CN116590610A - 一种正火型屈服强度370MPa级压力容器钢板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正火型屈服强度370MPa级压力容器钢板，所述钢板的化学成分按重量百分比包括：C：0.16～0.18％，Si：≤0.030％，Mn：1.60～1.70％，P：≤0.016％，S≤0.005％，Nb：0.040～0.045％，Ti：0.010～0.015％，V：0.035～0.045％，余量为Fe和不可避免的杂质。还公布了其制备方法。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，且生产成本较低，生产周期短的压力容器钢板及其制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及低合金压力容器钢技术领域，尤其涉及一种正火型屈服强度370MPa级压力容器钢板及其制备方法。
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。一般Ni系低温容器用钢是容器钢中的一类，属于典型的高附加值、高技术含量产品，技术难度和生产难度大。
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。本发明的Q370R压力容器用钢，优化了成分配比和热处理工艺，在拉伸强度和屈服强度符合标准GB713-2014的基础上，提高了低温冲击韧性，在-20℃冲击功大于100J，最高可达180J，高于国家标准。
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，且生产成本较低，生产周期短的压力容器钢板及其制造方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种正火型屈服强度370MPa级压力容器钢板，所述钢板的化学成分按重量百分比包括：C：0.16～0.18％，Si：≤0.030％，Mn：1.60～1.70％，P：≤0.016％，S≤0.005％，Nb：0.040～0.045％，Ti：0.010～0.015％，V：0.035～0.045％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比包括：C：0.18％，Si：0.25％，Mn：1.65％，P：0.015％，S:0.005％，Nb：0.045％，Ti：0.013％，V：0.042％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比包括：C：0.17％，Si：0.26％，Mn：1.60％，P：0.016％，S:0.004％，Nb：0.040％，Ti：0.015％，V：0.040％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比包括：C：0.16％，Si：0.28％，Mn：1.70％，P：0.015％，S:0.005％，Nb：0.042％，Ti：0.012％，V：0.036％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种正火型屈服强度370MPa级压力容器钢板的制备方法，包括：
1)、冶炼和浇铸
将准备好的低磷(≤0.010％)、低硫(≤0.005％)、低氧(≤0.0040％)、低氮(≤0.0060％)优质废钢和计算配好的其他合金加入真空冶炼炉，抽真空后启动进行熔化冶炼，待熔化后浇铸到矩形钢模中，浇铸成尺寸为220×250×300mm的矩形钢坯；
2)、加热和轧制：
用机械手将钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1190℃～1210℃，总在炉时间≥240min，确保钢坯温度均匀，待钢坯达到加热要求时，用机械手将钢坯送往轧机，轧制分为两阶段，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，粗轧第一道次压下率控制在10％以上，第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度920±10℃，开轧厚度42mm，终轧温度840±10℃；之后采用控制冷却，终冷温度≤700℃；
3)、正火热处理
对轧制冷却后的钢板试样进行正火，正火温度为860、880、900℃，在炉时间T＝(1.4t+10)min，其中t为钢板厚度，之后空冷。
进一步的，所制备的钢板力学性能和工艺性能满足：屈服强度≥370MPa，抗拉强度:530～630MPa，延伸率A≥20.0％。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明通过合理的成分设计，不含Ni等贵重金属，合金元素含量少，降低了合金成本，具有良好的塑性、低温冲击韧性、高温拉伸性能，同时具有制备工艺流程简单，生产周期短，生产成本低的特点。
该热轧钢带采用C-Si-Mn-Nb-Ti-V成分设计，显微组织为铁素体+珠光体，具有适当的高强度、良好的塑性、低温冲击韧性、高温拉伸性能等特点，同时具有制备工艺流程简单，生产周期短，生产成本低的特点。力学性能和工艺性能满足屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥530～630MPa，延伸率A≥20％，具有良好的-20℃冲击值。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例2钢板的轧制后金相组织；
图2为本发明实施例2钢板的正火后金相组织。
具体实施方式
如图1所示，一种正火型屈服强度370MPa级压力容器钢板
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
按表1所示的化学成分冶炼，并浇铸成钢锭，将钢锭加热至1190℃，总在炉时间250分钟，在实验轧机上进行第一阶段轧制，即奥氏体再结晶区轧制，第1道次压下量应大于10％，其次至少有1～2道次压下率控制在25％以上，当轧件厚度为42mm时，在辊道上待温至910℃，随后进行第二阶段轧制，即奥氏体未再结晶区轧制。终轧温度为830℃，成品钢板厚度为14mm。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。对轧制冷却后的钢板试样进行正火实验，正火温度为860℃，在炉时间T＝(1.4t+10)min，其中t为钢板厚度，之后空冷。
实施例2
