CN113637908A - 一种大厚度低温环境用高锰钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大厚度低温环境用高锰钢板及其生产方法，所述钢板化学成分及其质量百分含量为：C：0.43～0.47%，Si：0.30～0.35%，Mn：22.5～25%，P≤0.010%，S≤0.004%，Cu：0.40～0.50%，V：0.02～0.05%，Cr：3～4%，Nb：0.010～0.015%，Al：0.02～0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质。生产方法包括冶炼、模铸、开坯、加热、轧制、轧后控冷工序。本发明的钢板具有大厚度和良好的综合性能，可用于低温环境下使用的压力容器等领域。

Description

一种大厚度低温环境用高锰钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种大厚度低温环境用高锰钢板及其生产方法。
背景技术
低温环境用高锰钢是在钢中添加了一定量的Mn元素,通过与其它合金共同作用,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,低温环境用高锰钢即使在极低温条件下也可以保持理想的性能，作为低温环境用新材料备受瞩目。
国内企业也在研究低温环境用高锰钢的生产工艺，但对于60mm以上的低温环境用高锰钢板研究较少。
因此，开发大厚度低温环境用高锰钢板具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大厚度低温环境用高锰钢板；本发明还提供了一种大厚度超低温环境用高锰钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大厚度低温环境用高锰钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.43～0.47%，Si：0.30～0.35%，Mn：22.5～25%，P≤0.010%，S≤0.004%，Cu：0.40～0.50%，V：0.02～0.05%，Cr：3～4%，Nb：0.010～0.015%，Al：0.02～0.05%，余量为 Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板的厚度为60～63.5mm。
本发明所述钢板屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥851MPa，延伸率≥55%，-196℃横向冲击功≥151J。
本发明还提供了一种大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼、模铸、开坯、加热、轧制、轧后控冷工序；所述轧制工序，采用两阶段控制轧制工艺，第一阶段轧制温度为980～1080℃，第二阶段终轧温度为840～870℃；所述轧后控冷工序，轧后采用超快冷进行冷却，入水温度为800～830℃，返红温度≤350℃。
本发明所述轧制工序，采用两阶段控制轧制工艺，待温轧制厚度为1.8～2.2倍成品钢板厚度。
本发明所述轧制工序，采用两阶段控制轧制工艺，第二阶段开轧温度为880～910℃。
本发明所述加热工序，钢坯最高加热温度1210～1220℃，均热温度1190～1200℃，总加热时间≥10min/cm，均热段在炉时间≥40min。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明钢板的化学成分设计采用高Mn，提高奥氏体稳定性，室温下钢板得到奥氏体组织，保证钢板良好的低温韧性；采用Nb、V微合金化设计，抑制奥氏体晶粒长大，提高钢板强韧性。
2、本发明通过控制较高的加热系数，保证合金元素充分固溶，降低均热段温度，防止奥氏体晶粒过分长大，保证钢板的综合性能。3、本发明通过轧后控冷，抑制碳化物在奥氏体晶界析出，钢板具有良好的低温韧性。4、本发明大厚度低温环境用高锰钢板具有良好的综合性能，钢板屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥851MPa，延伸率≥55%，-196℃横向冲击功≥151J，钢板厚度为60～63.5mm。
附图说明
图1为实施例1大厚度低温环境用高锰钢板的显微组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板厚度为63.5mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法包括冶炼、模铸、开坯、加热、轧制、轧后控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼、连铸及开坯工序：冶炼后钢水经模铸得到钢锭，钢锭经开坯得到待轧钢坯，钢坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：钢坯最高加热温度1220℃，均热温度1200℃，总加热时间11min/cm，均热段在炉时间45min；
（3）轧制工序：采用两阶段控制轧制工艺，第一阶段轧制温度为1080℃，待温厚度为114mm，第二阶段开轧温度为910℃，终轧温度为870℃；
（4）轧后控冷工序：轧后采用超快冷进行冷却，入水温度为830℃，返红温度350℃。
本实施例所得大厚度低温环境用高锰钢板力学性能见表2；钢板显微组织见图1，由图1可见，组织为奥氏体组织。（实施例2-8大厚度低温环境用高锰钢显微组织图与图1类似，故省略。）
实施例2
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板厚度为61mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法包括冶炼、模铸、开坯、加热、轧制、轧后控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼、连铸及开坯工序：冶炼后钢水经模铸得到钢锭，钢锭经开坯得到待轧钢坯，钢坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：钢坯最高加热温度1212℃，均热温度1193℃，总加热时间10min/cm，均热段在炉时间44min；
（3）轧制工序：采用两阶段控制轧制工艺，第一阶段轧制温度为1000℃，待温厚度为116mm，第二阶段开轧温度为892℃，终轧温度为860℃；
（4）轧后控冷工序：轧后采用超快冷进行冷却，入水温度为820℃，返红温度340℃。
本实施例所得大厚度低温环境用高锰钢板力学性能见表2；钢板显微组织为奥氏体组织。
实施例3
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板厚度为63mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法包括冶炼、模铸、开坯、加热、轧制、轧后控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼、连铸及开坯工序：冶炼后钢水经模铸得到钢锭，钢锭经开坯得到待轧钢坯，钢坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：钢坯最高加热温度1215℃，均热温度1197℃，总加热时间11min/cm，均热段在炉时间47min；
（3）轧制工序：采用两阶段控制轧制工艺，第一阶段轧制温度为1030℃，待温厚度为126mm，第二阶段开轧温度为902℃，终轧温度为865℃；
（4）轧后控冷工序：轧后采用超快冷进行冷却，入水温度为823℃，返红温度342℃。
本实施例所得大厚度低温环境用高锰钢板力学性能见表2；钢板显微组织为奥氏体组织。
实施例4
