生產9Ni鋼的在線熱處理方法
2023-05-18 20:08:46 1
專利名稱：生產9Ni鋼的在線熱處理方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼材的熱處理方法，具體地講，涉及一種生產9Ni鋼的在線熱處
理方法。
背景技術：
9Ni鋼又被稱為Ni9鋼、9% Ni鋼等，鎳含量為大約8.5% -10.0%，其廣泛應用於深冷低溫工程領域，如用於液化天然氣儲罐等大型結構的建造。因此，對9Ni鋼的低溫韌性的要求極為嚴格，以保證金屬結構在超低溫條件下的安全性。對9Ni低溫鋼採用適當的熱處理工藝，可以較大程度地提高其在-196 °C的低溫韌性。現有9Ni鋼熱處理工藝主要包括正火+正火+回火(NNT)、淬火+回火(QT)、淬火+亞溫淬火+回火(QLT)的離線熱處理工藝。它們都存在工藝複雜、生產周期長、效率低等缺點。特別是在QLT工藝中，降低熱軋矯直後的鋼材的溫度進行亞溫處理需要很長的時間。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足而提供一種生產9Ni鋼的在線熱處理方法。根據本發明的一方面，生產9Ni鋼的在線熱處理方法包括以下步驟:a)將軋制後的用於生產9Ni鋼的鋼板以30-50°C /s的冷卻速度冷卻至600°C _700°C，並保溫5_10分鐘；b)以30-50°C /s的冷卻 速度冷卻至室溫；c)加熱以回火至500°C -600°C並保溫5_10分鐘；d)冷卻至室溫。根據本發明的實施例，在步驟a)中，可以將軋制後的用於生產9Ni鋼的鋼板以30-500C /s的冷卻速度冷卻至650°C _680°C，並保溫5_8分鐘。根據本發明的實施例，在步驟c)中，可以加熱以回火至540-580°C並保溫5_8分鐘。根據本發明的實施例，在步驟d)中，可以通過空冷冷卻至室溫。根據本發明的實施例，用於生產9Ni鋼的鋼板的厚度可以在40mm以下。優選地，用於生產9Ni鋼的鋼板的厚度可以為5mm至40mm。根據本發明的生產9Ni鋼的在線熱處理方法採用在線熱處理，具有經濟、高效和節能等優點。此外，經過該方法熱處理後的9Ni鋼具有改善的強度和韌性等優點。
通過結合附圖進行的示例性實施例的以下描述，本發明的這些和/或其他方面和優點將變得清楚和更易於理解，其中:圖1是示出根據本發明示例性實施例的9Ni鋼的生產流程示意圖。圖2是根據本發明示例性實施例的生產9Ni鋼的在線熱處理方法的曲線圖。
具體實施例方式下面將參照附圖和示例性實施例來詳細描述根據本發明的生產9Ni鋼的在線熱處理方法。如這裡所使用的，在線熱處理指利用鋼板熱軋後的餘熱或者利用感應加熱裝置來控制鋼材熱軋後的溫度和冷卻速度，使溫度變化更接近離線熱處理的溫度和溫降過程，達到相同或相近的鋼材組織和性能。圖1是示出根據本發明示例性實施例的9Ni鋼的生產流程的示意圖，圖2是根據本發明示例性實施例的生產9Ni鋼的在線熱處理方法的曲線圖。首先，製備用於熱處理的鋼板。如圖1所示，通常採用在加熱爐I中進行加熱均勻化處理、經粗軋機2和精軋機3進行軋制以及在預矯直機4處矯直等一系列處理來得到用於後續熱處理的鋼板。經過上述的一系列處理工藝，用於生產9Ni鋼的鋼坯形成為鋼板，得到的鋼板一般在大約870°C _900°C的溫度範圍內。接下來，應用根據本發明示例性實施例的在線熱處理方法對得到的鋼板進行在線熱處理。下面將詳細地描述該在線熱處理過程。具體地講，如圖1和圖2所示，首先，將來自熱矯直機4的鋼板以30_50°C /s的冷卻速度冷卻至600°C -700°C，並保溫5-10分鐘，S卩，將鋼板快速冷卻至兩相區保溫。優選地，將來自熱矯直機4的鋼板以30-50°C /s的冷卻速度冷卻至650°C -680°C，並保溫5_8分鐘。