CN104328339A - 一种钒氮复合微合金化高强度压力容器钢板及制备方法 - Google Patents

一种钒氮复合微合金化高强度压力容器钢板及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104328339A
CN104328339A CN201410613657.5A CN201410613657A CN104328339A CN 104328339 A CN104328339 A CN 104328339A CN 201410613657 A CN201410613657 A CN 201410613657A CN 104328339 A CN104328339 A CN 104328339A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vanadium
nitrogen
steel
pressure vessel
equal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410613657.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王瑞珍
苏航
潘涛
柴锋
陈雪慧
杨才福
马江南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ADVANCED STEEL TECHNOLOGY Co Ltd
Central Iron and Steel Research Institute
Original Assignee
ADVANCED STEEL TECHNOLOGY Co Ltd
Central Iron and Steel Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ADVANCED STEEL TECHNOLOGY Co Ltd, Central Iron and Steel Research Institute filed Critical ADVANCED STEEL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201410613657.5A priority Critical patent/CN104328339A/zh
Publication of CN104328339A publication Critical patent/CN104328339A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

一种钒氮复合微合金化高强度压力容器钢板及制备方法，属于压力容器用钢板生产技术领域。钢的成分wt％为：碳：0.12～0.20％；硅：0.20～0.40％；锰：1.2～1.8％；硫：≤0.010％；磷：≤0.015％；钼：0.40～0.60％；钒：0.05～0.25％；氮：0.010～0.030％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明在传统压力容器钢18MnMoNb的基础上，用钒、氮复合添加取代铌元素，通过促进形成针状铁素体细化组织来改善钢的力学性能，尤其是提高韧性。冶炼、连铸符合成分要求的铸坯，经过热轧制备出力学性能优良的压力容器钢板，最终力学性能满足：屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥20％，夏比冲击功KV20℃≥70J。

