CN115261743A - 一种低成本高锰钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本高锰钢板及其生产方法，所述低成本高锰钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.44～0.60%，Si：0.22～0.60%，Mn：22～26%，P≤0.010%，S≤0.005%，Cr：3～6%，Al：0.02～0.07%，N：0.08～0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序。本发明不需要添加贵重的Ni元素，充分利用N元素扩大奥氏体区，配合高温轧制和轧后驰豫冷却工艺，获得综合力学性能优异，低温冲击韧性良好的高锰钢板，可作为LNG储罐用新钢铁材料；同时生产过程无需热处理，生产成本低廉。

Description

一种低成本高锰钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于钢铁材料冶炼加工技术领域，具体涉及一种低成本高锰钢板及其生产方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展以及环境保护力度的加大，我国天然气的消费量逐年增加，而液化天然气（LNG）通常需要在超低温环境条件下运输，此前主要采用9Ni钢作为LNG储罐的主要材料。不过，此种钢材的焊接质量控制难度大，且钢中含有大量价格昂贵的Ni元素，同时 9Ni钢采用正火回火或调质态交货,生产周期长，能耗高，资源消耗大，大幅提高了钢材生产成本。
Mn元素在合金化过程中具有与Ni元素相近的物理化学特性，且成本更低。钢中加入质量含量20%以上的Mn代替传统低温钢中的Ni元素，并加入适量的C元素，可以在室温下获得奥氏体组织，可显著提高钢板的低温韧性。
中国专利CN104988385A公开了一种不含镍的超低温环境用钢板及其制备方法，其化学成分为C：0.16～0.22%，Si：0.20～0.35%，Mn：22.5～28%，Al：1.50～2.50%，V：0.04～0.10%，余量为Fe和不可避免的杂质，其抗拉强度只有540～730MPa，钢的强度级别相对较低，同时这种钢Al含量较高，增大钢液的粘度，破坏钢的表面和内部质量，且易在浇铸时候形成氧化物，堵塞浇铸的水口，连铸生产比较困难，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是提供一种低成本高锰钢板及其生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低成本高锰钢板，所述低成本高锰钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.44～0.60%，Si：0.22～0.60%，Mn：22～26%，P≤0.010%，S≤0.005%，Cr：3～6%，Al：0.02～0.07%，N：0.08～0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述低成本高锰钢板厚度规格为12～20mm。
本发明所述低成本高锰钢板屈服强度400～450MPa，抗拉强度810～870MPa，低温冲击韧性良好，-196℃冲击功达到100J以上。
本发明还提供了一种低成本高锰钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序；所述轧制工序，采用高温轧制工艺，开轧温度为1150～1190℃，终轧温度为940～990℃；所述驰豫冷却工序，钢板终轧完成后，驰豫到820～850℃，钢板驰豫后以≥10℃/s的冷却速度水淬至室温。
本发明所述冶炼工序，采用真空电磁感应炉熔炼，冶炼后钢水浇铸成厚度为150mm的钢锭，钢锭化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.44～0.60%，Si：0.22～0.60%，Mn：22～26%，P≤0.010%，S≤0.005%，Cr：3～6%，Al：0.02～0.07%，N：0.08～0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述加热工序，将钢锭以400～500℃/h的升温速度加热至1210～1230℃保温，保温时间130～200min。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于： 1、本发明充分利用N元素扩大奥氏体区，N元素固溶于钢中显著提高钢的轧态强度。2、本发明采用高温轧制工艺，降低钢板轧制过程中的变形抗力，且有利于-196℃超低温冲击韧性的改善。3、本发明终轧后驰豫，使奥氏体再结晶晶粒分布均匀化，降低钢板轧制应力；驰豫后快速水冷，抑制大量碳化物在晶界处析出，保证其性能要求。4、本发明生产工序流程短，无需热处理即可获得综合力学性能优异，低温冲击韧性良好的高锰钢板，可作为LNG储罐用新钢铁材料，生产工艺简单。5、本发明不需要添加贵重的Ni元素，降低了生产成本。
附图说明
图1为实施例1低成本高锰钢板的金相组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例低成本高锰钢板厚度为12mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高锰钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用真空电磁感应炉熔炼，冶炼后钢水浇铸成厚度为150mm的钢锭，浇铸规格为150*150*260mm，钢锭化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：将钢锭以400℃/h的升温速度加热至1210℃保温，保温时间200min；