這裡，可以在快速冷卻裝置5中對來自預矯直機4的鋼板進行快速冷卻。快速冷卻裝置5可以是MULPIC冷卻裝置。根據本發明的示例性實施例，可以在輥道上利用鋼板餘熱表面返溫對鋼板進行保溫，然而本發明不限於此，例如，可以在在線加熱裝置7中對鋼板進行加熱保溫。然後，將保溫後的鋼板以3 0_50°C /s的冷卻速度冷卻至室溫。這裡，可以在淬火裝置6上進行快速冷卻。根據本發明的示例性實施例，淬火裝置6可以是超快速冷卻(UFC)裝置，其採用大水量冷卻以形成較厚的冷卻水層，從而保證了鋼板的冷卻強度。然後，加熱鋼板以回火至500°C _600°C並保溫5-10分鐘。優選地，回火至5400C -580°C並保溫5-8分鐘。這裡，可以在在線加熱裝置7上將鋼板加熱至預設溫度並進行保溫，在線加熱裝置7可以是在線感應加熱裝置。在線感應加熱裝置7可以為常見的中頻或者高頻感應加熱裝置，其通過感應線圈的電流在鋼板內部產生熱量從而加熱鋼板。在回火處理中，鋼板表面溫度提高較快，為使鋼板表面和心部溫度相同、保證組織的均勻性並確保傳熱效率，根據本發明的示例性實施例採用5-10分鐘的保溫時間，優選地，採用5-8分鐘的保溫時間。如果保溫時間過長，則將浪費資源、增加成本並使生產效率降低。最後，將鋼板冷卻至室溫。這裡，可以通過將鋼板置於冷床上來空冷至室溫，然而，本發明不限於此，例如，可以通過風冷或水冷的方式將鋼板冷卻至室溫。根據本發明示例性實施例的在線熱處理方法得到的9Ni鋼組織為板條馬氏體和迴轉奧氏體。根據本發明示例性實施例的生產9Ni鋼的在線熱處理方法可以適用於厚度在40mm以下的9Ni鋼的熱處理，更加優選地,適用於厚度為5mm至40mm的9Ni鋼的熱處理。然而，本發明不限於此，根據本發明示例性實施例的生產9Ni鋼的在線熱處理方法可以適用於任何厚度的9Ni鋼的熱處理。
根據本發明示例性實施例的生產9Ni鋼的在線熱處理方法在熱軋矯直後直接快冷，這可以利用熱軋後鋼板的餘熱而不需要加熱奧氏體化，從而節約了能源、降低了成本。此外，通過熱軋後的鋼板直接淬火減少了現有技術中回復加熱引起的動態再結晶，由於終軋溫度較高，在隨後的緩慢降溫過程中，位錯可以通過滑移、攀移等方式進行回復，或者發生再結晶現象。直接淬火保留了部分位錯、孿晶等微觀結構。因此，保存了軋制過程中能夠引起加工硬化的位錯、孿晶等顯微結構，提高了鋼材淬火後的性能同時減少了在現有技術中離線淬火加熱引起的氧化現象。根據本發明示例性實施例的生產9Ni鋼的在線熱處理方法在直接快冷後進行兩相區保溫並淬火，這樣可以充分利用餘熱，而且能夠減小直接淬火引起的淬火應力，減小淬火變形引起板形變化傾向，使相變更加充分。同時，形成適量的馬氏體積分數，導致在隨後的回火熱處理中形成的迴轉奧氏體數量能夠足以吸收C、Mn、Ni等穩定元素，使得迴轉奧氏體的穩定性提高，裂紋尖端鈍化並受阻，改善衝擊韌性，有利於低溫韌性與強度。此外，根據本發明·示例性實施例的生產9Ni鋼的在線熱處理方法利用在線加熱節省鋼材的離線搬運時間並縮短生產周期。實施例120mm厚9Ni鋼板的製備。將300mm厚的用於生產9Ni鋼的鋼坯在加熱爐I裡加熱，然後使其經粗軋機2和精軋機3軋制，在形成20_厚鋼板後在熱矯直機4中矯直，矯直後的鋼板溫度為890°C。接下來，在快速冷卻裝置5中以40°C /s的冷卻速度在線冷卻至680°C，並在該溫度下保溫5分鐘以均勻化。然後，通過淬火裝置6以50°C /s的冷卻速度將鋼板冷卻至室溫。通過在線加熱裝置7將鋼板加熱至580°C並保溫5分鐘。最後在冷床上空冷至室溫，從而得到9Ni鋼板。得到的20mm厚的9Ni鋼板的抗拉強度為740MPa，屈服強度為640MPa，延伸率為25%，-196°C的衝擊功達到260J。實施例230mm厚9Ni鋼板的製備。