实施方式同实施例1，加热温度1200℃，总在炉时间255分钟，在实验轧机上进行第一阶段轧制，即奥氏体再结晶区轧制，第1道次压下量应大于10％，其次至少有1～2道次压下率控制在25％以上，当轧件厚度为42mm时，在辊道上待温至920℃，随后进行第二阶段轧制，即奥氏体未再结晶区轧制。终轧温度为840℃，成品钢板厚度为14mm。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。对轧制冷却后的钢板试样进行正火实验，正火温度为880℃，在炉时间T＝(1.4t+10)min，其中t为钢板厚度，之后空冷。
图1为本实施例制备的钢带的典型显微组织图，由该图可见显微组织为铁素体+少量珠光体。
实施例3
实施方式同实施例1，其中加热温度为1210℃，总在炉时间260分钟，在实验轧机上进行第一阶段轧制，即奥氏体再结晶区轧制，第1道次压下量应大于10％，其次至少有1～2道次压下率控制在25％以上，当轧件厚度为42mm时，在辊道上待温至930℃，随后进行第二阶段轧制，即奥氏体未再结晶区轧制。终轧温度为850℃，成品钢板厚度为14mm。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。对轧制冷却后的钢板试样进行正火实验，正火温度为900℃，在炉时间T＝(1.4t+10)min，其中t为钢板厚度，之后空冷。
表1本发明实施例1～3的化学成分(wt％)
| 实施 | C | Si | Mn | P | S | Nb | V | Ti |
| 1 | 0.18 | 0.25 | 1.65 | 0.015 | 0.005 | 0.045 | 0.042 | 0.013 |
| 2 | 0.17 | 0.26 | 1.60 | 0.016 | 0.004 | 0.040 | 0.040 | 0.015 |
| 3 | 0.16 | 0.28 | 1.70 | 0.015 | 0.005 | 0.042 | 0.036 | 0.012 |
表2本发明实施例1～3的热处理后钢板的力学性能
由表2数据可知，提供一种屈服强度大于370MPa压力容器用钢板及其制备方法，力学性能和工艺性能满足屈服强度≥370MPa，抗拉强度:530～630MPa，延伸率A≥20.0％，具有良好的-20℃纵向冲击功。
从上述实施例结果可知，本发明的压力容器用钢板具有优良的力学性能，良好的塑性及其低温冲击韧性，同时具有良好的高温拉伸性能。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种正火型屈服强度370MPa级压力容器钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比包括：C：0.16～0.18％，Si：≤0.030％，Mn：1.60～1.70％，P：≤0.016％，S≤0.005％，Nb：0.040～0.045％，Ti：0.010～0.015％，V：0.035～0.045％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的正火型屈服强度370MPa级压力容器钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比包括：C：0.18％，Si：0.25％，Mn：1.65％，P：0.015％，S:0.005％，Nb：0.045％，Ti：0.013％，V：0.042％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的正火型屈服强度370MPa级压力容器钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比包括：C：0.17％，Si：0.26％，Mn：1.60％，P：0.016％，S:0.004％，Nb：0.040％，Ti：0.015％，V：0.040％，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的正火型屈服强度370MPa级压力容器钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比包括：C：0.16％，Si：0.28％，Mn：1.70％，P：0.015％，S:0.005％，Nb：0.042％，Ti：0.012％，V：0.036％，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的正火型屈服强度370MPa级压力容器钢板的制备方法，其特征在于，包括：
1)、冶炼和浇铸
将准备好的低磷(≤0.010％)、低硫(≤0.005％)、低氧(≤0.0040％)、低氮(≤0.0060％)优质废钢和计算配好的其他合金加入真空冶炼炉，抽真空后启动进行熔化冶炼，待熔化后浇铸到矩形钢模中，浇铸成尺寸为220×250×300mm的矩形钢坯；
2)、加热和轧制：
用机械手将钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1190℃～1210℃，总在炉时间≥240min，确保钢坯温度均匀，待钢坯达到加热要求时，用机械手将钢坯送往轧机，轧制分为两阶段，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，粗轧第一道次压下率控制在10％以上，第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度920±10℃，开轧厚度42mm，终轧温度840±10℃；之后采用控制冷却，终冷温度≤700℃；
3)、正火热处理
对轧制冷却后的钢板试样进行正火，正火温度为860、880、900℃，在炉时间T＝(1.4t+10)min，其中t为钢板厚度，之后空冷。
6.根据权利要求5所述的正火型屈服强度370MPa级压力容器钢板的制备方法，其特征在于，所制备的钢板力学性能和工艺性能满足：屈服强度≥370MPa，抗拉强度:530～630MPa，延伸率A≥20.0％。
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Citations (7)
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| CN101892373A (zh) * | 2010-06-25 | 2010-11-24 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种低温高冲击韧性中等厚度钢板的热处理工艺 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 曾正明: "《实用工程材料技术手册》", 机械工业出版社, pages: 152 - 153 * |
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