一种低压缩比热轧9Ni钢厚板的制造方法

摘要

本发明公开了一种低压缩比热轧9Ni钢厚板及其制造方法，该钢厚板成分质量百分比计为：C0.035～0.075%，Si0.15～0.25%，Mn0.50～0.80%，S≤0.006%，P≤0.008%，Ni8.9～9.5%，Alt0.020-0.045%，余量为Fe和杂质。制造步骤是：转炉冶炼，LF+RH精炼，连铸成150mm厚板坯，分两阶段轧制，轧件采用层流冷却，并采用离线淬火加回火工艺进行热处理。本发明优点是：合金成分简单，成本低；低压缩比轧制35mm以上厚规格钢板，板形良好，热处理后-196℃横向冲击功≥160J，钢板具有良好的强韧性匹配。

权利要求

1.一种低压缩比热轧9Ni钢厚板的制造方法，该钢厚板的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.035～0.075%，Si：0.15～0.25%，Mn：0.50～0.80%，S≤0.006%，P≤0.008%，Ni：8.9～9.5%，Alt：0.020-0.045%，以及余量Fe和不可去除杂质；

其特征在于：该钢厚板的制造方法包括如下步骤：

⑴炼钢及连铸：先对铁水进行预处理，使得所述铁水中S含量＜0.002wt%；进行转炉炼钢，并送入LF炉继续深脱氧和脱硫，同时通过添加合金细调合金成分；然后送入RH精炼炉脱气；脱气后，采用二冷区弱冷的水量方案，并配合低拉坯速度进行连铸获得板坯，所述低拉坯速度为0.8-1.2m/min，所述连铸后的板坯厚度为150mm，连铸结束后将所述板坯进行堆冷处理；

⑵板坯加热：冷坯加热，所述板坯出炉温度为1130℃-1160℃，所述板坯在炉总时间

150-210分钟，其中均热段保温时间30-90分钟，所述整张板坯温度均匀性≤10℃；

⑶热轧：板坯出炉后采用高压水除鳞，除鳞水压力≥18MPa，并采用两阶段控制轧制；

⑷控制冷却：热轧后采用层流冷却，控制热轧后的板坯返红温度为660-700℃，进行层流冷却后将所述板坯下线堆冷至室温；

⑸热处理：对所述板坯进行离线调质热处理，采用在Ac3温度以上进行热处理。

2.根据权利要求1所述的低压缩比热轧9Ni钢厚板的制造方法，其特征在于：所述钢厚板的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.066％，Si：0.17％，Mn：0.60％，S：

0.0012％，P：0.0044％，Ni：9.15%，Alt：0.030%，余量为Fe和杂质。

3.根据权利要求1所述的低压缩比热轧9Ni钢厚板的制造方法，其特征在于：所述钢厚板的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.038％，Si：0.19％，Mn：0.64％，S：

0.0007％，P：0.0042％，Ni：9.07%，Alt：0.032%，余量为Fe和杂质。

4.根据权利要求1所述的低压缩比热轧9Ni钢厚板的制造方法，其特征在于：所述钢厚板的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.043％，Si：0.23％，Mn：0.68％，S：

0.0010％，P：0.0041％，Ni：9.41%，Alt：0.034%，余量为Fe和杂质。

5.根据权利要求1所述的低压缩比热轧9Ni钢厚板的制造方法，其特征在于：所述钢厚板的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.049％，Si：0.21％，Mn：0.63％，S：

0.0010％，P：0.0043％，Ni：9.22%，Alt：0.025%，余量为Fe和杂质。

6.根据权利要求1所述的低压缩比热轧9Ni钢厚板的制造方法，其特征在于：所述钢厚板的组织形态为：回火马氏体为基体加上4%-15%逆转变奥氏体第二相的混合组织。

7.根据权利要求1所述的低压缩比热轧生产9Ni钢厚板的制造方法，其特征在于：所述步骤⑴中，堆冷时间不小于48小时。

8.根据权利要求1所述的低压缩比热轧生产9Ni钢厚板的制造方法，其特征在于：所述步骤⑶中，所述两阶段控制轧制具体操作为：在奥氏体再结晶区进行至少2道次粗轧，粗轧开轧温度为1020―1050℃，总压下量为30-50%；在奥氏体未再结晶区进行精轧，开轧温度低于910℃，压下量为35-65%，终轧温度为780-820℃。

