CN102011048B - 一种镍系低温压力容器用钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镍系低温压力容器用钢及其制造方法。压力容器用钢的质量百分配比为：C：0.02～0.05％，Si：0.20～0.50％ Mn：.40～0.80％；P≤0.003％；S≤0.003％；Ni：8.5～9.0％其余为Fe与不可避免的杂质。制造方法为：Ⅰ真空冶炼与浇注纯铁与9％Ni坯料加到真空感应炉中冶炼；浇注成棒形坯料；Ⅱ锻造将棒形坯料加热锻成板材；Ⅲ热处理钢板在800～830℃保温60～90分钟然后出炉淬火，再将钢板加在500～600℃保温55-65分钟回火；或将钢板在800～830℃保温60～90分钟，然后出炉淬火，在670℃±20℃保温60～90分，出炉后二次淬火，最后在500～600℃保温55-65分钟回火。本方法制的镍系低温压力容器用钢成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种镍系低温压力容器用钢及其制造方法。
背景技术
申请人是国内第一家批量供货中石油、广东九丰LNG储罐是用镍系低温压力容器钢即9％Ni的企业。镍是贵重金属，而9％Ni要求镍含量为9.2～9.6％，每吨钢中仅镍的成本高达11040～11520元，成本较高，如何制造出成本低的镍系低温压力容器用钢，成为钢厂的重要课题。
发明内容
为了克服现有镍系低温压力容器用钢及其制造方法的上述不足，本发明提供一种成本低的镍系低温压力容器用钢及其制造方法，本发明制造的镍系低温压力容器用钢，性能指标达到9％Ni标准要求。
本发明的技术方案是改变钢的化学成分，降低镍的含量。每节约0.1％镍含量，每吨钢可降低成本120元左右。如由现在的9.3％降低至8.5％，每吨钢可降低1000元。本节镍型镍系低温用钢的制造方法，在保证质量的前提下，大幅度降低制造成本。
C：是为保证强度而加入的元素，含量0.02％以下效果低，超过0.08％会导致低温韧性和焊接性变坏，故C含量定为0.02～0.08％。本发明设计为C：0.02～0.05％，目的是提高低温冲击韧性及焊接性能，而强度通过热处理进行提高。
Si：是作为脱氧元素而且确保强度所需要的，含量0.02％以下效果低，而超过0.05％则韧性恶化，因此定为0.02～0.50％。
Mn：作为改善强度的元素，含量在0.4％以下效果低，而超过0.8％则韧性恶化，因此Mn含量定在0.40～0.80％。
P和S是对韧性有害的元素，为了得到高水平的韧性，P含量超过.003％，S含量超过0.002％，则不进行特殊的热处理就得不到充分的韧性，因此P≤0.003％，S≤0.003％是不可缺的。9％Ni钢还具有一定的回火脆性敏感性，并随着含磷量的增加而有显著增加。因此，必须严格控制含磷量。同样，也必须严格控制含硫量，因为硫含量增加之后，增加9％Ni钢焊接时的热裂纹敏感性。
Ni：同时提高强度及韧性的元素，为了确保低温用钢的性能不可缺少，含量达不到8.5％得不到充分的强度和韧性，超过9.5％不但韧性提高的效果饱和而且生产成本加大，因此Ni含量定在8.5-9.0％。
本镍系低温压力容器用钢的成分的质量百分配比为：
C：0.02～0.05％， Si：0.20～0.50％ Mn：.40～0.80％ P≤0.003％
S≤0.003％ Ni：8.5～9.0％
其余为Fe与不可避免的杂质。
它是经浇注、十字锻造成板材与热处理制成的钢材料，并经力学性能检验，Rel/Mpa、Rm/Mpa、A/％与Akv/J均达到9％Ni钢的标准要求。
本镍系低温压力容器用钢的制造方法包括下述依次的步骤：
Ⅰ 真空冶炼与浇注
将纯度99.99％的纯铁与9％Ni坯料加到真空感应炉中冶炼，纯铁与坯料的质量份配比为：
纯铁8 坯料88-92。
最佳配比为：
纯铁10 坯料90。
钢水的成分的质量百分配比和温度达下述要求时出钢
C：0.02～0.05％， Si：0.20～0.50％； Mn：0.40～0.80％；
P≤0.003％；S≤0.003％；Ni：8.5～9.0％。
其余为Fe与不可避免的杂质。温度1550℃。
浇注(砂模)成直径150-180mm，长80-100cm的棒形坯料。
Ⅱ 锻造
将棒形坯料加热至1100～1200℃，保温2～3小时，锻成20±3mm的板材。
Ⅲ 热处理
将钢板在800～830℃保温60～90分钟，然后出炉淬火(水淬)，最后将淬火后的钢板加在500～600℃保温55-65分钟回火；或将钢板在800～830℃保温60～90分钟，然后出炉淬火(水淬)，在670℃±20℃保温60～90分，出炉后二次淬火，最后在500～600℃保温55-65分钟回火。
Ⅳ 力学性能检验
将热处理后钢板切取试样进行力学性能、低温冲击功检验，钢材的抗拉强度Rm达到685～750Mpa，冲击值AKv达到180～240J，均满足9％Ni的标准要求。