將300mm厚的用於生產9Ni鋼的鋼坯在加熱爐I裡加熱，然後使其經粗軋機2和精軋機3軋制，在形成30_厚鋼板後在熱矯直機4中矯直，矯直後的鋼板溫度為880°C。接下來，在快速冷卻裝置5中以40°C /s的冷卻速度在線冷卻至670°C，並在該溫度下保溫6分鐘以均勻化。然後，通過淬火裝置6以45°C /s的冷卻速度將鋼板冷卻至室溫。通過在線加熱裝置7將鋼板加熱至550°C並保溫5分鐘。最後在冷床上空冷至室溫，從而得到9Ni鋼板。得到的30mm厚的9Ni鋼板的抗拉強度為720MPa，屈服強度為630MPa，延伸率為24%，-196°C的衝擊功達到240J。實施例340mm厚9Ni鋼板的製備。將300mm厚的用於生產9Ni鋼的鋼坯在加熱爐I裡加熱，然後使其經粗軋機2和精軋機3軋制，在形成40_厚鋼板後在熱矯直機4中矯直，矯直後的鋼板溫度為890°C。接下來，在快速冷卻裝置5中以35°C /s的冷卻速度在線冷卻至680°C，並在該溫度下保溫5分鐘以均勻化。然後，通過淬火裝置6以40°C/s的冷卻速度將鋼板冷卻至室溫。通過在線加熱裝置7將鋼板加熱至545°C並保溫7分鐘。最後在冷床上空冷至室溫，從而得到9Ni鋼板。得到的40mm厚的9Ni鋼板的抗拉強度為715MPa，屈服強度為620MPa，延伸率為23%，-196°C的衝擊功達到220J。通過上述實施例的描述可以看出，根據本發明實施例的9Ni鋼板在線熱處理方法生產的9Ni鋼板具有優異的抗拉強度、屈服 強度、延伸率以及_196°C的衝擊功。
權利要求
1.一種生產9Ni鋼的在線熱處理方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟: a)將軋制後的用於生產9Ni鋼的鋼板以30-50°C/s的冷卻速度冷卻至600°C -700°C,並保溫5-10分鐘； b)以30-50°C/s的冷卻速度冷卻至室溫； c)加熱以回火至500°C_600°C並保溫5-10分鐘； d)冷卻至室溫。
2.根據權利要求1所述的生產9Ni鋼的在線熱處理方法，其特徵在於，在步驟a)中，將軋制後的用於生產9Ni鋼的鋼板以30-50°C /s的冷卻速度冷卻至650°C _680°C，並保溫5-8分鐘。
3.根據權利要求1所述的生產9Ni鋼的在線熱處理方法，其特徵在於，在步驟c)中，力口熱以回火至540-580°C並保溫5-8分鐘。
4.根據權利要求1所述的生產9Ni鋼的在線熱處理方法，其特徵在於，在步驟d)中，通過空冷冷卻至室溫。
5.根據權利要求1所述的生產9Ni鋼的在線熱處理方法，其特徵在於，用於生產9Ni鋼的鋼板的厚度在40mm以下。
6.根據權利要求5所述的生產9Ni鋼的在線熱處理方法，其特徵在於，用於生產9Ni鋼的鋼板的厚度為5mm至40mm。
全文摘要
本發明提供了一種生產9Ni鋼的在線熱處理方法。該在線熱處理方法包括以下步驟a)將軋制後的用於生產9Ni鋼的鋼板以30-50℃/s的冷卻速度冷卻至600℃-700℃，並保溫5-10分鐘；b)以30-50℃/s的冷卻速度冷卻至室溫；c)加熱以回火至500℃-600℃並保溫5-10分鐘；d)冷卻至室溫。根據本發明的生產9Ni鋼的在線熱處理方法採用在線熱處理，具有經濟、高效和節能等優點。此外，經過該方法熱處理後的9Ni鋼具有改善的強度和韌性等優點。
文檔編號C21D8/02GK103088198SQ201310006170
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月8日 優先權日2013年1月8日
發明者許榮昌, 李文錢, 劉成寶, 朱京軍, 魏軍廣, 馮文義, 張長宏, 吳德發 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司