9.根据权利要求1所述的低压缩比热轧生产9Ni钢厚板的制造方法，其特征在于：所述步骤⑸中，热处理方式为：钢板加热到790℃-810℃保温60-90分钟，保温后在辊式淬火机上进行单相区水淬，然后在550-590℃回火1-2小时，出炉空冷。

说明书

一种低压缩比热轧9Ni钢厚板的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种轧钢工艺，尤其是涉及一种低压缩比热轧9Ni钢厚板及其制造方法。

背景技术

[0002] LNG需求在我国正保持强劲增长态势，我国沿海已经建造了10余座LNG接收基地，目前这种陆地LNG储罐的容积均不超过16万m³，对9Ni钢的厚度规格要求不超过30mm，这种30mm以下规格9Ni钢我国已实现工业化规模生产。

[0003] 通常LNG陆地罐与大型运输船之间的运输以及近海和内河的运输需要小型LNG船来实现。这种小型LNG船或容积更大的，例如20万m³以上的陆地储罐则需要用到厚达50mm的9Ni钢钢板。例如一艘27000m³双C型罐LNG船需要用到40mm以上厚规格钢板约330吨。对于这种40mm以上厚规格钢板，常规要求至少需要5倍以上压缩比，即要求连铸坯厚度为200mm以上。采用厚规格连铸坯，由于这种高Ni合金钢钢水黏度大，连铸过程中钢水流动性差，导致合金元素偏析严重，连铸坯质量很难保障，采用低压缩比热轧的方法生产则为9Ni钢厚板的生产提供了一种解决方案。

[0004] 经检索，中国专利中关于9Ni钢的专利涉及9Ni钢焊接材料和焊接方法、热处理方法、冶炼方法和制造方法等方面。

[0005] 中国专利 CN 101215668公开了一种含碳量为0.02-0.04%的9Ni钢制造方法，其制备工艺流程主要是模拟连铸连轧工艺，从而缩短生产工艺流程，这在工业化生产中较难实现。此外，其实例中制造的钢板厚度均为20mm以下规格。

[0006] 中国专利 CN 101864537公开了一种含Cu的9Ni钢制造方法，其制造的厚度为20mm。热轧后层流冷却至200℃以下，这个过程中由于残余形变应力、热应力和相变应力的存在以及分布均匀性很难保障，会导致冷却后板形很难控制。此外，其主要特征在于进行两相区保温、淬火，钢板的屈服强度高达710MPa以上，但-196℃冲击功只能保证120J。

[0007] 中国专利CN 102586683公开了一种厚度可达50mm的9Ni钢厚板制造方法，在钢板成分合金化设计时添加了Cu、Ti和Mo元素，通过临界淬火工艺处理后能改善综合力学性能，但显然会增加合金成本。热处理采用临界淬火+回火或单相区淬火+临界淬火+回火的工艺进行热处理，回火时间较长，需2-8小时。

发明内容

[0008] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种低压缩比热轧9Ni钢厚板及其制造方法，该钢厚板具有成分简单、厚度规格大、板形好，热处理后-196℃横向冲击功高以及成本低的特点。

[0009] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种低压缩比热轧9Ni钢厚板及其制造方法：

[0010] 一种低压缩比热轧9Ni钢厚板，该钢厚板的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.035～0.075%，Si：0.15～0.25%，Mn：0.50～0.80%，S≤0.006%，P≤0.008%，Ni：8.9～
9.5%，Alt：0.020-0.045%，以及余量Fe和不可去除杂质。

