CN102041448A

CN102041448A - 一种微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢及其制造方法

Info

Publication number: CN102041448A
Application number: CN 201010622957
Authority: CN
Inventors: 刘阳春; 徐彬; 武军宽; 李飞; 孙茂林; 朱国森; 李明
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Corp
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-05-04

Abstract

一种微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢及其制造方法，属于锅炉和压力容器用钢板生产技术领域。该钢种化学成分为：C：0.12～0.20％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.20～1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Als：0.020～0.050％，V：0.010～0.025％，Ti：0.010～0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。制造工艺为：铁水预处理脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼或CAS炉精炼、连铸、板坯加热、热连轧、开平矫直。优点在于，依据本发明提供的化学成分及其制造方法生产出的Q345R开平钢板与中厚板轧机轧制的同样规格Q345R钢板相比，化学成分稳定，各种性能均匀，冶金质量和表面质量优良，板形及尺寸控制精度高，产品合格率和成材率高，分别可达99％和93％以上，制造成本明显降低。

Description

一种微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢及其制造方法

技术领域

本发明属于锅炉和压力容器用钢生产技术领域，特别涉及一种微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢及其制造方法，即利用热连轧机+开平矫直机制造Q345R钢开平板，用以取代中厚板轧机轧制的薄规格(≤18mm)同类产品。

背景技术

Q345R是GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》标准中的1个钢号，系由16MnR、16Mng和19Mng合并而成，目前是我国最常用的、使用量也最大的锅炉和压力容器用钢，广泛应用于石油、化工、电站、锅炉等行业，制造各类中低压锅炉和压力容器。

锅炉及压力容器用钢板是制作锅炉及压力容器的主要材料，其质量是保证锅炉及压力容器安全运行的关键因素。因此对Q345R钢板的要求是：应具备足够的强度、良好的塑性和韧性以防止锅炉和压力容器脆断，还应具有优良的成形性能和焊接性能以满足锅炉和压力容器各种部件制造工艺的需要。

锅炉和压力容器用钢板历来由中厚板轧机轧制。但是中厚板轧机轧制薄规格钢板(≤18mm)时保证薄规格钢板的板形和尺寸比较困难，同时轧制薄规格钢板时其产能也将大大降低，因此一般中厚板厂对薄规格钢板进行限制性生产。然而热连轧机则专用于轧制薄规格钢卷，开平矫直后钢板具有尺寸精度高、板形质量好、成材率高、生产成本低等优点。在目前的经济形势下，钢材使用部门为了降低生产成本，追求利益最大化，越来越重视开平板的使用。因此在热连轧机上轧制薄规格钢卷，开平矫直后以代替部分中厚板轧机的产品就具有重要的经济意义。

发明内容

本发明旨在提供一种微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢及其制造方法，特别适用于薄规格(≤20mm)Q345R钢板的制造。利用首钢迁钢公司2160热连轧宽带钢轧机和开平矫直工艺，生产尺寸精度高、板型质量好、成材率高、成本低的Q345R钢开平板，钢板宽度为1600～2050mm，厚度为3～20mm，代替中厚板轧机轧制的同样规格的Q345R钢板，为企业和国家带来巨大的经济和社会效益。

该钢种化学成分如表1所示，其制造工艺流程如附图1所示。

表1化学成分，％

C	Si	Mn	P≤	S≤	V	Ti	Als
								0.12-0.20	0.20-0.50	1.20-1.60	0.020	0.010	0.010-0.025	0.010-0.025	0.020-0.050

备注：其余为Fe和不可避免的杂质，均为重量百分比。

本发明提供的制造工艺为铁水预处理脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼或CAS炉精炼、板坯连铸、板坯加热、热连轧、开平矫直。

冶炼：采用2种工艺路线。

采用LF炉精炼，该微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢的冶炼工艺为：

铁水预处理：脱硫目标值≤0.010％。

转炉冶炼：炉渣碱度为3.0～3.5，终点目标温度为1630～1660℃。出钢过程中控制在线底吹氩，流量按500～800NL/min控制；先采用Al-Fe合金脱氧，加入量为3.5kg/t，然后采用Si-Mn合金配Si，不足Mn用中碳Mn-Fe补齐，V-Fe合金配V。

