-低N-微(Nb+V)合金化-超微Ti處理低合金鋼的成分體系作為基礎，適當提高鋼中酸溶Als含量并控制其范圍、Ni當量> O. 45%,Mo 當量彡 O. 35 %、Ni/Cu 彡 I. 0、25 ( (Mn 當量)/C 彡 45、Ti/N 在 I. 5 3. 5 之間且Als 彡 10[( % Ntotal) -O. 292 ( % Ti)]、Ca 處理且 Ca/S 比控制在 I. O 3. O 之間及(%Ca) X (% S)0-28 ( I. OX 10_3，優化控軋及后續兩次正火工藝，鋼板獲得極高的超低溫韌性、優良的抗HIC/SCC及焊接性、可承受大線能量焊接，更為重要的是鋼板具有優異的抗高回 火參數PWHT脆化特性，特別適宜于用做制造大型LPG低溫儲罐、船用低溫儲罐及冰海區域海洋平臺，并且能夠實現低成本穩定批量工業化生產。本發明鋼板為50公斤級正火交貨態鋼板，鋼板的顯微組織為鐵素體+少量珠光體；為了確保母材鋼板超低溫韌性，鋼板顯微組織必須均勻細小，珠光體作為第二相均勻彌散地分布在鐵素體相中；為確保母材鋼板具有優良的抗HIC/SSC特性，鋼板顯微組織中不允許存在帶狀珠光體及條帶狀硫化物；為確保鋼板具有優良的焊接性且鋼板可承受大熱輸入焊接，鋼板必須低碳含量(<0· 08% )和低碳當量(IIW < O. 45%，其中IIW =C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5。鋼板具有上述特性可以滿足低溫用鋼的基本性能，但是無法承受在高回火參數PWHT條件下鋼板性能急劇劣化，這種劣化表現為鋼板強度大幅度降低、低溫沖擊功急劇下降，且隨著回火參數的增加，鋼板性能單調地劣化。為確保鋼板高回火參數PWHT條件下低溫鋼板性能，鋼板顯微組織設計完全不同于普通低溫鋼板。經過大量研究分析表明，影響高回火參數PWHT低溫鋼板性能劣化的成因是鋼中珠光體含量、珠光體晶團尺寸及其分布；隨著鋼中珠光體含量增多、珠光體晶團尺寸增大及分布不均勻度增加，高回火參數PWHT低溫鋼板性能劣化加重；通過對低溫鋼板在高回火參數PWHT條件下顯微組織演化過程觀察分析發現，隨著珠光體晶團三叉晶界處碳化物聚集長大，鋼板低溫韌性急劇劣化；且珠光體晶團尺寸越大，珠光體晶團三叉晶界處碳化物聚集長大速度越快、碳化物越粗大，低溫鋼板韌性劣化越嚴重；通過觀察研究還發現，當珠光體分布不均勻，尤其出現帶狀分布時，低溫鋼板不僅抗HIC/SCC特性劣化，而且抗高回火參數PWHT脆化能力極度劣化，即在珠光體聚集區，珠光體晶團三叉晶界處碳化物長大速度更快、尺寸更粗大、數量眾多且呈聚集態分布，在張應力的作用下，這些三叉晶界處碳化物成為裂紋的形核點，且隨著珠光體晶團尺寸增大，三叉晶界處碳化物尺寸就越大，形核的微裂紋尺寸也就越大、數量越多，導致鋼板低溫韌性極度劣化。因此，為改善高回火參數PWHT條件下低溫鋼板的低溫韌性及強韌性匹配，抗高回火參數PWHT低溫鋼板的顯微組織應為具有珠光體含量少、珠光體晶團尺寸細小且分布均勻，不允許出現帶狀珠光體，且鋼板整體顯微組織均勻細小。要達到上述目的，本發明鋼板的成分設計如下眾所周知，碳對鋼板低溫沖擊韌性、高回火參數PWHT脆化及焊接性影響很大，從改善鋼板的低溫沖擊韌性、抗高回火參數PWHT脆化及焊接性角度，希望鋼中C含量比較低為宜；但從鋼板的強度，更重要的從熱軋過程和正火過程的顯微組織控制角度，C含量不宜過低，過低C含量導致奧氏體晶界遷移率高，這給熱軋和正火的均勻細化組織帶來較大問題，易形成混晶組織，同時過低C含量還造成晶界結合力降低，導致鋼板低溫沖擊韌性低下、焊接熱影響區低溫沖擊韌性劣化；綜合以上的因素，C的含量控制在O. 