[0011] 一种低压缩比热轧生产9Ni钢厚板的制造方法，包括如下步骤：

[0012] （1）炼钢及连铸：先对铁水进行预处理，使得所述铁水中S含量＜0.002wt%；进行转炉炼钢，并送入LF炉继续深脱氧和脱硫，同时通过添加合金细调合金成分；然后送入RH精炼炉脱气；脱气后，采用二冷区弱冷的水量方案，并配合低拉坯速度进行连铸获得板坯，所述低拉坯速度为0.8-1.2m/min，所述连铸后的板坯厚度为150mm，连铸结束后将所述板坯进行堆冷处理；

[0013] （2）板坯加热：冷坯加热，所述板坯出炉温度为1130℃-1160℃，所述板坯在炉总时间150-210分钟，其中均热段保温时间30-90分钟，所述整张板坯温度均匀性≤10℃，温度均匀性即钢板的整体温差，最高处温度与最低处温度差≤10℃；

[0014] （3）热轧：板坯出炉后采用高压水除鳞，除鳞水压力≥18MPa，并采用两阶段控制轧制；

[0015] （4）控制冷却：热轧后采用层流冷却，控制热轧后的板坯返红温度为660-700℃，进行层流冷却后将所述板坯下线堆冷至室温；

[0016] （5）热处理：对所述板坯进行离线调质热处理，采用在Ac3温度以上进行热处理。

[0017] 本发明进一步限定的技术方案是：

[0018] 前述钢厚板包含的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.066％，Si：0.17％，Mn：0.60％，S：0.0012％，P：0.0044％，Ni：9.15%，Alt：0.030%，余量为Fe和杂质。

[0019] 前述钢厚板包含的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.038％，Si：0.19％，Mn：0.64％，S：0.0007％，P：0.0042％，Ni：9.07%，Alt：0.032%，余量为Fe和杂质。

[0020] 前述钢厚板包含的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.043％，Si：0.23％，Mn：0.68％，S：0.0010％，P：0.0041％，Ni：9.41%，Alt：0.034%，余量为Fe和杂质。

[0021] 前述钢厚板包含的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.049％，Si：0.21％，Mn：0.63％，S：0.0010％，P：0.0043％，Ni：9.22%，Alt：0.025%，余量为Fe和杂质。

[0022] 前述的低压缩比热轧9Ni钢厚板，该钢厚板的组织形态为：回火马氏体为基体加上4-15%逆转变奥氏体第二相的混合组织。即回火马氏体为基体，第二相为逆转变奥氏体，具有回火马氏体和逆转变奥氏体的混合组织。

[0023] 进一步的，前述步骤1中，堆冷时间不小于48小时。

[0024] 前述步骤3中，两阶段控制轧制具体操作为：在奥氏体再结晶区进行至少2道次粗轧，粗轧开轧温度为1020―1050℃，总压下量为30-50%；在奥氏体未再结晶区进行精轧，开轧温度低于910℃，压下量为35-65%，终轧温度为780-820℃。

[0025] 前述步骤5中，热处理方式为：钢板加热到790℃-810℃保温60-90分钟，保温后在辊式淬火机上进行单相区水淬，然后在550-590℃回火1-2小时，出炉空冷。

[0026] 本发明的有益效果是：（1）成分中除了Si、Mn、Ni和Al四种添加元素外，无需添加其它合金或微合金元素，利于冶炼过程中成分的稳定控制，减少合金成本；（2）采用低压缩比，即板坯厚度只有150mm，轧制30-50mm规格钢板，组织性能均匀，板形良好；（3）采用离线淬火+回火工艺进行热处理，无需进行两相区淬火或临界淬火，总的热处理时间短，生产节奏紧凑；（4）本发明对板坯采用了较低的加热温度，可以控制热轧前原奥氏体晶粒尺寸，且不需要固溶微合金元素形成的大尺寸第二相，最终得到以回火马氏体为基体加上至少4%逆转奥氏体第二相的混合组织。