本镍系低温压力容器用钢及其制造方法，由于用镍较9％Ni钢低，降低了镍系低温压力容器用钢的成本，而且钢材力的抗拉强度Rm与冲击值AKv均达到9％Ni钢的标准要求。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本镍系低温压力容器用钢及其制造方法的具体实施方式，但本镍系低温压力容器用钢及其制造方法的具体实施方式不局限于下述的实施例。
制造方法实施例一
本实施例造方法为下述依次的步骤：
Ⅰ 真空冶炼与浇注
将纯度99.99％的纯铁10Kg与9％Ni坯料90Kg加到真空感应炉中冶炼，钢水的成分的质量百分比和温度达下述要求时出钢
C：0.02％； Si：0.02％； Mn：0.30％ P：0．0036％；
S：0.001％ Ni：8.4％
其余为Fe与不可避免的杂质。温度1550℃。
浇注(钢模)成直径160mm，长100cm的棒形坯料。
Ⅱ 锻造
将棒形坯料加热至1160℃，保温2.5小时，采用十字锻造法，锻成20×80×1200mm板材，终锻温度860℃，锻后缓冷至室温。
Ⅲ 热处理
板材在800℃保温70分钟，然后出炉淬火(水淬)，最后将淬火后的钢板加在560℃保温60分钟回火。
Ⅳ 力学性能检验
将热处理钢板切取试样进行力学性能、低温冲击功检验，其力学性能见表1；
表1
| 检验项目 | Rel/Mpa | Rm/Mpa | A/％ | Akv/J |
| 技术参数 | 615～655 | 685～740 | 20～23 | 200～240 |
制造方法实施例二
本实施例制造方法为下述依次的步骤：
Ⅰ 真空冶炼与浇注
将纯度99.99％的纯铁10Kg与9％Ni坯料90Kg加到真空感应炉中冶炼，
钢水的成分的质量百分比和温度达下述要求时出钢
C：0.03％； Si：0.04％； Mn：0.50％ P：0.0036％；
S：0.001％ Nj：8.6％
浇注(钢模)成直径160mm，长100cm的棒形坯料。
Ⅱ 锻造
将棒形坯料加热至1150℃，保温3小时，采用十字锻造法，锻成20×80×1200mm板材，终锻温度860℃，锻后缓冷至室温。
Ⅲ 热处理
板材在800℃保温80分钟，然后出炉淬火，再680℃保温80分钟，出炉后二次淬火，最后在580℃保温60分钟回火。
Ⅳ 力学性能检验
从热处理钢板切取试样进行力学性能、低温冲击功检验，其力学性能及9％Ni标准要求见表2；
表2
| 检验项目 | Rel/Mpa | Rm/Mpa | A/％ | Akv/J |
| 技术参数 | 590～620 | 700～750 | 20～24 | 180～220 |
| 9％Ni标准要求 | ≥585 | 680-820 | ≥18 | ≥100 |
从表1与2看出，本发明制的镍系低温压力容器用钢的力学性能均达到9％Ni钢的标准要求。
低温压力容器用钢实施例一
本实施例造方法实施例一制的低温压力容器用钢，其成分的质量百分比为：
C：0.02％； Si：0.02％； Mn：0.30％ P：0.0036％；
S：0.001％ Ni：8.4％
其余为Fe与不可避免的杂质。它是经浇注、十字锻造成板材与热处理制成的钢材料，并经力学性能检验，Rel/Mpa、Rm/Mpa、A/％与Akv/J均达到9％Ni钢的标准要求。
低温压力容器用钢实施例二
本实施例造方法实施例二制的低温压力容器用钢，其成分的质量百分比为：
C：0.03％； Si：0.04％； Mn：0.50％ P：0.0036％；
S：0.001％ Ni：8.6％。
其余为Fe与不可避免的杂质。它是经浇注、十字锻造成板材与热处理制成的钢材料，并经力学性能检验，Rel/Mpa、Rm/Mpa、A/％与Akv/J均达到9％Ni钢的标准要求。力学性能均达到9％Ni钢的标准要求。
Claims (2)
1.一种镍系低温压力容器用钢的制造方法，它包括下述依次的步骤：
I真空冶炼与浇注
将纯度99.99％的纯铁与9％Ni坯料加到真空感应炉中冶炼，纯铁与坯料的质量份配比为：
纯铁8 坯料88-92；
钢水的成分的质量百分配比和温度达下述要求时出钢
C：0.02～0.05％，Si：0.20～0.50％；Mn：0.40～0.80％；P≤0.003％；S≤0.003％；Ni：8.5～9.0％
其余为Fe与不可避免的杂质；温度1550℃；
浇注成直径150-180mm，长80-100cm的棒形坯料；
II 锻造
将棒形坯料加热至1100～1200℃，保温2～3小时，采用十字锻造法，锻成20±3mm的板材；
III热处理
将钢板在800～830℃保温60～90分钟，然后出炉淬火，最后将淬火后的钢板加在500～600℃保温55-65分钟回火；或将钢板在800～830℃保温60～90分钟，然后出炉淬火，在670℃±20℃保温60～90分，出炉后二次淬火，最后在500～600℃保温55-65分钟回火。
2.根据权利要求1所述的镍系低温压力容器用钢的制造方法，其特征是：纯铁与坯料的质量份配比为：
纯铁8 坯料90。
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