CN102011047A - 一种低成本、高性能压力容器用钢板的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种低成本、高性能压力容器用钢板的生产方法，该钢板的化学成分重量百分比为：C 0.14～0.18％，Si 0.20-0.40％，Mn 1.30～1.55％，P＜0.025％，S＜0.015％，Alt 0.035-0.055％，其余为Fe及不可避免的杂质，在不添加Nv、V、N、Mo等合金元素的条件下，利用合理的控制轧制和热处理工艺，充分发挥细晶强化和组织强化作用，提高钢板的强度和韧性，降低生产成本，减少资源浪费。采用本发明提供的制造方法生产的钢板，其屈服强度R_eL≥415MPa、抗拉强度R_m＝550-690MPa、延伸率A≥22％-40℃夏比冲击功Akv平均值≥80J；力学性能和焊接性能优良，具有广阔的应用前景。

Description

一种低成本、高性能压力容器用钢板的生产方法

技术领域

本发明涉及低合金压力容器用结构钢钢板制造技术领域，特别是提供一种采用C、Si、Mn成分体系制造低成本、高性能焊接压力容器用ASTM A537CL2钢板的方法。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，低合金压力容器用钢板的市场需求量越来越大，由于压力容器的使用条件越来越严格，对安全性的要求不断提高，这就要求容器用钢板在具有很高的强韧性的同时，必须具备良好的性能稳定性。目前生产的压力容器用ASTM A537CL2钢板，为保证钢板的强韧性和性能稳定性，一般需添加适量的Nb、V、Ni、Mo等合金元素其中的一种或几种，这样势必会增加生产成本。在资源逐渐短缺，合金价格逐步上涨的情况下，如何少添加合金甚至不添加合金生产低成本高性能的压力容器用钢板，是当今钢板制造技术重点研究的问题。

针对上述问题，本发明所提供的一种低成本、高性能压力容器用钢板的制造方法采用C、Si、Mn成分体系，适量添加细化晶粒元素Al，特别适用于生产压力容器用ASTM A537CL2钢板。采用该方法制造的压力容器用ASTM A537CL2钢板，不仅具有较高的强韧性，同时具有良好的性能稳定性，在保证钢板符合技术条件要求和满足使用要求的情况下，不添加Nb、V、Ni、Mo等对我国来说稀缺的合金元素，减少了资源浪费，增加钢材的可回收性，对于我国经济的可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、高性能压力容器用钢板的制造方法。在C、Si、Mn基本成分基础上，适量添加细化晶粒元素Al，同时为了确保钢板的低温冲击韧性，在炼钢过程中严格控制硫、磷含量，提高钢水的纯净度，减少夹杂物的尺寸和数量。使用连铸坯进行轧制，通过合理的控轧控冷工艺和淬火+回火热处理工艺，制备厚度规格10～50mm的压力容器用ASTM A537CL2钢板。在不添加Nb、V、Ni、Mo等贵重合金元素的条件下，充分发挥细晶强化和组织强化的作用，提高钢板的强度和韧性，降低生产成本，减少资源浪费。

所述的一种低成本、高性能压力容器用钢板的生产方法，该钢板的化学成分重量百分比为：C 0.14～0.18％，Si 0.20-0.40％，Mn 1.30～1.55％，P＜0.025％，S＜0.015％，Alt 0.035-0.055％，其余为Fe及不可避免的杂质，生产步骤如下：

(1)铁水深脱硫；顶底复吹转炉冶炼；LF炉精炼，加入SiCaBa进行夹杂物变质处理，LF炉结束目标温度：1620-1630℃；RH炉真空处理，RH精炼结束目标温度：1575-1585℃，吊包温度：1550-1560℃；连铸中间包浇注温度为1530-1540℃，连铸轻压下后成板坯；

(2)板坯下线堆冷48小时后，进行精整、火焰切割定尺；

(3)板坯加热，加热温度1200～1250℃，出炉温度为1180～1230℃，板坯出炉后高压水除鳞；

(4)轧制工艺，采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区轧制开轧温度为1150～1080℃，终轧温度设为1050～980℃，每道次压下率为12～20％，粗轧成≥2.0倍成品厚度的中间坯开始待温；奥氏体未再结晶区开轧温度为850～800℃，终轧温度820～780℃，奥氏体未再结晶区累计压下率≥50％；