03% O. 07%之間。Si促進鋼水脫氧并能夠提高鋼板強度，但是采用Al脫氧的鋼水，Si的脫氧作用不大，Si雖然能夠提高鋼板的強度，但是Si嚴重損害鋼板的低溫韌性、抗高回火參數PWHT脆化及焊接性，尤其在大線能量焊接條件下，Si不僅促進M-A島形成，而且形成的M-A島尺寸大、分布不均勻，嚴重損害焊接熱影響區(HAZ)的低溫韌性和抗疲勞性能，因此鋼中的Si含 量應盡可能控制得低，考慮到煉鋼過程的經濟性和可操作性，Si含量控制在< O. 15%。Mn作為合金元素在鋼板中除提高強度和改善韌性外，還具有擴大奧氏體相區，降低Ac1、Ac3、Ar1'Ar3點溫度，細化鐵素體晶粒與珠光體片間距、均勻化珠光體分布、細化珠光體晶團尺寸及減少珠光體析出量(Mn降低C在奧氏體中的活度系數)而改善抗高回火參數PWHT脆化之作用；加入過多Mn會增加鋼板內部偏析程度，降低鋼板力學性能的均勻性和低溫韌性；并且提高鋼板的淬硬性，影響鋼板大線能量焊接性。而小線能量焊接時，焊接熱影響區易形成脆硬組織如馬氏體、上貝氏體；在超低碳設計條件下，Mn含量上限可以適當上移，Mn含量控制在I. 30%~ I. 60%之間。P作為鋼中有害夾雜對鋼板的低溫沖擊韌性、抗高回火參數PWHT脆化和焊接性具有巨大的損害作用；理論上要求越低越好，但考慮到煉鋼條件、煉鋼成本和煉鋼廠的物流順暢，要求P含量控制在< 0.013%。S作為鋼中有害夾雜對鋼板的低溫韌性(尤其橫向低溫韌性)、抗高回火參數PWHT脆化損害作用很大；此外，S在鋼中與Mn結合，形成MnS夾雜物，在熱軋過程中，MnS的可塑性使MnS沿軋向延伸，形成沿軋向MnS夾雜物帶，嚴重損害鋼板的橫向低溫沖擊韌性、Z向性能、抗高回火參數PWHT脆化和焊接性，同時S還是熱軋過程中產生熱脆性的主要元素；理論上要求越低越好，但考慮到煉鋼條件、煉鋼成本和煉鋼廠的物流順暢原則，要求S含量控制在< O. 0025% ο作為奧氏體穩定化元素，加入少量的Cu可以同時提高鋼板強度和低酸度環境下抗HIC/SSC性，改善低溫韌性而不損害其抗高回火參數PWHT脆化與焊接性；但加入過多的CuO O. 45% )時，在熱軋和正火處理過程中，將發生細小彌散的ε -Cu沉淀(Cu在鐵素體中固溶度約O. 45%左右)，損害鋼板的低溫韌性，同時還可能造成銅脆；但如果加入Cu含量過少(< 0.05% )，對提高強度、韌性及低酸度下抗HIC/SSC無效，因此Cu含量控制在O. 10% O. 40%之間。作為鐵素體穩定化元素，加入少量的Cr (彡O. 30% )可以在不損害鋼板的低溫韌性和焊接性的條件下，提高其母材強度與高回火參數PWHT后的強度，改善低溫鋼板抗高回火參數PWHT后的強韌性、強塑性匹配；可采用Cr替代部分C，降低鋼板的C含量，在不降低強度條件下，改善鋼板的低溫韌性、抗高回火參數PWHT脆化和焊接性；因此對于抗高回火參數低溫用鋼，Cr合金化不可缺。但如果加入Cr含量過少(< O. 100% ),上述效果較小，添加過多(> O. 30% )，劣化低溫用鋼的沖擊韌性與焊接性，因此Cr含量控制在O. 10% O. 30%之間。Ni是鋼板獲得優良超低溫韌性、抗高回火參數PWHT脆化不可缺少的合金元素；同時鋼中加Ni還可以降低銅脆發生，減輕熱軋過程的開裂。