[发明专利]一种基于回转奥氏体韧化的低温钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于回转奥氏体韧化的LNG用低温钢的轧制及热 处理工艺。

背景技术

天然气是一种优质能源，具有燃烧热值高、污染少等优点。随着 环境保护要求的不断提高，日益受到人们的重视，广泛应用于发电、 汽车燃料、居民生活和工业等方面。天然气一般要经过液化，而液化 天然气(LNG)的储运有着其它输送方式无法比拟的优点：首先，可 以减少风险性管线建设，使远洋天然气贸易成为可能，是解决海洋、 荒漠地区的天然气开发与回收的有效方法；其次，储运费用低，单位 重量的液化天然气地面运输费用仅是管道运输费用的1/6～1/7。因此， 大量LNG中继站及接收终端的建设已是必然趋势，LNG主要的储存 装置为大型的LNG储罐，其内壳由专用钢铁材料焊接而成，由于在低 于-162℃的低温下服役，因此其对钢材有着特殊的性能要求，主要包 括：优良的低温韧性、较高的强度、较高的组织稳定性和焊接性能等。 目前，能符合上述要求且得到广泛应用的是经过适当热处理的Ni含量 在9％左右的低碳钢(9Ni钢)。

9Ni钢于1942年由美国INCO公司开发，1948年推向市场，1952 年应用于液体氧容器，1956年初列入ASTM标准。70年代后期，世 界上能源需求增加，由此带来的环境问题开始提上议事日程，天然气 作为绿色能源逐步受到人们的重视，因此陆地上LNG储罐的需求快速 增加，而从80年代开始，9Ni钢逐渐取代了Ni-Cr不锈钢，成为LNG 储罐建设用钢的主材。

近年来，为了有效利用建筑面积，降低建设成本，LNG储罐的建 设规模不断增加，愈来愈多地使用了厚度达50mm的极厚9Ni钢板， 大大超过了以往使用的钢板厚度(30mm)。当板厚为40mm时，普通 9Ni钢尚能保证使用的安全性，而超过50mm后，必然导致强度的下 降，安全性降低，限制了储罐规模的进一步增加，因此必须开发厚规 格的LNG建设用9Ni钢。同时，对其性能的要求也不断上升，-196℃ 时的横向冲击功从27J增加至80J。可见，随着应用领域的不断拓展， 对9Ni钢的需求及性能要求不断增加。

目前，国际上主要的9Ni钢生产厂家均位于欧美和日本等发达国 家，如：新日铁、Arcelor、Thyssenkrupp和International Steel Group 等。采取的工艺路线为：采用转炉炼钢和炉外精炼，严格控制钢中的 S、P含量(分别低于0.001％和0.003％)，并减少钢中的夹杂物含量， 使用连铸坯进行轧制，轧后进行热处理。其研究重点为钢水成分的精 确控制和轧后的热处理：通过大幅降低钢中的S、P、O、H等有害元 素来改善钢的性能，并开发了多种热处理工艺，如：淬火+回火、双正 火+回火、轧后直接淬火+回火和双淬火+回火等，但针对轧制工艺以 及原始奥氏体晶粒度对性能的影响研究较少。由于产品规格越来越厚， 传统的成分设计及生产工艺已经难以满足要求，因此需要开发新一代 的9Ni钢。

从国内来看，随着石油化工等行业的发展，我国对低温钢的需求 不断增加，为摆脱对国外产品的依赖，已经开展了Ni系低温钢国产化 的相关工作，并成功研制了0.5Ni、1.5Ni、3.5Ni、5Ni、9Ni等Ni系 低温钢，其中0.5Ni钢已经得到了大规模的推广应用，其性能已经达 到或超过国外产品，可满足-60～-70℃低温设备的应用，3.5Ni钢也通 过了实验室实验和工业试制，具备了良好的综合性能；而-196℃级的 9Ni钢尚未实现大规模的国产化。近来，国内的一些大型钢铁企业已 经开始开发国产化的9Ni钢，并取得了积极的成果。其中，太钢于90 年代末开始研发9Ni钢，并于2007年通过了国家鉴定，现已开始供货； 鞍钢也开发出了9Ni钢，并于2008年通过认证；另外，南钢、济钢等 也积极开展了相关的研究工作，但普遍存在产品合格率低，热处理工 艺不稳定等问题。因此，完全有必要对现有LNG用低温钢及其制备方 法加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对目前存在的问题及LNG用低温钢的发展趋 势，提供了一种以C、Si、Mn、Mo、Ni为主要化学成分制成的基于回转 奥氏体韧化的低温钢及其制备方法。本发明的目的通过以下技术方案予 以实现：