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板厚度为63mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法包括冶炼、模铸、开坯、加热、轧制、轧后控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼、连铸及开坯工序：冶炼后钢水经模铸得到钢锭，钢锭经开坯得到待轧钢坯，钢坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：钢坯最高加热温度1220℃，均热温度1198℃，总加热时间11min/cm，均热段在炉时间48min；
（3）轧制工序：采用两阶段控制轧制工艺，第一阶段轧制温度为1040℃，待温厚度为126mm，第二阶段开轧温度为903℃，终轧温度为868℃；
（4）轧后控冷工序：轧后采用超快冷进行冷却，入水温度为827℃，返红温度345℃。
本实施例所得大厚度低温环境用高锰钢板力学性能见表2；钢板显微组织为奥氏体组织。
实施例5
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板厚度为63mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法包括冶炼、模铸、开坯、加热、轧制、轧后控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼、连铸及开坯工序：冶炼后钢水经模铸得到钢锭，钢锭经开坯得到待轧钢坯，钢坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：钢坯最高加热温度1218℃，均热温度1190℃，总加热时间12min/cm，均热段在炉时间40min；
（3）轧制工序：采用两阶段控制轧制工艺，第一阶段轧制温度为1060℃，待温厚度为126mm，第二阶段开轧温度为900℃，终轧温度为860℃；
（4）轧后控冷工序：轧后采用超快冷进行冷却，入水温度为819℃，返红温度338℃。
本实施例所得大厚度低温环境用高锰钢板力学性能见表2；钢板显微组织为奥氏体组织。
实施例6
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板厚度为62mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法包括冶炼、模铸、开坯、加热、轧制、轧后控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼、连铸及开坯工序：冶炼后钢水经模铸得到钢锭，钢锭经开坯得到待轧钢坯，钢坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：钢坯最高加热温度1217℃，均热温度1190℃，总加热时间11min/cm，均热段在炉时间50min；
（3）轧制工序：采用两阶段控制轧制工艺，第一阶段轧制温度为1080℃，待温厚度为124mm，第二阶段开轧温度为900℃，终轧温度为859℃；
（4）轧后控冷工序：轧后采用超快冷进行冷却，入水温度为820℃，返红温度337℃。
本实施例所得大厚度低温环境用高锰钢板力学性能见表2；钢板显微组织为奥氏体组织。
实施例7
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板厚度为62mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法包括冶炼、模铸、开坯、加热、轧制、轧后控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼、连铸及开坯工序：冶炼后钢水经模铸得到钢锭，钢锭经开坯得到待轧钢坯，钢坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：钢坯最高加热温度1215℃，均热温度1200℃，总加热时间11min/cm，均热段在炉时间40min；
（3）轧制工序：采用两阶段控制轧制工艺，第一阶段轧制温度为1070℃，待温厚度为124mm，第二阶段开轧温度为880℃，终轧温度为841℃；
（4）轧后控冷工序：轧后采用超快冷进行冷却，入水温度为802℃，返红温度306℃。
本实施例所得大厚度低温环境用高锰钢板力学性能见表2；钢板显微组织为奥氏体组织。
实施例8
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板厚度为60mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法包括冶炼、模铸、开坯、加热、轧制、轧后控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼、连铸及开坯工序：冶炼后钢水经模铸得到钢锭，钢锭经开坯得到待轧钢坯，钢坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：钢坯最高加热温度1210℃，均热温度1190℃，总加热时间12min/cm，均热段在炉时间40min；
（3）轧制工序：采用两阶段控制轧制工艺，第一阶段轧制温度为980℃，待温厚度为132mm，第二阶段开轧温度为880℃，终轧温度为840℃；
（4）轧后控冷工序：轧后采用超快冷进行冷却，入水温度为800℃，返红温度302℃。
本实施例所得大厚度低温环境用高锰钢板力学性能见表2；钢板显微组织为奥氏体组织。
表1实施例1-8低温环境用高锰钢板的化学成分组成及其质量百分含量（%）
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表1中成分余量为Fe和不可避免的杂质。
表2 实施例1-8低温环境用高锰钢板的力学性能
Figure 679653DEST_PATH_IMAGE002
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种大厚度低温环境用高锰钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.43～0.47%，Si：0.30～0.35%，Mn：22.5～25%，P≤0.010%，S≤0.004%，Cu：0.40～0.50%，V：0.02～0.05%，Cr：3～4%，Nb：0.010～0.015%，Al：0.02～0.05%，余量为 Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种大厚度低温环境用高锰钢板，其特征在于，所述钢板的厚度为60～63.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种大厚度低温环境用高锰钢板，其特征在于，所述钢板屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥851MPa，延伸率≥55%，-196℃横向冲击功≥151J。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、模铸、开坯、加热、轧制、轧后控冷工序；所述轧制工序，采用两阶段控制轧制工艺，第一阶段轧制温度为980～1080℃，第二阶段终轧温度为840～870℃；所述轧后控冷工序，轧后采用超快冷进行冷却，入水温度为800～830℃，返红温度≤350℃。
5.根据权利要求4所述的一种大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，采用两阶段控制轧制工艺，待温轧制厚度为1.8～2.2倍成品钢板厚度。
6.根据权利要求4所述的一种大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，第二阶段开轧温度为880～910℃。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种大厚度低温环境用高锰钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，钢坯最高加热温度1210～1220℃，均热温度1190～1200℃，总加热时间≥10min/cm，均热段在炉时间≥40min。
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