因此從理論上講，鋼中Ni含量在一定范圍內越高越好，但是Ni是一種很貴的合金元素，從低成本批量生產角度，適宜的加入量為O. 25% O. 65%，遠低于傳統的抗高回火參數PWHT脆化低溫用鋼的Ni含量，且適宜的Ni含量有助于提高鋼板抗應力腐蝕與再熱裂紋能力。Mo作為抗高回火參數PWHT脆化與軟化、提高超低碳正火鋼板強度的不可缺少的合金元素，在鋼中適量添加Mo可以進一步降低C含量、降低鋼中珠光體含量，改善鋼板低溫韌性與焊接性的同時，均勻細小珠光體晶團尺寸而進一步改善低溫鋼板抗高回火參數PWHT脆化，但是如過量添加(> O. 25% )，損害鋼板的焊接性，尤其大熱輸入條件下的焊接性；因此Mo適宜添加量為O. 05 % O. 25 %。 N的控制范圍與Ti的控制范圍相對應，對于大線能量焊接鋼板，Ti/N在2. O 4. O之間最佳。N含量過低，生成TiN粒子數量少、尺寸大，不能起到改善鋼的焊接性的作用，反而對焊接性有害；但是N含量過高時，鋼中自由[N]增加，尤其大線能量焊接條件下熱影響區(HAZ)自由[N]含量急劇增加，嚴重損害HAZ低溫韌性，惡化鋼的焊接性。因此N含量控制在< O. 0045% ο鋼中加入微量的Ti目的是與鋼中N結合，生成穩定性很高的TiN粒子，細化母材鋼板顯微組織與珠光體晶團尺寸，改善低溫用鋼的沖擊韌性與抗高回火參數PWHT脆化；此夕卜，抑制焊接HAZ區奧氏體晶粒長大和改變二次相變產物，改善大線能量焊接HAZ的低溫韌性。鋼中添加的Ti含量要與鋼中的N含量匹配，匹配的原則是TiN不能在液態鋼水中析出而必須在固相中析出；因此TiN的析出溫度必須確保低于1400°C，根據log[Ti][N]=-16192/T+4. 72可以確定Ti的加入量。當加入Ti含量過少(< O. 007% )，形成TiN粒子數量不足，不足以抑制HAZ的奧氏體晶粒長大和改變二次相變產物而改善大線能量焊接HAZ的低溫韌性；加入Ti含量過多(> 0.013% )時，TiN析出溫度超過1400°C，部分TiN顆粒在鋼液凝固過程中析出大尺寸的TiN粒子，這種大尺寸TiN粒子不但不能抑制HAZ的奧氏體晶粒長大，反而成為裂紋萌生的起始點；因此Ti含量的最佳控制范圍為O. 007% O. 013%。鋼板中的Als能夠固定鋼中的自由[N]，降低焊接熱影響區(HAZ)自由[N]，促進鐵素體在焊接冷卻循環中析出(先期析出的AlN可作為鐵素體的形核位置，細化HAZ的顯微組織)，改善大線能量焊接HAZ的低溫沖擊韌性作用；但鋼中加入過量的Als不但會在鋼中形成大量彌散的針狀Al2O3夾雜物，損害鋼板低溫沖擊韌性、抗高回火參數PWHT脆化及焊接性，根據鋼板成分體系分析，最佳Als含量控制在O. 040% O. 070%之間。鋼中添加微量的Nb元素目的是進行控制軋制，細化母材鋼板的顯微組織、珠光體晶團尺寸、均勻化珠光體分布；Nb含量范圍與C含量范圍之間存在最佳匹配區間，在此區間內，Nb發揮最佳控軋、強韌化作用的同時，Nb對鋼板焊接性損害較小；因此，采用超低碳成分設計時，Nb含量范圍可適當提高，以確保低溫用鋼的強度、韌性、抗高回火參數PWTH脆化與軟化；當Nb添加量低于O. 010%時，不能有效發揮超低碳含量鋼板中Nb的上述作用；當Nb添加量超過O. 030%時,大線能量焊接條件下誘發上貝氏體(Bu)形成和Nb (C, N) 二次析出脆化作用，嚴重損害大線能量焊接熱影響區(HAZ)的低溫韌性；因此Nb含量控制在O. 