附图说明

[0027] 图1为4%硝酸酒精溶液腐蚀的40mm钢板1/4厚度处热轧态组织照片。

[0028] 图2为4%硝酸酒精溶液腐蚀的50mm钢板1/4厚度处回火态组织照片。

具体实施方式

[0029] 实施例1

[0030] 本实施例提供的一种低压缩比热轧9Ni钢厚板，包含的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.066％，Si：0.17％，Mn：0.60％，S：0.0012％，P：0.0044％，Ni：9.15%，Alt：0.030%，余量为Fe和杂质。该钢厚板的组织形态为：回火马氏体为基体加上9%逆转变奥氏体第二相的混合组织。

[0031] 实施例2

[0032] 本实施例提供的一种低压缩比热轧9Ni钢厚板，包含的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.038％，Si：0.19％，Mn：0.64％，S：0.0007％，P：0.0042％，Ni：9.07%，Alt：0.032%，余量为Fe和杂质。该钢厚板的组织形态为：回火马氏体为基体加上4%逆转变奥氏体第二相的混合组织。

[0033] 实施例3

[0034] 本实施例提供的一种低压缩比热轧9Ni钢厚板，包含的化学成分及其质量百分数分别为 ：C：0.043％，Si：0.23％，Mn：0.68％，S：0.0010％，P：0.0041％，Ni：9.41%，Alt：0.034%，余量为Fe和杂质。该钢厚板的组织形态为：回火马氏体为基体加上15%逆转变奥氏体第二相的混合组织。

[0035] 实施例4

[0036] C：0.049％，Si：0.21％，Mn：0.63％，S：0.0010％，P：0.0043％，Ni：9.22%，Alt：0.025%，余量为Fe和杂质。该钢厚板的组织形态为：回火马氏体为基体加上12%逆转变奥氏体第二相的混合组织。

[0037] 实施例5

[0038] 本实施例提供的一种低压缩比热轧9Ni钢厚板的制造方法，采用炉卷轧机轧制150mm厚坯料生产35mm厚度规格的钢板，压缩比为4.28。包括如下步骤：

[0039] 先对铁水进行预处理，使得铁水中S含量＜0.002wt%；进行转炉炼钢，送入LF炉继续深脱氧和脱硫，同时通过添加合金细调合金成分；然后送入RH精炼炉脱气；采用二冷区弱冷的水量方案，并配合低拉坯速度进行连铸获得板坯，低拉坯速度为0.85m/min，连铸后的板坯厚度为150mm，连铸结束后将板坯进行堆冷处理。

[0040] 将冷坯送入加热炉加热，总在炉时间为172分钟，其中均热段保温时间为37分钟，加热炉出钢温度为1144℃。板坯出炉后采用高压水除鳞，除鳞水压力≥18MPa，除鳞要充分以保证表面质量，除鳞后采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度为1033℃，粗轧总压下量为50%。精轧开轧温度为902℃，精轧总压下量为53%，终轧温度为781℃。层冷后返红温度为
661℃。层冷后钢板堆冷直室温。

[0041] 将堆冷后的钢板加热到805℃保温60分钟进行奥氏体化，水淬；再加热到586℃，保温60分钟，空冷。

[0042] 实施例6

[0043] 本实施例提供的一种低压缩比热轧9Ni钢厚板的制造方法，采用炉卷轧机轧制150mm厚坯料生产40mm厚度规格的钢板，压缩比为3.75。包括如下步骤：

[0044] 先对铁水进行预处理，使得铁水中S含量＜0.002wt%；进行转炉炼钢，送入LF炉继续深脱氧和脱硫，同时通过添加合金细调合金成分；然后送入RH精炼炉脱气；采用二冷区弱冷的水量方案，并配合低拉坯速度进行连铸获得板坯，低拉坯速度为1.15m/min，连铸后的板坯厚度为150mm，连铸结束后将板坯进行堆冷处理。

[0045] 将冷坯送入加热炉加热，总在炉时间为183分钟，其中均热段保温时间为41分钟，加热炉出钢温度为1155℃。板坯出炉后采用高压水除鳞，除鳞水压力≥18MPa，除鳞要充分以保证表面质量，除鳞后采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度为1042℃，粗轧总压下量为31%。精轧开轧温度为890精轧，精轧总压下量为62%，终轧温度为812℃。层冷后返红温度为674℃。层冷后钢板堆冷直室温。