Description

一种钒氮复合微合金化高强度压力容器钢板及制备方法
技术领域
本发明属于高强度压力容器用钢板生产技术领域，特别是提供了一种钒氮复合微合金化高强度压力容器钢板的制备方法，适用于以钒氮为主要强韧化元素的压力容器钢板生产，尤其是屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥20％，夏比冲击功KV2(0℃)≥70J，采用热轧工艺直接生产的高强度压力容器钢板。
背景技术
用于制造各种化工容器的压力容器钢板，要求具有一定强度的同时，更要保证足够的塑性和韧性。国内目前使用最广泛的容器钢板是16Mn系列，通用压力容器用钢板主力钢号仍然是Q345R，其前身是16MnR，是中国石油化工设备用低合金钢中使用量最大的一个钢号，主要用于低中压和常温压力容器，强度等级一直保持在345MPa。国外相继发展了强度等级在420MPa和460MPa的正火+回火或热轧态通用压力容器用钢，如JIS体系的SPV450、SPV490，EN标准的P420M，P460M等，显然我国的主力钢种强度级别偏低。更高强度等级的压力容器用钢采用调质处理，国内目前纳入标准的最高强度级别为490MPa级，而日本、欧洲、美国均已经应用到690MPa级以上的牌号。
中国专利申请号：201010622957.1公开了“一种为钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢及其制造方法”，通过钒钛复合处理提高力学性能，但是其制造的是Q345R级别容器钢，强度等级较低。中国专利申请号：201310083417.4公开了“一种压力容器钢18MnMoNbR及其100mm厚度板生产工艺”，该技术需要在轧后进行复杂的热处理，生产成本高，技术难度大。
我国拥有丰富的钒资源，使用钒微合金化可在很大程度上降低成本，另外，钒与氮复合添加对改善钢的韧性有独特作用。钒与铌、钛等元素相比，其碳氮化物溶解度大，因而钒微合金化钢容许采用较低的再加热温度和较高的终轧温度，适合进行再结晶控制轧制，具有强烈的沉淀强化作用；而且氮化钒溶解度比碳化钒低约两个数量级，增加氮含量，能够使钒在奥氏体中析出，促进铁素体晶内形核，形成针状铁素体组织，使钢在热轧态就具有较好的韧性，省去后续复杂的热处理过程，有效降低成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钒氮复合微合金化高强度压力容器钢板的制备方法，通过钒氮复合微合金化技术结合相匹配的控制轧制控制冷却工艺，充分发挥钒氮复合微合金化促进形成针状铁素体细化组织和析出强化的作用，提高压力容器钢的强度和韧性，本发明生产工艺简单，对生产设备要求不高，可获得综合力学性能优异的高强度压力容器用钢。
本发明在传统压力容器钢18MnMoNb的基础上，采用钒、氮复合取代铌元素，以细化组织和析出强化来提高钢的力学性能，更重要的是通过增加氮含量，使钒在奥氏体内析出，促进晶内铁素体形核，形成随机取向的针状铁素体，并细化MA组织，改善韧性。
本发明钒氮复合微合金化压力容器钢板的化学成分(wt％)为：碳：0.12～0.20％；硅：0.30～0.40％；锰：1.2～1.8％；硫：≤0.010％；磷：≤0.015％；钼：0.40～0.60％；钒：0.05～0.20％；氮：0.010～0.030％，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明制备方法的工艺步骤及其控制的技术参数如下：
将铸坯加热到1200～1250℃，使铸坯完全透热，完全奥氏体化，采用奥氏体区再结晶轧制，粗轧温度1000～1100℃，压下量50％；精轧温度800～870℃，压下量50～70％；轧后以1～15℃/s冷至500～550℃。
本发明利用钒和氮微合金化提高钢的强度和韧性，获得屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥20％，夏比冲击功KV2(0℃)≥70J的高强度压力容器钢板，轧后组织为针状铁素体+粒状贝氏体。
本发明采用低碳，添加钼、钒微合金元素，增加氮含量的成分设计体系，基于以下原理：
碳起固溶强化作用，能显著提高钢的强度，但是降低韧性，且碳当量显著提高，使焊接性能恶化。因此，将碳含量控制在0.12～0.20％的范围内。
锰有固溶强化作用，另外扩大奥氏体相区，提高奥氏体过冷能力，在钢中促进准多边形铁素体、针状铁素体、贝氏体等组织的形成，细化铁素体晶粒，有利于提高钢的强度级别和低温韧性水平。同时，过高的锰易形成中心偏析，且锰显著增加碳当量和裂纹敏感性指数。因此，将锰含量控制在1.20～1.80％。
钼抑制铁素体相变，促进贝氏体转变、降低贝氏体转变开始点Bs，从而有利于贝氏体铁素体的细化。因此，在钢中添加适量的钼元素。
钒是钢中溶解度最大的微合金元素，能够产生强烈的沉淀强化作用。将钒含量控制在0.05～0.20％。
氮在钒微合金钢中起到重要作用，VN的析出温度比VC高得多，增加氮含量，可以促进VN在奥氏体内析出，析出物一方面能够钉扎晶界，抑制奥氏体长大，另一方面增加了铁素体形核位置，促进晶内铁素体相变，得到针状铁素体，提高韧性。将氮含量控制在100～300ppm。
本发明的优点：通过钒氮微合金化，结合控轧控冷工艺得到强度和韧性匹配良好的高强度压力容器用钢板，无需调质处理，降低生产成本。通过增加氮含量，促进钒的析出，一方面节约了钒的用量，降低成本，另一方面促进针状体铁素体形成，提高韧性。
附图说明
图1为钒氮复合微合金化钢(实施例1)的典型形貌。
图2为低氮钒钢(比较例6)的典型形貌。
图3为18MnMoNb钢(比较例8)的典型形貌。
具体实施方式
下面通过不同的实施例和比较例来描述本发明，实施例仅用于解释的目的，本发明并不局限于这些实施例中。
表1为实施例和比较例各种钢的化学成分，其中实施例1～5为钒氮复合处理的试验钢，比较例6为低钒低氮钢，比较例7为高钒低氮钢，比较例8为18MnMoNb钢。各试验钢由真空炉冶炼，钢坯重新加热至1200℃保温2小时，按照表2所示的工艺进行轧制，表3为实施例和比较例钢的常规力学性能。图1、图2和图3分别为实施例1、比较例6和比较例8钢的微观组织。
由表1～3可以看出，在同样的强度水平上，本发明钢具有较高的韧性。
表1
表2
钢编号 粗轧开轧温度，℃ 精轧开轧温度，℃ 终轧温度，℃ 冷却速度，℃/s
1 1050 870 850 5
2 1050 870 850 10
3 1050 870 850 1
4 1050 820 800 5
5 1050 870 850 5
6 1050 870 850 5
7 1050 870 850 5
8 1050 870 850 5
表3
钢编号 厚度，mm 抗拉强度，MPa 屈服强度，MPa 伸长率，％ 冲击吸收功(0℃)，J
1 12 837 619 22 98
2 12 885 684 21 124
3 12 890 560 25 76
4 12 844 655 23 110
5 12 885 630 22 86
6 12 891 584 21 47
7 12 978 736 17 49
8 12 999 681 17 39

