[发明专利]一种低温用螺纹钢及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺纹钢，具体来说是一种低温用螺纹钢，还涉及该低温用螺纹钢的生产工艺。

背景技术

众所周知，低碳低合金的结构钢广泛应用于原材料开采、能源开发、交通运输等经济建设领域，已成为最为重要的结构的材料。这些结构件承受的是复杂多变的周期载荷，某些情况下需要适应极端寒冷的气候环境，从而对结构钢屈服强度和低温冲击韧性等基本指标提出了更高的要求，一般是通过成分、轧制、热处理工艺的改进和创新，精确控制组织，从而获得更高的强韧性，兼顾其他性能要求。

据申请人了解，液化天然气(LNG)是将天然气净化处理之后,经压缩升温,在混合制冷剂的作用下,除去其中的N2、CO2、H2O以及硫化物、固体杂质等,最终得到-162℃液态形式的天然气；LNG通常储存在-162℃、压力为0.1MPa左右的低温储罐内，该罐体由一个主容器和一个次容器组成如图所示。主容器(即内罐)为自立式钢制罐,用于盛放LNG液体。LNG的蒸汽盛装在主、次容器之间的空间或穹顶空间。次容器(即外罐)为钢制或预应力混凝土结构,当发生泄漏时,它既能收集液体泄漏物,也能收集气体泄漏物，LNG能够被外罐可靠保存。因此外罐材料的混凝土用螺纹钢需具有内罐钢质的低温性能，即需要该螺纹钢在≤-165℃时具备足够的强度和充分的韧性,具有良好的工艺性能。

中国专利201210578819.7公开了一种低温用钢及生产方式，该产品同时添加了Nb、Ni、Ti、Cr等贵重金属，工艺复杂，成本高，但是该低温钢只能适用于-50℃；中国专利200810035029.8公开了一种低温用钢及制造方式，但是该产品成分较多，同时添加了Nb、Ti、Ni等贵重金属，成本较高，且使用温度在-80℃左右；中国专利200910075654.X公开了一种低温用铁素体钢，该产品虽然可使用在-196℃的低温环境下，但是该产品添加的Ni为6.5～12.5%，成本很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，考虑到低温下螺纹钢的高强度、高韧性、可焊性及低成本，提供一种低温用螺纹钢及其生产工艺，通过合理的化学成分设计和适宜的生产工艺，可获得性能稳定的低温用螺纹钢。

本发明解决以上技术问题的技术方案为：

一种低温用螺纹钢，螺纹钢的重量百分比化学成分为：C：0.05～0.10%，Si:0.20～0.35%，Mn:1.45～1.60%，S≤0.015%，P≤0.008%，Cr≤0.20%，Ni:0.90～1.50%，Cu≤0.20%，Mo≤0.10%,N≤0.0120%，Al:0.030～0.045%，余量为Fe及不可避免的杂质。

由于钢的化学成分是影响连铸坯内部质量与低温下螺纹钢的强度和韧性性能的关键因素之一，本发明为了使所述钢获得优异的综合性能，对所述钢的化学成分进行了限制，原因在于：

C：碳是影响超高强度钢力学性能的主要元素，当碳含量低于0.05则强度低，含量高于0.20%时，则存在韧性和可焊性变差的缺点；为了减轻冶炼压力，避开包晶区间，最适宜的区间在0.05～0.10%。

Si：硅是炼钢脱氧的必要元素，也具有一定的固溶强化作用，在本发明中将硅限定在0.20～0.35%的范围内。

Mn：锰在所述钢中具有推迟奥氏体向铁素体的转变的作用，对细化组织，提高强度和韧性有利；当锰的含量较低，上述作用不显著，钢板强度和韧性偏低等，故本发明中锰含量控制在1.45～1.60%的范围内。

Cr：铬是提高钢淬透性的元素，能够抑制多边形铁素体和珠光体的形成，促进低温组织贝氏体或马氏体的转变，提高钢的强度；但Cr含量过高将影响钢的韧性，并引起回火脆性，本发明中铬含量控制在≤0.20%。

Ni：镍可以提高钢的低温韧性，同时可以抑制氯离子对钢材的腐蚀，也可以改善铜在钢中引起的热脆性，但是镍是贵重金属大量添加会急剧增加成本，且影响焊接性能，根据要求添加合适量，本发明中镍含量控制在0.90～1.50%的范围内。

Cu：铜是不降低韧性提高强度的有效元素，同时改善钢的耐候性能，但是铜会在钢中引起热脆性，因此本发明中铜含量控制在≤0.20%的范围内。

Mo：与Cr同样地使硬化能增加，大量添加时会增加成本，并降低韧性和可焊性，限制在0.70%以下；回火时，形成碳化物颗粒，从而有利于析出强化，因此本发明中钼含量控制在≤0.10%的范围内。