(5)轧后采用层流冷却，终冷温度700～650℃，冷却速率10～6℃/s；

(6)钢板堆垛缓冷，时间≥24小时，拆垛后进行探伤；

(7)热处理工艺，连铸坯经过控轧控冷后得到的钢板，再次加热到奥氏体化温度900～930℃，保温10～30min，保温后采用水冷淬火，终止终冷温度≤200℃；淬火后的钢板再次加热到600～650℃进行回火处理，保温时间20～50min，自然冷却至室温。

采用本发明所提供的方法生产的压力容器用ASTM A537CL2钢板具有如下优点和效果：

1)在不添加Nb、V、Ni、Mo等贵重合金元素的情况下，实现了10～50mm高强度、高韧性压力容器用ASTM A537CL2钢板的生产，降低了生产成本，减少了资源浪费；

2)本发明通过两阶段控轧轧制，充分细化和拉长奥氏体晶粒，钢板轧后得到比较均匀细小的铁素体和珠光体组织，为钢板的热处理做好了组织上的准备。

3)淬火获得均匀细小的马氏体+贝氏体组织，具有较高的屈服强度和抗拉强度，对于得到材料的高屈服强度，高抗拉强度提供了有力的保证。淬火组织经回火后，由于碳化物的析出和马氏体、贝氏体的回复再结晶，强度有所下降，但可以有效的提高材料的塑性和韧性，通过合理的控制回火温度和保温时间，使材料在具有较高强度的同时，还具有优良的断后伸长率和低温冲击韧性。

基于上述合理的化学成分设计及完善的生产工艺参数，使采用本发明提供的制造方法生产的ASTM A537CL2钢板的性能达到以下要求：

拉伸性能(横向)：目标：屈服强度R_eL≥415MPa，抗拉强度R_m＝550～690MPa，延伸率A≥22％；

冲击性能(横向)：目标：试验温度-40℃，10×10×55mm试样夏比冲击功Akv平均值≥80J；

钢板的力学性能均达到ASTM A537CL2的标准要求，具有优良的综合力学性能和焊接性能，应用前景十分广阔。

附图说明

图1为实施例钢板表面位置的金相组织。

图2为实施例钢板四分之一厚度处位置的金相组织。

图3为实施例钢板板钢板心部位置的金相组织。

具体实施方式

化学成分、轧制工艺参数、水冷工艺参数、热处理工艺参数和力学性能情况分别见表1～5。

表1化学成分(wt％)

表2轧制工艺参数

表3水冷工艺参数

表4热处理工艺参数

表5力学性能

Claims (1)

1.一种低成本、高性能压力容器用钢板的生产方法，该钢板的化学成分重量百分比为：C 0.14～0.18％，Si 0.20-0.40％，Mn 1.30～1.55％，P＜0.025％，S＜0.015％，Alt 0.035-0.055％，其余为Fe及不可避免的杂质，其特征在于：

(1)铁水深脱硫；顶底复吹转炉冶炼；LF炉精炼，加入SiCaBa进行夹杂物变质处理，LF炉结束目标温度：1620-1630℃；RH炉真空处理，RH精炼结束目标温度：1575-1585℃，吊包温度：1550-1560℃；连铸中间包浇注温度为1530-1540℃，连铸轻压下后成板坯；

(2)板坯下线堆冷48小时后，进行精整、火焰切割定尺；

(3)板坯加热，加热温度1200～1250℃，出炉温度为1180～1230℃，板坯出炉后高压水除鳞；

(4)轧制工艺，采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区轧制开轧温度为1150～1080℃，终轧温度设为1050～980℃，每道次压下率为12～20％，粗轧成≥2.0倍成品厚度的中间坯开始待温，奥氏体未再结晶区开轧温度为850～800℃，终轧温度820～780℃，奥氏体未再结晶区累计压下率≥50％；

(5)轧后采用层流冷却，终冷温度700～650℃，冷却速率10～6℃/s；

(6)钢板堆垛缓冷，时间≥24小时，拆垛后进行探伤；

(7)热处理工艺，连铸坯经过控轧控冷后得到的钢板，再次加热到奥氏体化温度900～930℃，保温10～30min，保温后采用水冷淬火，终止终冷温度≤200℃；淬火后的钢板再次加热到600～650℃进行回火处理，保温时间20～50min，自然冷却至室温。

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