010% O. 030%之間，獲得最佳的控軋效果、均勻細小鐵素體及珠光體晶團的同時，又不損害大線能量焊接HAZ的韌性。對于抗高回火參數PWTH的超低碳低溫用鋼而言，為了保證抗高回火參數PWHT后鋼板的強度，必須在鋼中添加一定數量的V元素，通過V (C，N)細小彌散地析出，提高母材鋼板強度，抑制高回火參數PWHT后軟化而導致的鋼板強度急劇下降，因此V作為抗高回火參數PWHT軟化、提高超低碳正火型低溫鋼板強度不可缺少的合金元素；當V元素添加量過少(< O. 020% )，所起作用不大；當V元素添加量過多(> O. 050% )，損害低溫鋼板的沖擊韌性和焊接性；因此適宜的V含量控制在O. 020% O. 05%之間。對鋼進行Ca處理，一方面可以純凈鋼液，另一方面對鋼中硫化物進行變性處理，使之變成不可變形的、穩定細小的球狀硫化物，抑制S的熱脆性、提高鋼板沖擊韌性和Z向性能、改善鋼板沖擊韌性的各向異性。Ca加入量的多少，取決于鋼中S含量的高低，Ca加入量過低，處理效果不大；Ca加入量過高，形成Ca(0，S)尺寸過大，脆性也增大，可成為斷裂裂 紋起始點，降低鋼的低溫韌性，同時還降低鋼質純凈度、污染鋼液。一般控制Ca含量按ACR=(wt% Ca) [1-1. 24(wt% O)]/I. 25(wt% S)，其中ACR為硫化物夾雜形狀控制指數，取值范圍I. O 3. O之間為宜，因此Ca含量的控制范圍為O. 001% O. 004%。本發明的抗高回火參數PWHT脆化的低溫用特厚鋼板的制造方法，其包括如步驟f)冶煉、鑄造按上述成分冶煉，連鑄成板坯，連鑄輕壓下率控制在3 % 7 %之間，中間包澆注溫度在1530°C 1560°C之間；g)板坯加熱，加熱溫度1050°C 1150°C，板坯出爐后采用高壓水除鱗；h)軋制
第一階段為普通軋制，采用大軋制道次壓下率進行快速連續軋制，軋制道次壓下率> 8%，確保形變金屬發生動態/靜態再結晶，細化奧氏體晶粒；第二階段采用未再結晶控制軋制TMR，控軋開軋溫度彡820°C，軋制道次壓下率彡8%，未再結晶區累計壓下率彡60%，終軋溫度彡800°C，進一步細化軋態鋼板顯微組織，為正火均勻超細化顯微組織奠定基礎；i)軋制后鋼板進行坑緩冷，鋼板緩冷工藝為300°C以上緩冷36小時，隨即鋼板出緩冷坑；j)正火，采用雙正火工藝第一次正火溫度為890 910°C，第一次正火保持時間為20 40min ；第二次正火溫度為870 890°C，第二次正火保持時間為15 35min，鋼板出爐后自然空冷至室溫；600彡第一次正火保持時間X第二次正火保持時間彡700。在上述制造方法中，本發明的鑄造工藝推薦采用連鑄工藝，并采用輕壓下技術，連鑄輕壓下率控制在3% 7%之間，連鑄工藝重點控制中間包澆鑄溫度，中間包澆注溫度在1530°C 1560°C之間，以改善連鑄坯中心偏析與疏松。第一階段為普通軋制，采用大軋制道次壓下率進行快速連續軋制，確保形變金屬發生動態/靜態再結晶，細化奧氏體晶粒。
