用于液化天然气储罐的超低温带肋钢筋及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于液化天然气储罐的超低温带肋钢筋，按重量百分比包括以下成份：C：≤0.05～0.15，Mn：1.40～1.80，Si：0.15～0.40，P：≤0.012，S：≤0.010，Cr：≤0.50，Ni：0.90～1.50,Cu:0.06～0.20，Mo：≤0.15，Al：0.020～0.050，余量为Fe和不可避免的杂质。采用EAF+LF精炼+VD真空处理的方法冶炼，控制电炉终点碳、终点磷及出钢温度；精炼过程中保证[Al]≥0.020%；在VD炉小于0.5乇的真空度下处理至少10分钟，破真空后控制钢中[Al]在0.020%～0.050%之间；执行全保护、低过热度及弱冷工艺浇注，采用控轧和轧后快冷技术。制备的带肋钢筋具有高的常温拉伸性能、高的超低温拉伸性能和高纯净度的特性，适应液化天然气储罐-165℃以下的超低温的工作环境。

说明书

 

技术领域

    本发明属于冶金领域，涉及一种带肋钢筋的制备方法，具体地说是一种用于液化天然气储罐的超低温带肋钢筋及其制备方法。

背景技术

液化天然气储罐用超低温带肋钢筋工作于-1655℃以下的超低温环境，不仅要求在常温下屈服强度Rp0.2必须≥500MPa，延伸率A≥14%，强屈比（Rm/Rp0.2）≥1.08，最大力下延伸率Agt≥5%，还要求在-167±5℃超低温下无缺口试样的屈服强度Rp0.2≥575MPa，最大力下延伸率Agt≥4%，有缺口试样最大力下延伸率Agt≥1%，缺口敏感性比率NSR（有缺口Rm/无缺口Rp0.2）≥1.0，常规带肋钢筋如HRB500不能满足液化天然气储罐用超低温带肋钢筋工况要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于液化天然气储罐的超低温带肋钢筋及其制备方法，该方法采用全保护和弱冷工艺连铸并利用控制轧制和轧后快冷技术制备出具有高纯净度、高内在质量和高组织性能的带肋钢筋，适应液化天然气储罐的超低温工作环境。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于液化天然气储罐的超低温带肋钢筋，其特征在于：该钢筋是按质量百分比包括以下成份：C：≤0.05～0.15，Mn：1.40～1.80，Si：0.15～0.40，P：≤0.012，S：≤0.010，Cr：≤0.50，Ni：0.90～1.50，Cu:0.06～0.20，Mo：≤0.15，Al：0.020～0.050，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明中的钢筋由控制轧制，轧后采用快冷技术得到，具有粒状贝氏体和铁素体组织。

一种用于液化天然气储罐的超低温带肋钢筋的制备方法，其特征在于该方法要求如下：

1）采用EAF冶炼、LF精炼、VD真空处理的方法冶炼，控制电炉终点碳≥0.05%、终点磷≤0.008%、出钢温度≥1630℃，出钢过程钢包内加入合成渣、硅锰合金、复合中铝进行预脱氧；

2）LF精炼过程中，调整精炼渣系，通过喂铝线和添加铝粒使钢水 [Al] ≥0.020%，全程吹氩搅拌，充分进行脱氧、脱硫、去夹杂；在VD炉工位保持氩气搅拌，以小于0.5乇的真空度下处理至少10分钟，破真空后喂入Al线控制钢中[Al]在0.020%~0.050%之间，保证静搅时间≥10分钟后吊包，连铸执行全保护浇注，二冷水冷却采用弱冷；

3）采用控制轧制，轧后采用快冷技术，得到组织是粒状贝氏体和铁素体的用于液化天然气储罐的超低温带肋钢筋。

本发明中， [P]≤0.012，[S]≤0.010，保证液化天然气储罐用超低温带肋钢筋高纯净度；采用全保护和弱冷连铸、控制轧制和轧后快冷工艺，改善棒材产品内部质量和组织性能。

本发明严格控制电弧炉冶炼、精炼及真空处理过程，保证精炼全过程[Al]≥0.020%，进行充分脱氧、脱硫和去除夹杂物。碳含量（%）在0.05～0.15，Mn含量（%）在1.40～1.80，Ni含量（%）在0.90～1.50之间变化，并通过控制Al含量，细化晶粒；通过真空脱气处理、连铸全保护和弱冷浇注及控制轧制和轧后快冷技术，极大地提高了带肋钢筋的纯净度、内在质量和组织性能。制备出的带肋钢筋具有高纯净度、高内在质量和高组织性能，适应液化天然气储罐的超低温工作环境。

具体实施方式

一种液化天然气储罐用超低温带肋钢筋，按重量百分比包括以下成份：C：≤0.05～0.15，Mn：1.40～1.80，Si：0.15～0.40，P：≤0.012，S：≤0.010，Cr：≤0.50，Ni：0.90～1.50,Cu:0.06～0.20，Mo：≤0.15，Al：0.020～0.050，余量为Fe和不可避免的杂质。具体化学成分如表1所示。

该液化天然气储罐用超低温带肋钢筋加工工序如下：100tUHP电弧炉→100tLF1精炼炉→VD处理炉→全保护连铸工艺（150×150mm小方坯连铸机）→铸坯缓冷→铸坯检验→加热→除鳞→控制轧制→轧后快冷→成品检验→包装→标识→入库。

一种用于液化天然气储罐的超低温带肋钢筋的具体制备方法如下：

根据设计的化学成分，采用EAF+LF精炼+VD真空处理的方法冶炼。100吨电炉配入40吨以上生铁水，控制电炉终点碳≥0.05%、终点磷≤0.008%、出钢温度≥1630℃，采用偏心炉底无渣出钢，出钢过程钢包内加入合成渣、硅锰合金、复合中铝等进行预脱氧，并做到出钢留钢、留渣，严禁出钢下渣。

LF精炼过程中，调整精炼渣系，通过喂铝线和添加铝粒等措施使钢水保证[Al] ≥0.020%，全程吹氩充分搅拌，确保白渣时间≥30分钟，进行充分脱氧、脱硫、去夹杂，并将化学成分控制在目标范围内；在VD工位保持一定程度的氩气搅拌，真空度在0.5乇以下保持至少10分钟，破真空后按照目标值进行成分微调，采用喂Al线方式控制钢中[Al]在0.020%~0.050%之间，喂入CaFe线进行夹杂物变性处理，保证氩气软吹时间在10分钟以上取成品样调包上连铸。连铸执行全保护浇注，最佳过热度20℃，二冷水冷却采用弱冷，采用结晶器电磁搅拌工艺，连铸成150mm*150mm小方坯。

轧制采用控制轧制和轧后快冷工艺，轧成规格为φ12mm～φ32mm的液化天然气储罐用超低温带肋钢筋。

 

表1

带肋钢筋的组织95%以上为粒状贝氏体和铁素体；夹杂物控制级别如表2所示：

表2

夹杂物类别ABCD细系0.5000粗系0000

带肋钢筋的常温拉伸性能如表3所示：

表3 

带肋钢筋的-170℃超低温拉伸性能如表4所示：

表4 

本发明带肋钢筋用于液化天然气储罐的外罐和下部的事故收集槽钢筋混凝土结构件，在下游客户检测验收时，各项性能良好，完全满足客户的使用要求。