[发明专利]一种析出强化型非调质低温厚板钢及其轧制方法

说明书

本发明涉及一种析出强化型非调质低温厚板钢及其轧制方法，轧制方法包括：将连铸坯进行重新加热后依次进行粗轧和精轧，然后以25～51℃/s的超快冷速率冷却至260℃以下或至470～550℃线保温或回温放置20～70min，之后水冷或空冷得到低温钢厚板。与现有技术相比，缩短了生产工艺流程，降低了整体成本，根据厚板横向与纵向的位置不同，其屈服强度为670～920MPa，抗拉强度为740～1050MPa，伸长率为14～16％，室温、‑40℃、‑120℃和‑196℃的V型缺口冲击功分别为260‑300J、200‑270J、190～240J和120～190J，满足低温钢的使用需求。

技术领域

本发明涉及低温钢轧制技术领域，尤其是涉及一种析出强化型非调质低温厚板钢及其轧制方法。

背景技术

Ni系低温钢在压力容器、输油管线、破冰船等相关设备中广泛应用，可满足-40～-196℃甚至液氦的低温环境使用。通常，随着Ni含量从3.5Ni、5Ni、7Ni到9Ni及12Ni的增加，使用温度依次按照-80、-120、-196和-268℃的顺序降低。从材料制备的角度，通过优化的控轧控冷和离线热处理工艺，可以赋予3.5～7Ni钢更低的使用温度，即可以满足-120～-196℃的温度环境。例如专利CN109136768A提供了可用于-135℃环境下的3.5％Ni钢板的制备方法，证实了低Ni钢用于超低温环境的可行性，这将大幅度降低高Ni含量带来的材料成本。然而，在制备工艺方面，为了保证低温韧性和不同厚度处的性能均匀性，这些低温钢在热轧后都采用离线热处理工艺，即重新加热奥氏体化淬火(Q)+回火(T)的调质工艺，甚至在最终回火前引入临界淬火或两相区回火(L)的工艺，形成QLT的多步骤热处理，这将增加低温钢的制造成本。

发明内容

能否利用控制轧制(TMCP)+超快冷(UFC)或在线热处理(HOP)的工艺，来直接实现7～12Ni高强合金钢的低温应用，进而以缩短的生产工艺流程来弥补高Ni含量带来的成本增加，成为一个亟待解决的技术问题。

因此，开发一种TMCP+UFC的非调质低温厚板钢，调控其强度和低温韧性的配比，用于替代目前常规的5Ni、7Ni和9Ni低温钢以及低Ni(≤3.5wt.％)的低温船板、低温管线、低温压力容器用钢，对降低生产成本、提高经济效益具有重要意义。

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种析出强化型非调质低温厚板钢及其轧制方法。无需离线热处理，缩短了生产工艺流程，进而降低了整体生产成本，且制备的析出强化型低温厚板钢具有较高的屈服强度、抗拉强度和良好的伸长率与低温冲击韧性，能够满足不同构件或部件在-40～-196℃环境中的使用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供一种析出强化型非调质低温厚板钢的轧制方法，包括以下步骤：

(1)将连铸坯加热至1100～1150℃，保温1～4h；

(2)将加热后的连铸坯进行两个阶段的轧制，一阶段轧制为粗轧，开轧温度为990～1070℃；二阶段轧制为精轧，开轧温度≤870℃，终轧温度为620～680℃，得到热轧板坯；

(3)将热轧板坯直接或弛豫15～30s后，以25～51℃/s的超快冷速率冷却：

当以超快冷速率冷却至260℃以下后空冷，得到控轧控冷处理的低温厚板钢；

当以超快冷速率冷却至470～550℃在线保温或回温放置20～70min，再水冷或空冷至室温，得到在线热处理的低温厚板钢。

优选地，该析出强化型非调质低温钢(亦即连铸坯)，包括以下重量百分比含量的组分：C 0.004～0.08％，Ni 7～12％，Cu 0.8～2.5％，Al 0.5～1.2％，Ti 0.12～0.5％，P＜0.015％，S＜0.010％和余量的Fe。

其成分设计中各个元素的作用如下：