第二階段采用未再結晶控制軋制TMR，控軋開軋溫度彡820°C，軋制道次壓下率彡8%，未再結晶區累計壓下率彡60%，終軋溫度彡800°C，進一步細化軋態鋼板顯微組織，為正火均勻超細化顯微組織奠定基礎；軋制后鋼板進行坑緩冷，鋼板緩冷工藝為300°C以上緩冷36小時，保證鋼中H原子擴散出鋼板，防止氫致延遲裂紋，改善鋼板HIC與SSC特性；隨即鋼板出緩冷坑。采用雙正火工藝如下第一次正火溫度為890 910°C，第一次正火保持時間為20 40min ;第二次正火溫度為870 890°C，第二次正火保持時間為15 35min，鋼板出爐后自然空冷至室溫；600 <第一次正火保持時間X第二次正火保持時間< 700 ;以確保鋼板顯微組織和珠光體晶團尺寸超均勻細小，珠光體分布均勻，不出現帶狀珠光體；提高鋼板超低溫韌性的同時，抗高回火參數PWHT脆化性能優異。本發明的有益效果
本發明在關鍵技術路線和成分工藝設計上，綜合了影響鋼板超低溫韌性、抗HIC/ SCC及高回火參數PWHT脆化與軟化、抗焊接再熱裂紋敏感性及可大線能量焊接性的因素，創造性地采用了超低C-超低Si-高Mn-低N-微(Nb+V)合金化-超微Ti處理低合金鋼的成分體系作為基礎，適當提高鋼中酸溶Als含量并控制其范圍、Ni當量> O. 45%,Mo 當量彡 O. 35 %、Ni/Cu 彡 I. 0、25 ( (Mn 當量)/C 彡 45、Ti/N 在 I. 5 3. 5 之間且Als 彡 10[( % Ntotal) -O. 292 ( % Ti)]、Ca 處理且 Ca/S 比控制在 I. O 3. O 之間及(%Ca) X (% S)0-28 ( I. OX 10_3，優化控軋及后續兩次正火工藝，鋼板獲得極高的超低溫韌性、優良的抗HIC/SCC及焊接性、可承受大線能量焊接，更為重要的是鋼板具有優異的抗高回火參數PWHT脆化特性，特別適宜于用做制造大型LPG低溫儲罐、船用低溫儲罐及冰海區域海洋平臺，并且能夠實現低成本穩定批量工業化生產。本發明采用低Ni含量生產低溫用鋼，這不僅降低貴重資源消耗，降低制造成本，縮短了制造周期，也降低了生產組織難度(Ni元素含量較高的鋼板，連鑄坯表面質量較差，一般均需要下線進行表面清理，有時還需要進行表面著色滲透檢查即所謂PT檢查)，同時還消除了大量含Ni的廢鋼回收的困難，實現制造過程的綠色環保；并且低Ni含量有助于提高鋼板抗SCC和回火脆化，這是低溫球罐最重要的使用性能之一。
圖I為本發明實施例D的鋼板顯微組織照片。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明做進一步說明。實施例的制造工序為TDS鐵水深度脫硫一轉爐冶煉一LF — RH(喂Si-Ca絲)一連鑄(采用輕壓下工藝)一板坯下線精整一板坯定尺火切一加熱一控制軋制(TMR)—鋼板堆緩冷/坑緩冷一AUT/MUT —鋼板切邊、切頭尾一粗拋丸去鋼板表面氧化皮一兩次正火熱處理(N+N)—取樣與性能驗測一切定尺鋼板一表面質量和外觀尺寸、標識及檢測一出廠。由圖I可見珠光體含量小，珠光體晶團尺寸細小、珠光體分布均勻，尤其不存在帶狀珠光體，保證鋼板具有優良的抗高回火參數PWHT脆化特性。
權利要求
1.抗高回火參數PWHT脆化的低溫用特厚鋼板，其成分重量百分比為C :0. 030% O. 070% Si O. 15%Mn :1. 30% I. 60%P :≤ O. 013%S :≤ O. 0025%Als :0. 040% O. 070%Cu :0. 10% O. 40%Ni :0. 25 O. 65%Cr 0. 10% O. 30%Mo :0. 05% O. 25%Ti 0. 007% O. 013%Nb :0. 010% O. 030%V :0. 020% O. 050% N O. 0045%Ca :0. 