Claims (4)

1.一种钒氮复合微合金化压力容器钢板，其特征在于，化学成分重量％为：碳：0.12～0.20％；硅：0.30～0.40％；锰：1.2～1.8％；硫：≤0.010％；磷：≤0.015％；钼：0.40～0.60％；钒：0.05～0.20％；氮：0.010～0.030％，其余为铁和不可避免的杂质。 
2.一种权利要求1所述的钒氮复合微合金化压力容器钢板的制备方法，其特征在于， 
按化学成分重量％为：碳：0.12～0.20％；硅：0.30～0.40％；锰：1.2～1.8％；硫：≤0.010％；磷：≤0.015％；钼：0.40～0.60％；钒：0.05～0.20％；氮：0.010～0.030％，其余为铁和不可避免的杂质；冶炼、连铸，冷却至室温；工艺步骤中控制的技术参数如下： 
将铸坯加热到1200～1250℃，使铸坯完全透热，完全奥氏体化，采用奥氏体区再结晶轧制，粗轧温度1000～1100℃，压下量50％；精轧温度800～870℃，压下量50～70％；轧后以1～15℃/s冷至500～550℃； 
用钒和氮促进针状铁素体形成，细化MA组元及基体组织，提高钢的强度和韧性，最终力学性能满足：屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥20％，夏比冲击功KV2(0℃)≥70J。 
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：钒的质量百分比为0.05～0.15％。 
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：轧后组织为针状铁素体+粒状贝氏体。 
CN201410613657.5A 2014-11-04 2014-11-04 一种钒氮复合微合金化高强度压力容器钢板及制备方法 Pending CN104328339A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410613657.5A CN104328339A (zh) 2014-11-04 2014-11-04 一种钒氮复合微合金化高强度压力容器钢板及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410613657.5A CN104328339A (zh) 2014-11-04 2014-11-04 一种钒氮复合微合金化高强度压力容器钢板及制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104328339A true CN104328339A (zh) 2015-02-04