（3）轧制工序：采用高温轧制工艺，开轧温度为1150℃，终轧温度为990℃；
（4）驰豫冷却工序：钢板终轧完成后，驰豫到850℃，钢板驰豫后以11℃/s的冷却速度水淬至室温。
本实施例低成本高锰钢板力学性能见表2；钢板显微组织见图1。（实施例2-8低成本高锰钢显微组织图与图1类似，故省略。）
实施例2
本实施例低成本高锰钢板厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高锰钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用真空电磁感应炉熔炼，冶炼后钢水浇铸成厚度为150mm的钢锭，浇铸规格为150*150*260mm，钢锭化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：将钢锭以400℃/h的升温速度加热至1230℃保温，保温时间130min；
（3）轧制工序：采用高温轧制工艺，开轧温度为1190℃，终轧温度为970℃；
（4）驰豫冷却工序：钢板终轧完成后，驰豫到840℃，钢板驰豫后以12℃/s的冷却速度水淬至室温。
本实施例低成本高锰钢板力学性能见表2。
实施例3
本实施例低成本高锰钢板厚度为13mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高锰钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用真空电磁感应炉熔炼，冶炼后钢水浇铸成厚度为150mm的钢锭，浇铸规格为150*150*260mm，钢锭化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：将钢锭以400℃/h的升温速度加热至1220℃保温，保温时间170min；
（3）轧制工序：采用高温轧制工艺，开轧温度为1160℃，终轧温度为960℃；
（4）驰豫冷却工序：钢板终轧完成后，驰豫到820℃，钢板驰豫后以15℃/s的冷却速度水淬至室温。
本实施例低成本高锰钢板力学性能见表2。
实施例4
本实施例低成本高锰钢板厚度为17mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高锰钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用真空电磁感应炉熔炼，冶炼后钢水浇铸成厚度为150mm的钢锭，浇铸规格为150*150*260mm，钢锭化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：将钢锭以400℃/h的升温速度加热至1225℃保温，保温时间140min；
（3）轧制工序：采用高温轧制工艺，开轧温度为1170℃，终轧温度为940℃；
（4）驰豫冷却工序：钢板终轧完成后，驰豫到820℃，钢板驰豫后以10℃/s的冷却速度水淬至室温。
本实施例低成本高锰钢板力学性能见表2。
实施例5
本实施例低成本高锰钢板厚度为15mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高锰钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用真空电磁感应炉熔炼，冶炼后钢水浇铸成厚度为150mm的钢锭，浇铸规格为150*150*260mm，钢锭化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：将钢锭以500℃/h的升温速度加热至1215℃保温，保温时间150min；
（3）轧制工序：采用高温轧制工艺，开轧温度为1180℃，终轧温度为950℃；
（4）驰豫冷却工序：钢板终轧完成后，驰豫到830℃，钢板驰豫后以13℃/s的冷却速度水淬至室温。
本实施例低成本高锰钢板力学性能见表2。
实施例6
本实施例低成本高锰钢板厚度为18mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高锰钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用真空电磁感应炉熔炼，冶炼后钢水浇铸成厚度为150mm的钢锭，浇铸规格为150*150*260mm，钢锭化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：将钢锭以450℃/h的升温速度加热至1220℃保温，保温时间160min；
（3）轧制工序：采用高温轧制工艺，开轧温度为1165℃，终轧温度为980℃；
（4）驰豫冷却工序：钢板终轧完成后，驰豫到825℃，钢板驰豫后以14℃/s的冷却速度水淬至室温。
本实施例低成本高锰钢板力学性能见表2。
实施例7
本实施例低成本高锰钢板厚度为16mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高锰钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用真空电磁感应炉熔炼，冶炼后钢水浇铸成厚度为150mm的钢锭，浇铸规格为150*150*260mm，钢锭化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：将钢锭以420℃/h的升温速度加热至1225℃保温，保温时间180min；
（3）轧制工序：采用高温轧制工艺，开轧温度为1170℃，终轧温度为950℃；
（4）驰豫冷却工序：钢板终轧完成后，驰豫到835℃，钢板驰豫后以16℃/s的冷却速度水淬至室温。