001% O. 004% 其余為鐵和不可避免的夾雜； 且上述元素含量必須同時滿足如下關系 25 ^ (Mn 當量)/C ≤ 45，其中 Mn 當量=(% Μη)+0. 73 (% Ni)+0. 28(% Cu)-O. 37(%Cr)-O. 53(% Mo)-O. 82(% Si)；Ni 當量≤ 0.45%，Ni 當量=(% Ni)+0. 16 (% Cu) +0. 29 (% Mn) -O. 22 (% Mo)-O. 21 (%Cr)-I. 1(% Si)；Mo 當量≤ O. 35%, Mo 當量=Mo+0. 43(% Cr) +2. 32(% Nb) +2. 67V(% )+0. 36(% Si)；Ti/N 在 I. 5 3. 5 之間，Als ^ 10[(% Ntotal) -O. 292 (% Ti)]；Ni/Cu ≥ I. O ；Ca/S 在 I. O 3· O 之間，且(% Ca) X (% S)。28 く I. 0Χ10_3。
2.如權利要求I所述的抗高回火參數PWHT脆化的低溫用特厚鋼板的制造方法，其包括如步驟 a)冶煉、鑄造 按上述成分冶煉，連鑄成板坯，連鑄輕壓下率控制在3 % 7 %之間，中間包澆注溫度在 1530°C~ 1560°C之間； b)板坯加熱， 加熱溫度1050°C 1150°C，板坯出爐后采用高壓水除鱗； c)軋制 第一階段為普通軋制，采用大軋制道次壓下率進行連續軋制，軋制道次壓下率> 8 %，確保形變金屬發生動態/靜態再結晶，細化奧氏體晶粒； 第二階段采用未再結晶控制軋制TMR，控軋開軋溫度< 820°C，軋制道次壓下率彡8%,未再結晶區累計壓下率彡60%，終軋溫度< 800°C，進ー步細化軋態鋼板顯微組織，為正火均勻超細化顯微組織奠定基礎；d)軋制后鋼板進行坑緩冷，鋼板緩冷エ藝為300°C以上緩冷至少36小吋，隨即鋼板出緩冷坑； e)正火，采用雙正火エ藝第一次正火溫度為890 910°C，第一次正火保持時間為20 40min ； 第二次正火溫度為870 890°C，第二次正火保持時間為15 35min，鋼板出爐后自然空冷至室溫；600 <第一次正火保持時間X第二次正火保持時間< 700。
全文摘要
抗高回火參數PWHT脆化的低溫用特厚鋼板及制造方法，其成分重量百分比為C 0.030％～0.070％、Si≤0.15％、Mn 1.30％～1.60％、P≤0.013％、S≤0.0025％、Als 0.040％～0.070％、Cu 0.10％～0.40％、Ni 0.25～0.65％、Cr 0.10％～0.30％、Mo 0.05％～0.25％、Ti 0.007％～0.013％、Nb 0.010％～0.030％、V 0.020％～0.050％、N≤0.0045％、Ca 0.001％～0.004％、余鐵和不可避免夾雜。通過優化控軋及兩次正火工藝，鋼板獲得極高的超低溫韌性、優良的抗HIC/SCC及焊接性、可承受大線能量焊接，更為重要的是鋼板具有優異的抗高回火參數PWHT脆化特性，特別適宜于用做制造大型LPG低溫儲罐、船用低溫儲罐及冰海區域海洋平臺。
文檔編號C21D8/02GK102691007SQ201110071409
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月23日 優先權日2011年3月23日
發明者劉自成, 徐國棟, 施青 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司