CN102605245A

CN102605245A - 一种无Ni正火型Q370R压力容器钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN102605245A
Application number: CN2011104620828A
Authority: CN
Inventors: 霍培珍; 董瑞峰; 吴鹏飞; 孙丽钢; 杨雄; 李文艺; 温利军; 张军; 高军
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd; Inner Mongolia Baotou Steel Union Co Ltd
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明涉及一种无Ni正火型Q370R压力容器钢板及其制造方法，钢板的化学成分按重量百分比为C：0.15～0.18％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.4～1.6％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.02～0.03％、V：0.07～0.08％、Ti：0.006～0.010％、Als：0.024～0.034％，余量为Fe和不可避免的杂质。制造方法是：采用经过脱硫预处理的铁水和废钢作为原料，经过冶炼、连铸、加热、轧制和冷却、正火热处理等工序得到无Ni正火型Q370R压力容器钢板。其优点是：屈服强度大于370MPa，具有良好的塑性、低温冲击韧性、高温拉伸性能和优良的Z向拉伸性能，可广泛用于储存液化石油气、液化天然气等相关领域。

Description

一种无Ni正火型Q370R压力容器钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及冶金领域的低合金压力容器钢，特别是一种无Ni正火型Q370R压力容器钢板及其制造方法。

背景技术

压力容器广泛应用于化工、石油、机械、动力、冶金、核能、航空、航天、海洋等部门。它是工业生产过程中必不可少的核心设备，是一个国家装备制造水平的重要标志。压力容器钢板为中厚板中一大类专用高技术含量，高附加值产品。用于储存、运输液化石油气、液化天然气等低温液体的压力容器用钢，不仅要求钢板具有优良的强韧性和高温力学性能，还要求钢板具有良好的低温冲击韧性。

目前国内同级别压力容器用钢及其制造方法如下：

中国专利CN101082104A公开了“一种无Ni微合金低温压力容器钢及其制造方法”，成分质量百分比为：C 0.04～0.08、Si＜0.6、Mn 1.0～1.6、Nb 0.010～0.030、Ti 0.005～0.030、V＜0.070％，Al 0.004～0.060、N＜0.008、P＜0.015、S＜0.010、其余为Fe和不可避免杂质。采用TMCP轧制的方法使得钢板的屈服强度达到360MPa以上，抗拉强度超过490MPa，低温冲击韧性满足-60℃的要求(即满足-60℃的冲击功不小于41J)，并具有良好的塑性和焊接性。因不添加贵金属Ni、Mo，且采用TMCP轧制代替调质处理，可降低生产成本并缩短制造周期。不足之处是采用超低碳设计，增加了冶炼成本。

中国专利CN101871077A公开了“一种正火型高强度压力容器钢及其制造方法”，化学成分重量百分比为：C：0.12～0.18％、Si：0.15～0.40％、Mn：1.20～1.70％、P≤0.020％、S≤0.015％、Ni：0.10～0.40％、Nb：0.01～0.05％、Ti：0.01～0.03％、Als：0.015～0.050％，同时包括有V≤0.20％、Cu≤0.70％中的一种或两种，其余为Fe及不可避免的杂质。利用单轧工艺控制钢板的规格，经过控制轧制后，采用正火温度840～920℃，保温时间30～40min+t×1min/mm的正火工艺，得到了均匀的铁素体和珠光体组织。钢板具有良好的强度、塑性、韧性和焊接性能。不足之处是添加了Ni合金，增加了成本。

中国专利CN101713044A公开了“一种Q370R压力容器用钢及其制备方法”，化学成分重量百分比为：C：0.14～0.18％，Si：0.25～0.50％，Mn：1.45～1.60％，P≤0.020％，S≤0.015％，Nd：0.28～0.45％，余量为Fe和不可避免的杂质。同时还公开了一种Q370R压力容器用钢的制备方法。本发明的Q370R压力容器用钢，优化了组分配比和热处理工艺，在拉伸强度和屈服强度符合标准GB713-2008的基础上，提高了低温冲击韧性，在-27℃冲击功大于200J，最高可达304J，高于国家标准下限7.5倍，而且在进行了模拟焊接后的拉伸强度、屈服强度、拉伸率和冲击韧性的性能参数变化不大，因此提高了Q370R的焊接性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种屈服强度大于370MPa，具有良好的塑性、低温冲击韧性和高温拉伸性能以及优良Z向拉伸性能，且生产成本较低，规格可控的一种无Ni正火型Q370R压力容器钢板及其制造方法。该钢板主要用于生产、储存和运输过程中压力容器设备的制造。

本发明的技术方案如下：

本发明的钢板的化学成分按重量百分比为C：0.15～0.18％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.4～1.6％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.02～0.03％、V：0.07～0.08％、Ti：0.006～0.010％、Als：0.024～0.034％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明的制造方法、主要步骤及工艺参数如下：

1、冶炼

采用经过脱硫预处理的铁水和优质废钢作为原料，以高效顶底复吹、炉气自动分析以及动静态自动炼钢三项先进生产技术为保障进行转炉洁净钢的冶炼生产。通过优化钙处理操作和软吹工艺，进一步上浮排除钢中的非金属夹杂物，获得洁净钢质。RH工序采用循环深脱气工艺，在保证钢水温度稳定的前提下大幅降低氢、氧、氮等气体含量，减小有害气体对钢质的不利影响，最终得到化学成分重量百分比为C：0.15～0.18％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.4～1.6％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.02～0.03％、V：0.07～0.08％、Ti：0.006～0.010％、Als：0.024～0.034％、余量为Fe和不可避免的杂质。