本实施例低成本高锰钢板力学性能见表2。
实施例8
本实施例低成本高锰钢板厚度为12mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高锰钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用真空电磁感应炉熔炼，冶炼后钢水浇铸成厚度为150mm的钢锭，浇铸规格为150*150*260mm，钢锭化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）加热工序：将钢锭以470℃/h的升温速度加热至1230℃保温，保温时间190min；
（3）轧制工序：采用高温轧制工艺，开轧温度为1180℃，终轧温度为950℃；
（4）驰豫冷却工序：钢板终轧完成后，驰豫到830℃，钢板驰豫后以15℃/s的冷却速度水淬至室温。
本实施例低成本高锰钢板力学性能见表2。
表1 实施例1-8低成本高锰钢板化学成分组成及其质量百分含量（%）
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表1中成分余量为Fe和不可避免的杂质。
表2 实施例1-8低成本高锰钢板的力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE004
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 (10)

1.一种低成本高锰钢板，其特征在于，所述低成本高锰钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.44～0.60%，Si：0.22～0.60%，Mn：22～26%，P≤0.010%，S≤0.005%，Cr：3～6%，Al：0.02～0.07%，N：0.08～0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种低成本高锰钢板，其特征在于，所述低成本高锰钢板厚度规格为12～20mm。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高锰钢板，其特征在于，所述低成本高锰钢板屈服强度400～450MPa，抗拉强度810～870MPa，低温冲击韧性良好，-196℃冲击功达到100J以上。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种低成本高锰钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序；所述轧制工序，采用高温轧制工艺，开轧温度为1150～1190℃，终轧温度为940～990℃；所述驰豫冷却工序，钢板终轧完成后，驰豫到820～850℃，钢板驰豫后以≥10℃/s的冷却速度水淬至室温。
5.根据权利要求4所述的一种低成本高锰钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，将钢锭以400～500℃/h的升温速度加热至1210～1230℃保温，保温时间130～200min。
6.根据权利要求4或5所述的一种低成本高锰钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序；所述加热工序，将钢锭以400℃/h的升温速度加热至1210℃保温，保温时间200min；所述轧制工序，采用高温轧制工艺，开轧温度为1150℃，终轧温度为990℃；所述驰豫冷却工序，钢板终轧完成后，驰豫到850℃，钢板驰豫后以11℃/s的冷却速度水淬至室温。
7.根据权利要求4或5所述的一种低成本高锰钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序；所述加热工序，将钢锭以400℃/h的升温速度加热至1230℃保温，保温时间130min；所述轧制工序，采用高温轧制工艺，开轧温度为1190℃，终轧温度为970℃；所述驰豫冷却工序，钢板终轧完成后，驰豫到840℃，钢板驰豫后以12℃/s的冷却速度水淬至室温。
8.根据权利要求4或5所述的一种低成本高锰钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序；所述加热工序，将钢锭以400℃/h的升温速度加热至1220℃保温，保温时间170min；所述轧制工序，采用高温轧制工艺，开轧温度为1160℃，终轧温度为960℃；所述驰豫冷却工序，钢板终轧完成后，驰豫到820℃，钢板驰豫后以15℃/s的冷却速度水淬至室温。
9.根据权利要求4或5所述的一种低成本高锰钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序；所述加热工序，将钢锭以450℃/h的升温速度加热至1220℃保温，保温时间160min；所述轧制工序，采用高温轧制工艺，开轧温度为1165℃，终轧温度为980℃；所述驰豫冷却工序，钢板终轧完成后，驰豫到825℃，钢板驰豫后以14℃/s的冷却速度水淬至室温。
10.根据权利要求4或5所述的一种低成本高锰钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、加热、轧制、驰豫冷却工序；所述加热工序，将钢锭以470℃/h的升温速度加热至1230℃保温，保温时间190min；所述轧制工序，采用高温轧制工艺，开轧温度为1180℃，终轧温度为950℃；所述驰豫冷却工序，钢板终轧完成后，驰豫到830℃，钢板驰豫后以15℃/s的冷却速度水淬至室温。
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