[0046] 将堆冷后的钢板加热到800℃保温65分钟进行奥氏体化，水淬；再加热到580℃保温65分钟，空冷。

[0047] 实施例7

[0048] 本实施例提供的一种低压缩比热轧9Ni钢厚板的制造方法，采用炉卷轧机轧制150mm厚坯料生产45mm厚度规格的钢板，压缩比为3.33。包括如下步骤：

[0049] 先对铁水进行预处理，使得铁水中S含量＜0.002wt%；进行转炉炼钢，送入LF炉继续深脱氧和脱硫，同时通过添加合金细调合金成分；然后送入RH精炼炉脱气；采用二冷区弱冷的水量方案，并配合低拉坯速度进行连铸获得板坯，低拉坯速度为0.92m/min，连铸后的板坯厚度为150mm，连铸结束后将板坯进行堆冷处理。

[0050] 将冷坯送入加热炉加热，总在炉时间为167分钟，其中均热段保温时间为35分钟，加热炉出钢温度为1150℃。板坯出炉后采用高压水除鳞，除鳞水压力≥18MPa，除鳞要充分以保证表面质量，除鳞后采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度为1049℃，粗轧总压下量为49%。精轧开轧温度为860℃，精轧总压下量为41%，终轧温度为784℃。层冷后返红温度为
664℃。层冷后钢板堆冷直室温。

[0051] 将堆冷后的钢板加热到797℃保温65min进行奥氏体化，水淬；再加热到570℃，保温70分钟，空冷。

[0052] 实施例8

[0053] 本实施例提供的一种低压缩比热轧9Ni钢厚板的制造方法，采用炉卷轧机轧制150mm厚坯料生产50mm厚度规格的钢板，压缩比为3。包括如下步骤：

[0054] 先对铁水进行预处理，使得铁水中S含量＜0.002wt%；进行转炉炼钢，送入LF炉继续深脱氧和脱硫，同时通过添加合金细调合金成分；然后送入RH精炼炉脱气；采用二冷区弱冷的水量方案，并配合低拉坯速度进行连铸获得板坯，低拉坯速度为1.0m/min，连铸后的板坯厚度为150mm，连铸结束后将板坯进行堆冷处理。

[0055] 将冷坯送入加热炉加热，总在炉时间为158分钟，其中均热段保温时间为33分钟，加热炉出钢温度为1134℃。板坯出炉后采用高压水除鳞，除鳞水压力≥18MPa，除鳞要充分以保证表面质量，除鳞后采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度为1056℃，粗轧总压下量为47%。精轧开轧温度为850℃，精轧总压下量为38%，终轧温度为813℃。层冷后返红温度为
696℃。层冷后钢板堆冷直室温。

[0056] 将堆冷后的钢板加热到800℃保温75min进行奥氏体化，水淬；再加热到559℃，保温75分钟，空冷。

[0057] 钢板板形

[0058] 成品板板形任意方向控制在≤6mm/m和≤10mm/2m。

[0059] 组织观察

[0060] 图1是本发明40mm钢板1/4厚度处热轧态组织照片，图2是本发明50mm钢板1/4厚度处回火态组织照片，由图对本实例中钢板组织观察表明，本发明所获得的组织均为均匀细小的回火马氏体组织基体加一定量的稳定逆转奥氏体。组织沿厚度方向分布无明显差异。为9Ni钢厚板获得良好的低温韧性奠定了良好的组织基础。

[0061] 力学性能

[0062] 表1 实例1-4生产工艺获得钢板的力学性能编号 屈服强度，MPa 抗拉强度，MPa 伸长率，% -196℃横向冲击功，J
实例1 682 733 26.0 167
实例2 657 703 24.5 195
实例3 660 722 25.5 191
实例4 659 713 23.5 184

[0063] 除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。