2、连铸

连铸机为直弧形连铸机，上装链式引锭杆、多点弯曲连续矫直技术、凝固末端动态轻压下以及优化的动态二冷技术，通过恒温、恒拉速工艺，减轻连铸坯中心偏析和中心疏松等缺陷；通过结晶器保护渣的跟踪、改进和优化以及结晶器热成像仪的高效应用，减少铸坯表面裂纹以及振痕等表面质量缺陷。从而实现优质钢板坯。

3、加热

在加热炉中对钢板坯加热，充分保证钢板坯加热温度和均热时间。加热温度控制在1180℃～1250℃，总在炉时间控制在240～270min，保证合金元素的充分固溶，钢板坯温度均匀。

4、轧制和冷却

轧制采用粗轧和精轧两阶段控制轧制，即奥氏体再结晶区控制轧制(通常称粗轧阶段)和奥氏体非再结晶区控制轧制(通常称精轧阶段)。粗轧时加大道次变形量，开轧温度为1160～1200℃，单道次相对压下率至少有两道次控制在25～40％。精轧时严格控制各道次变形量，精轧开轧温度≤950℃，至少有两道压下率＞20％，末道次压下率＞10％。轧后钢板采用控制冷却，终冷温度≤700℃，得到晶粒细小且均匀的铁素体+珠光体组织。

5、正火热处理

根据经验公式并结合现场生产实际，确定正火温度为840℃～910℃，保温时间为10min+t×1.5min/mm，其中t为钢板厚度，单位为mm。

本发明的有益效果为：

1、通过合理设计化学成分，不含Ni等贵重金属，且其它合金元素含量少，降低了合金成本。

2、通过合理的化学成分设计，采取上述工艺可以得到一种屈服强度大于370MPa，具有良好的塑性、低温冲击韧性、高温拉伸性能和优良Z向拉伸性能的压力容器钢板。

附图说明

图1为本发明实施例3钢板的金相组织图。

具体实施方式

以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

实施例1

原料铁水经过铁水深脱硫，转炉顶底吹炼，钢包吹氩，LF炉外精炼，RH真空处理及连铸工艺得到表1所示化学成分重量百分比的250mm厚板坯。板坯加热温度1200℃，总在炉时间260min，第一阶段开轧温度1180℃，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在25～40％，当轧件厚度为100mm时，在辊道上待温至920℃，随后进行第二阶段轧制，终轧温度为890℃，成品钢板厚度为50mm。轧制结束后，钢板进入加速冷却(ACC)装置，以5℃/s的速度冷却至680℃，热矫后冷床冷却。钢板抛丸后送入正火炉进行处理，正火温度880℃，保温时间为10min+t×1.5min/mm，t为钢板厚度。最后即可得到所述钢板。

实施例2

实施方式同实施例1，其中加热温度为1220℃，总在炉时间260min，第一阶段轧制的开轧温度为1180℃，第二阶段轧制的开轧温度为920℃，轧件厚度为108mm，终轧温度为890℃，成品钢板厚度为60mm。钢板冷却速度为5℃/s，终冷温度为680℃。热矫后冷床冷却。钢板抛丸后送入正火炉进行处理，正火温度880℃，保温时间为10min+t×1.5min/mm，t为钢板厚度。最后即可得到所述钢板。

实施例3

实施方式同实施例1，其中加热温度为1220℃，总在炉时间260min，第一阶段轧制的开轧温度为1200℃，第二阶段轧制的开轧温度为1040℃，轧件厚度为30mm，终轧温度为830℃，成品钢板厚度为10mm。热矫后冷床冷却。钢板抛丸后送入正火炉进行处理，正火温度880℃，保温时间为10min+t×1.5min/mm，t为钢板厚度。最后即可得到所述钢板.

表1本发明实施例1-3的化学成分(wt％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Nb	V	Ti	Als
										1	0.16	0.45	1.50	0.014	0.002	0.020	0.071	0.007	0.021
2	0.17	0.47	1.51	0.014	0.004	0.022	0.073	0.008	0.025
										3	0.18	0.28	1.50	0.009	0.002	0.024	0.075	0.008	0.025

对本发明实施例1-3的钢板进行常规力学性能、高温拉伸性能和Z向拉伸性能检验，结果见表2-表4。

表2本发明实施例1-3的钢板的力学性能

表3本发明实施例1钢板的高温拉伸性能

表4本发明实施例2钢板的Z向拉伸性能

Claims

1.一种无Ni正火型Q370R压力容器钢板，其特征是：钢板的化学成分按重量百分比为C：0.15～0.18％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.4～1.6％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.02～0.03％、V：0.07～0.08％、Ti：0.006～0.010％、Als：0.024～0.034％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.一种根据权利要求1所述的无Ni正火型Q370R压力容器钢板的制造方法，其特征是：采用经过脱硫预处理的铁水和废钢作为原料，经冶炼得到化学成分重量百分比为C：0.15～0.18％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.4～1.6％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.02～0.03％、V：0.07～0.08％、Ti：0.006～0.010％、Als：0.024～0.034％、余量为Fe和不可避免的杂质的钢材，在连铸机上铸成钢板坯；在加热炉中对钢板坯加热，加热温度控制在1180℃～1250℃，总在炉时间控制在240～270min；然后进行轧制，轧制采用粗轧和精轧两阶段控制轧制，粗轧开轧温度为1160～1200℃，单道次相对压下率至少有两道次控制在25～40％，精轧开轧温度≤950℃，至少有两道次压下率＞20％，末道次压下率＞10％，轧后钢板采用控制冷却，终冷温度≤700℃，得到晶粒为铁素体+珠光体组织的钢板；最后对钢板进行正火热处理，正火温度为840℃～910℃，保温时间为10min+t×1.5min/mm，其中t为钢板厚度，单位为mm。