Family

ID=52403144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410613657.5A Pending CN104328339A (zh) 2014-11-04 2014-11-04 一种钒氮复合微合金化高强度压力容器钢板及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104328339A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107779750A (zh) * 2017-10-31 2018-03-09 钢铁研究总院 一种低合金高强度压力容器钢板及其制备方法
CN113528974A (zh) * 2021-06-18 2021-10-22 首钢集团有限公司 一种防护用钢及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS538312A (en) * 1976-07-12 1978-01-25 Kawasaki Steel Co Pressure vessel steel materials having good temper britleness ressistance
US4755234A (en) * 1984-08-09 1988-07-05 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Method of manufacturing pressure vessel steel with high strength and toughness
CN1405351A (zh) * 2002-03-18 2003-03-26 安阳钢铁股份有限公司 用富氮和含钒合金微合金化高强度低合金钢及其冶炼方法
CN101153370A (zh) * 2006-09-27 2008-04-02 鞍钢股份有限公司 一种可大线能量焊接的低合金高强度钢板及其制造方法
CN102011050A (zh) * 2010-07-15 2011-04-13 秦皇岛首秦金属材料有限公司 一种36kg级海洋平台用钢及其生产方法
CN102181804A (zh) * 2011-05-16 2011-09-14 舞阳钢铁有限责任公司 一种核一级关键设备用钢板及其生产方法
CN103469117A (zh) * 2013-08-12 2013-12-25 武汉钢铁(集团)公司 一种强屈比≥1.25的热轧带肋钢筋及其生产方法
KR20140042104A (ko) * 2012-09-27 2014-04-07 현대제철 주식회사 압력용기 강재 및 그 제조 방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS538312A (en) * 1976-07-12 1978-01-25 Kawasaki Steel Co Pressure vessel steel materials having good temper britleness ressistance
US4755234A (en) * 1984-08-09 1988-07-05 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Method of manufacturing pressure vessel steel with high strength and toughness
CN1405351A (zh) * 2002-03-18 2003-03-26 安阳钢铁股份有限公司 用富氮和含钒合金微合金化高强度低合金钢及其冶炼方法
CN101153370A (zh) * 2006-09-27 2008-04-02 鞍钢股份有限公司 一种可大线能量焊接的低合金高强度钢板及其制造方法
CN102011050A (zh) * 2010-07-15 2011-04-13 秦皇岛首秦金属材料有限公司 一种36kg级海洋平台用钢及其生产方法
CN102181804A (zh) * 2011-05-16 2011-09-14 舞阳钢铁有限责任公司 一种核一级关键设备用钢板及其生产方法
KR20140042104A (ko) * 2012-09-27 2014-04-07 현대제철 주식회사 압력용기 강재 및 그 제조 방법
CN103469117A (zh) * 2013-08-12 2013-12-25 武汉钢铁(集团)公司 一种强屈比≥1.25的热轧带肋钢筋及其生产方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
哈尔滨锅炉厂: "15锰钼钒氮调质钢制造高压球罐", 《化工炼油机械通讯》, no. 2, 2 March 1973 (1973-03-02) *
郑子久: "15MnMoVNR钢硫化物及氧化物夹杂的研究", 《重庆大学学报(自然科学版)》, no. 2, 30 April 1980 (1980-04-30) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107779750A (zh) * 2017-10-31 2018-03-09 钢铁研究总院 一种低合金高强度压力容器钢板及其制备方法
CN107779750B (zh) * 2017-10-31 2020-07-24 钢铁研究总院 一种低合金高强度压力容器钢板及其制备方法
CN113528974A (zh) * 2021-06-18 2021-10-22 首钢集团有限公司 一种防护用钢及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101613828B (zh) 屈服强度460MPa级低屈强比建筑用特厚钢板及制造方法
CN103352167B (zh) 一种低屈强比高强度桥梁用钢及其制造方法
CN101649420B (zh) 一种高强度高韧性低屈强比钢、钢板及其制造方法
CN108728743B (zh) 低温断裂韧性良好的海洋工程用钢及其制造方法
CN102703803B (zh) 一种球状珠光体型热轧卷板及其生产方法
CN103255342B (zh) 一种600MPa级高强度热连轧结构钢及其制造方法
CN103255349A (zh) 一种小规格600MPa级抗震螺纹钢筋及其制造方法
CN109023036A (zh) 一种超高强热轧复相钢板及生产方法
CN106811698A (zh) 一种基于组织精细控制的高强钢板及其制造方法
CN104498821B (zh) 汽车用中锰高强钢及其生产方法
CN104947000A (zh) 屈服强度700MPa级高强钢及TMCP制造方法
CN102876970B (zh) 屈服强度≥390MPa高层建筑用钢的生产方法
CN104294160A (zh) 一种高硬度高韧性低碳马氏体不锈钢及其制造方法
CN102021495A (zh) 420MPa高韧性耐候桥梁钢及其热轧板卷的制备方法
CN103882330A (zh) 一种低屈强比超高强度非调质钢板及其生产方法
CN103014545B (zh) 一种屈服强度900MPa级高强度钢板及其制造方法
CN104372257A (zh) 利用返红余热提高强韧性的低合金高强中厚板及其制法
CN105506476A (zh) 汽车底盘用600MPa级高扩孔钢板及其制造方法
CN103320701A (zh) 一种铁素体贝氏体先进高强度钢板及其制造方法
CN103014520A (zh) F+p+b型低屈强比高强度中厚钢板及其生产方法
CN104313460A (zh) 500MPa级冷轧双相钢及其生产方法
CN102605283A (zh) 低成本高韧性低温压力容器钢及其制造方法
CN102199722A (zh) 一种贝氏体基体的热轧相变诱导塑性钢板及制备方法
CN104328339A (zh) 一种钒氮复合微合金化高强度压力容器钢板及制备方法
CN103233185A (zh) 一种x100管线用钢及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150204