低温压力容器用钢09MnNiDR的研制与开发

论文摘要

随着经济的快速发展和低温技术的普及,液氮、液氧、液氩等低温液体的应用日趋广泛,各行各业对贮存和输送低温液体的低温容器的需求不断增长。09MnNiDR是-70℃级0.5Ni低温压力容器用钢,广泛应用于乙烯、化肥、城市煤气、二氧化碳等低温装置中。本文通过对低温压力容器用钢09MnNiDR进行热模拟、实验室热轧及正火和回火热处理实验研究获得各工艺参数对组织及力学性能的影响规律,并在工业试制中获得成功。论文的主要研究结果如下：（1）通过热模拟实验,采用膨胀法及金相法测出了09MnNiDR钢的静态CCT曲线,为制定热轧工艺和热处理工艺提供了基础。（2）通过热模拟实验,研究了终轧温度、终冷温度、正火温度及回火温度对组织的影响规律,及普通轧制与控轧控冷对组织的不同影响。结果表明,终轧温度越高,成品晶粒尺寸越大,终轧温度范围在800℃～850℃比较合理；终冷温度升高,成品铁素体晶粒尺寸变大最后变得不均匀,合适的终冷温度范围在400℃～650℃；正火温度对成品组织影响很大,随着正火温度的升高,晶粒尺寸增加；回火温度对晶粒尺寸影响较小。（3）在热模拟实验的基础上进行了实验室热轧实验,有12mm和20mm两种规格。对12mm规格钢板分别采用了普通轧制与控轧控冷两种不同轧制工艺,对其组织和力学性能进行了对比；对20mm规格钢板采用了控轧控冷工艺,研究了终轧温度、终冷温度、正火温度及回火温度对组织性能的影响。结果表明：终冷温度降低,抗拉强度和屈服强度升高,冲击功略有降低；随着终轧温度降低,钢的韧性有所提高,强度变化不大。正火温度对性能的影响比较大,高的正火温度下抗拉强度及屈服强度较低,冲击韧性较高。回火处理后钢的强度有所降低,冲击韧性明显升高,回火温度对组织性能的影响不大。（4）对09MnNiDR进行了工业试制。结果表明,09MnNiDR钢强度、低温冲击韧性和抗层状撕裂性能优良,满足GB3531-2008所要求的力学性能,并且富余量较大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 低温压力容器钢的发展现状
• 1.3 低温压力容器用钢分类
• 1.3.1 低温C-Mn钢
• 1.3.2 低温压力容器用调质高强度钢
• 1.3.3 Ni系低温压力容器用钢
• 1.4 微合金钢的强韧化机制
• 1.4.1 细晶强化
• 1.4.2 固溶强化
• 1.4.3 析出强化
• 1.4.4 相变强化
• 1.4.5 位错亚结构强化
• 1.4.6 形变强化
• 1.5 控制轧制和控制冷却技术
• 1.5.1 控制轧制
• 1.5.2 控制冷却
• 1.6 本课题研究的内容和意义
• 1.6.1 本课题研究的背景和意义
• 1.6.2 本课题研究的内容
• 第2章 连续冷却转变的研究
• 2.1 化学成分设计
• 2.2 膨胀法原理
• 2.3 临界点的确定
• 2.4 实验方案
• 2.4.1 实验材料
• 2.4.2 实验方法
• 2.4.3 实验结果与分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 工艺热模拟研究
• 3.1 实验方法及设备
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验方案
• 3.2 结果分析
• 3.2.1 模拟控轧控冷工艺结果分析
• 3.2.1.1 模拟终轧温度对组织影响
• 3.2.1.2 模拟终冷温度对组织影响
• 3.2.1.3 模拟正火温度对组织的影响
• 3.2.1.4 模拟回火温度对组织的影响
• 3.2.2 模拟普通轧制
• 3.2.2.1 模拟终冷温度对组织的影响
• 3.2.2.2 模拟正火温度对组织的影响
• 3.2.2.3 模拟回火温度对组织的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 09MnNiDR的实验室轧制
• 4.1 引言
• 4.2 实验方案
• 4.2.1 试验材料及方法
• 4.2.2 试样测试方法
• 4.3 实验结果分析
• 4.3.1 20mm厚钢板结果分析
• 4.3.1.1 终冷温度对组织性能的影响
• 4.3.1.2 终轧温度对组织性能的影响
• 4.3.1.3 热处理工艺对组织性能的影响
• 4.3.2 12mm厚钢板结果分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 09MnNiDR的工业试制
• 5.1 化学成分与工艺参数
• 5.2 8mm钢板组织分析
• 5.3 80mm钢板组织性能分析
• 5.3.1 80mm钢板的组织分析
• 5.3.2 80mm钢板的力学性能分析
• 5.4 小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