一种低温压力容器用07MnNiMoDR钢及其织构控制方法与流程

一种低温压力容器用07mnnimodr钢及其织构控制方法
技术领域
1.本发明涉及冶金领域一种钢板的生产工艺，具体涉及一种全厚度方向低温性能均匀的容器钢及其生产方法。


背景技术：

2.低温压力容器用钢，涉及到液化石油气、液态石油、液氨、液氮等的开采与运输。随着石化工业的发展，新工艺、新设备不断出现，气体的液化、分离、贮运及应用在各国已普遍，这些低温技术和设备的开发促进了低温压力容器用钢的发展。随着工业发展需要，材料心部的低温韧性也逐渐变得重要。
3.07mnnimodr钢是gb19189-2011标准中的一种低温容器钢，具有良好的低温冲击韧性、强度和延伸率等性能指标，钢种采用低碳、低合金成分设计，一般采用调质热处理方式交货，生产成本低，但对韧性值的要求较高，-50℃冲击韧性值（kv2）要求80j以上，材料低温韧性的提高能使其在低温下仍然保持较高的韧性。
4.专利cn 103343298a 公开了一种低温容器用钢07mnnimodr的生产方法，按照其方法可以生产32mm厚度的钢板，但是该方法调质淬火温度900-920℃℃，且未公开相关性能数据，主要目的是生产出性能稳定、符合标准要求可供认证用的钢板，以杜绝皮下裂纹发生等。
5.专利cn 105543679a 公开了一种反应堆压力壳用调质板07mnnimodr厚板及其生产方法，其成分设计中含cr为0.3%，其生产钢板的厚度为60～80mm规格，未关注1/2厚度冲击韧性的提高。
6.专利cn109487041a 公开了一种高强调质压力容器07mnnimodr钢板及其生产方法，其生产钢板的厚度≤100mm，采用了常规“淬火+回火”热处理工艺，钢板强度和延伸率良好，但其钢板厚度1/2与钢板厚度1/4的冲击功相差略大。
7.专利cn107267857a公开了一种07mnnimodr钢板及其在线淬火生产方法，生产钢板厚度≤50mm，当厚度≤30mm时，板厚低温冲击韧性及均匀性较好，但其厚度在30～50mm之间的钢板厚度1/2与钢板厚度1/4的冲击功相差略大；同时，其成分设计增加了0.1～0.2%cr，且对在线淬火工艺和设备有较高的要求。


