[发明专利]一种高镍钢的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于高合金钢制造领域，尤其涉及一种高镍钢的制造方法。

背景技术

随着全世界范围内对天然气使用量的日益扩大，对建造液化天然气(LNG)储罐用高镍钢的需求也日益迫切，高镍钢不仅要满足-196℃低温环境下的使用要求，还要具有高强度和优异的可焊接性能。本发明申请以前，高镍钢的冶炼采用的是转炉+VOD精炼后连铸，冶炼过程中没有经过LF精炼炉的成分调整过程，如公开号CN101121988“低温压力容器用钢的冶炼方法”发明专利，且只提及了冶炼方法，未提及后续的轧制即热处理工艺；而公开号CN101215668“一种低碳9Ni钢厚板的制造方法”发明专利是在实验室的工作，其在线淬火工艺在工业化大生产条件下效果难以保证，其回火水冷工艺也不适用于工业化大生产。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种满足建造LNG储罐用的高镍钢在工业化大生产条件下的制造方法。

本发明的技术方案是：

本发明中高镍钢的冶炼采用转炉+LF+VD精炼，保证了对钢成分和钢中气体含量的精确控制；连铸过程全程保护浇注和板坯缓冷，保证了铸坯的内部质量；抢温清理保证了铸坯的表面质量；同时轧后离线淬火+回火空冷工艺可以克服在线淬火+回火水冷工艺的不足，完全适合于工业化条件下的大生产。

本发明所涉及的高镍钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.01～0.10％，Si：0.10～0.35％，Mn：0.30～0.80％，Ni：8.50～9.50％，S：≤0.005％，P：≤0.008％，Als：≥0.015％，余量为Fe和杂质；

上述高镍钢的冶炼、连铸及轧制技术方案为：

(1)转炉+LF+VD精炼：转炉冶炼后的钢水通过LF炉造还原渣脱硫，减少夹杂，调整成分。然后，钢液在VD真空炉内脱气，保证VD炉的保压时间为15-20min。测定H、O含量，保证[H]≤2ppm，[O]≤20ppm；

(2)连铸：选用保护渣进行全程保护浇注，减少连铸过程的二次氧化，降低钢中的夹杂物含量，提高钢的纯净度；

(3)板坯缓冷：连铸坯进缓冷坑缓冷，使铸坯中的气体得到充分的扩散排出，最大程度降低铸坯气体含量；

(4)抢温清理：板坯缓冷后需抢温清理，清理温度≥150℃，铸坯冷却后再清理会在表面与内部间形成温差，高合金钢的铸坯表面此时容易产生微裂纹，抢温清理是防止铸坯表面产生微裂纹；

(5)轧制：采用两阶段控制轧制，一阶段开轧温度≥1050℃，二阶段开轧温度≥900℃，轧后空冷。对于第一阶段高于1050℃的再结晶区轧制，是为了确保奥氏体有足够的延伸，充分发挥控制轧制的强化作用；对于高于900℃的未再结晶区轧制，是为了增大铁素体的有效形核面积，细化铁素体晶粒。

(6)离线淬火+离线淬火+回火空冷技术方案为：

将室温钢板进加热炉，在800～850℃保温2min/mm淬火，在630～700℃保温2min/mm淬火，在550～600℃保温4min/mm回火后空冷。高镍钢第一次淬火的目的是获得马氏体组织，由于高镍钢的马氏体转变温度较低，所以在淬火后的组织中有一部分奥氏体组织存在。第二次淬火的温度下，高镍钢为铁素体+奥氏体的双相组织，其目的是通过相变再结晶使钢的组织进一步细化。回火的目的是得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使钢中奥氏体的量增多，进一步使钢的韧性增加。

本发明可实现工业化大生产，完全满足液化天然气(LNG)储罐用高镍钢的要求，屈服强度可＞600Mpa，抗拉强度可达到680-800Mpa，延伸率可＞25％，断面收缩率可＞70％，-196℃V型冲击功可＞150J，侧膨胀可＞1.0。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明：

实施例1

高镍钢按重量百分比计的实际成分为：C：0.50％，Si：0.20％，Mn：0.65％，Ni：9.00％，S：0.0015％，P：0.0050％，Als：0.020％，H：0.0001％，O：0.0017％，N：0.010％，余量为Fe和杂质。

生产工艺包括转炉冶炼、LF+VD精炼、连铸、板坯缓冷、抢温清理、控制轧制、离线热处理，具体为：

采用100吨氧气顶吹转炉冶炼，吹炼过程中掌握好枪位，做到过程渣化好，碳温协调；

LF炉造还原渣脱硫，减少夹杂，调整成分。VD炉的保压时间为15-20min。测定H、O含量，保证[H]≤2ppm，[O]≤20ppm；