技术实现要素：

8.现有的低温压力容器用07mnnimodr钢板，多采用“淬火+回火”工艺，但其1/2厚处冲击韧性较低，韧性均匀性比较差，钢板内部织构取向较为单一，其冲击断口形貌表现其断裂形式为准解理断裂。
9.本发明通过成分设计，采用控制轧制技术，选用较为合适的“亚温淬火+回火”工艺，在钢板强度不降低的条件下，得到内部织构取向较为随机化的钢板，在保证钢板强度、延伸率的情况下，提高了40～50mm厚07mnnimodr钢板的心部冲击韧性，钢板1/4厚处冲击韧性达到249.83j/cm2，1/2厚处冲击韧性达到231.66j/cm2。
10.本发明具体采用以下技术方案：一种低温压力容器用07mnnimodr钢板，其特征在于，钢板厚度40～50mm，钢板的化学成分按重量百分比计为：c ≤0.09，si 0.15～0.40，mn 1.20-1.60，p≤0.015，s≤0.005，ni 0.30～0.60，alt ≥0.02，mo 0.10～0.30，nb 0.025～0.030％，v 0.045～0.050％，ti 0.0025～0.0030％，ca 0.0015～0.0020％，其余为fe和残留元素。
11.上述低温压力容器用07mnnimodr钢板的织构控制方法，其特征在于采用320mm大断面铸坯、控轧轧制工艺、亚温淬火和回火工艺，具体包括如下步骤：(1)、炼钢工序：铁水预处理脱s、转炉深脱p、lf深脱s，超低as、sb、sn、pb、bi、b残余元素控制；采用动态轻压下、电磁搅拌技术，获得中心偏析c0.5、c1.0级的07mnnimodr钢铸坯；(2)、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数≥10.0min/cm，加热温度1180～1220℃，保证铸坯加热均匀性；(3)、轧制工序：采用320mm大断面连铸坯，采用2阶段控轧工艺，第一阶段轧制温度在980~1150℃之间,第二阶段的开轧温度≤840℃；(4)、冷却工序：轧制后的钢板自然空冷，然后进行堆垛缓冷，堆垛时间72小时及以上；(5)、热处理工序：堆冷后的钢板进行准亚温淬火和回火处理，淬火加热温度ac3以下5~10℃，淬火加热和保温时间为1.8～2.3min/mm；回火加热温度550~650℃，回火加热和保温时间为2.5～3.5min/mm。
12.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用低合金成本设计，较少的锰、镍、钼成分，原料成本低。
13.采用320mm大断面铸坯，以较大的压缩比来提高钢板心部的致密性，从而提高钢板心部的低温冲击韧性。
14.采用控制轧制+轧后空冷堆垛技术，尽可能的提高轧态钢板的性能，同时保证钢板厚度方向的均匀性。
15.最终得到的钢板组织为“粒状贝氏体+少量块状铁素体”，粒状贝氏体保证了钢板的强度，块状铁素体则能提高钢板的韧性。经检测，钢板内部织构随机性较强，钢板1/4厚处冲击韧性达到249.83j/cm2，1/2厚处冲击韧性达到231.66j/cm2。冲击断口表现为韧窝和准解理断裂的复合形貌。07mnnimodr钢板市场需求量较大，经济效益好，预计吨钢毛利1300元/吨以上。
附图说明
16.图1为实施例1中48mm厚钢板的显微组织图（板厚1/2处）；图2为实施例1中48mm厚钢板的ebsd取向分布图（板厚1/2处）；图3为实施例2中48mm厚钢板的显微组织图（板厚1/2处）；图4为实施例2中48mm厚钢板的ebsd取向分布图（板厚1/2处）。
具体实施方式
17.实施例1：
此07mnnimodr钢板厚度为48mm，采用下述成分配比以及生产方法。成分含量(wt)为:c：0.067％，si：0.211％，mn：1.508％，p：0.007％，s：0.0009％，ni：0.392％，al：0.036％，mo：0.270％，nb：0.029％，v：0.046％，ti：0.0029％，ca：0.0019％，其余为fe和残留元素。
18.本钢板的生产方法如下:(1)、炼钢工序：铁水预处理后s≤0.005%、转炉深脱p≤0.010%、lf深脱硫后s≤0.002%，超低as、sb、sn、pb、bi、b残余元素控制，冶炼采用成分合格铁水作为原材料，钢水冶炼过程添加合金避免残余元素增加。rh结束后钢液温度1515℃，至连铸中间包，钢液过热度控制在10～15℃,连铸采用动态轻压下、电磁搅拌技术，320mm厚铸坯中心偏析c0.5级。
19.(2)、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为10.2min/cm，加热温度1198℃，均热段保温61min；(3)、轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段轧制终了温度1005℃，此阶段最后2道次压下量为32、29mm；第二阶段开轧温度为833℃，终轧温度为821℃。
20.(4)、冷却工序：轧制后的钢板自然空冷，堆垛温度530℃，堆垛时间74小时。
21.(5)、热处理工序：淬火加热温度860℃，淬火加热和保温时间为90min；回火加热温度620℃，回火加热和保温时间为125min。
22.本07mnnimodr钢坯轧成48mm钢板，其厚度1/2处显微组织如图1所示，1/2处ebsd取向分布图如图2所示。钢板组织均匀细小，组织类型为：粒状贝氏体+块状铁素体。1/2处织构随机性较强。力学性能为：屈服强度580mpa，抗拉强度650mpa，断后伸长22%，-50℃沿厚度方向各位置冲击韧性(1/4t、1/2t，t表示厚度)：249.83j/cm2、231.66j/cm2。
23.实施例2：此07mnnimodr钢板厚度为48mm，采用下述成分配比以及生产方法。成分含量(wt)为:c：0.068％，si：0.212％，mn：1.509％，p：0.0076％，s：0.001％，ni：0.393％，al：0.037％，mo：0.271％，nb：0.030％，v：0.047％，ti：0.0029％，ca：0.002％，其余为fe和残留元素。
24.本钢板的生产方法如下:(1)、炼钢工序：铁水预处理后s≤0.005%、转炉深脱p≤0.010%、lf深脱硫后s≤0.002%，超低as、sb、sn、pb、bi、b残余元素控制，冶炼采用成分合格铁水作为原材料，钢水冶炼过程添加合金避免残余元素增加。rh结束后钢液温度1518℃，至连铸中间包，钢液过热度控制在10～13℃,连铸采用动态轻压下、电磁搅拌技术，320mm厚铸坯中心偏析c0.5级。
25.(2)、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数10min/cm，加热温度1186℃，均热段保温65min；(3)、轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段轧制终了温度1003℃，此阶段最后2道次压下量为32、29mm；第二阶段开轧温度为830℃，终轧温度为818℃。
26.(4)、冷却工序：轧制后的钢板自然空冷，堆垛温度528℃，堆垛时间72小时。
27.(5)、热处理工序：淬火加热温度860℃，淬火加热和保温时间为92min；回火加热温度610℃，回火加热和保温时间为121min。
28.本07mnnimodr钢坯轧成48mm钢板，其厚度1/2处显微组织如图3所示，1/2处ebsd取向分布图如图4所示。钢板组织均匀细小，组织类型为：粒状贝氏体+块状铁素体。1/2处织构随机性较强。力学性能为：屈服强度585mpa，抗拉强度663mpa，断后伸长22%，-50℃沿厚度方向各位置冲击韧性(1/4t、1/2t，t表示厚度)：251.92j/cm2、240.37j/cm2。