LF炉精炼：精炼处理时间45～55min。炉内保持还原性气氛，造白渣处理，强搅拌脱硫，采用Mn-Fe调Mn，Si-Fe调Si，Ti-Fe调Ti。精炼结束温度控制在1550～1580℃。温度、成分调整完成后每炉喂300mCa-Si线(Φ13mm)或者500mCa-Si线(Φ10mm)，喂线结束后保持软吹时间10～20分钟。

采用CAS炉精炼，该微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢的冶炼工艺是：

铁水预处理：脱硫目标值≤0.005％。

转炉冶炼：终点目标温度为1660～1690℃。出钢过程中控制在线底吹氩，流量按500～800NL/min控制；先采用Al-Fe合金脱氧，加入量为3.5kg/t，然后采用Si-Mn合金配Si，不足Mn用中碳Mn-Fe补齐，V-Fe合金配V。

CAS炉精炼：精炼处理时间35～45min。底吹氩气搅拌，采用Mn-Fe调Mn，Si-Fe调Si，Ti-Fe调Ti。精炼结束温度控制在1550～1580℃，温度、成分调整完成后每炉喂300mCa-Si线(Φ13mm)或者500mCa-Si线(Φ10mm)，喂线结束后保持软吹时间10～20分钟。

连铸：连铸时采用氩气全保护浇铸，结晶器液面波动在±3mm。

轧连制：

板坯加热：板坯进入加热炉，加热温度控制在1180～1280℃，均热温度1180～1260℃，加热时间150～240min。

热连轧：经粗轧后出口温度控制在980～1080℃，再经精轧后终轧温度控制在800～870℃。

层流冷却：轧件出精轧机后，以≥5℃/s的冷却速度冷却到目标卷取温度，卷取温度为560～640℃，层流冷却方式为前段主冷，也就是从层流冷却系统冷却区始端开始，沿轧制方向，依次开启2～10组水冷集管。

开平矫直：

钢卷先经过开卷机开卷，粗矫直机(辊数可为5辊或更多)粗矫；再利用圆盘剪切边，获得所需要的成品宽度；然后经过活套和精矫直机(辊数可为9辊或更多)矫直，获得最终的板型；最后利用定尺剪剪切，获得所需要的长度。

依据本发明提供的该微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢的化学成分及其制造方法，成功地生产出Q345R开平板，大批量供给国内用户制造各类中低压锅炉和压力容器。与中厚板轧机轧制的薄规格Q345R钢板(≤18mm)相比，由热连轧机+开平矫直机制造的Q345R钢开平板化学成分稳定，各种性能均匀，冶金质量和表面质量优良，板形及尺寸控制精度高，产品合格率和成材率高，分别可达99％和93％以上，制造成本明显降低。

附图说明

图1是本发明的具体实施例所用生产装置的示意图。

具体实施方式

实施例1：

按照本发明所提供的化学成分设计和冶炼方法所冶炼的锅炉和压力容器用钢的化学成分见表2所示。板坯厚度为230mm，宽度为2010mm。再按照本发明所提供的加热工艺、轧制工艺轧制成6mm厚度的板卷，最后利用本发明提供的开平矫直工艺加工成满足用户需求的开平板。其中板坯出炉温度为1220℃，经粗轧后出口温度控制在1050℃，经6机架或者7机架精轧机精轧后终轧温度控制在840℃，最后经层流冷却至卷取温度为600℃。轧制后部分钢卷的力学性能参见表3。

表2化学成分，％

炉次号	C	Si	Mn	P	S	Al_t	Al_s	Ca	Mo	V	Nb	Ti
													10100179	0.16	0.37	1.43	0.009	0.004	0.038	0.036	0.001	0.002	0.015	0.002	0.018
10200202	0.16	0.36	1.44	0.011	0.003	0.041	0.041	0.001	0.003	0.015	0.002	0.018
													10300206	0.16	0.36	1.43	0.010	0.003	0.040	0.038	0.001	0.002	0.014	0.002	0.019

表3部分钢卷的力学性能

实施例2：

按照本发明所提供的化学成分设计和冶炼方法所冶炼的锅炉和压力容器用钢的化学成分见表4所示。板坯厚度为230mm，宽度为2010mm，再按照本发明所提供的加热工艺、轧制工艺轧制成12mm厚度的板卷，最后利用本发明提供的开平矫直工艺加工成满足用户需求的开平板。其中板坯出炉温度为1230℃，经粗轧后出口温度控制在1030℃，经6机架或者7机架精轧机精轧后终轧温度控制在820℃，最后经层流冷却至卷取温度为590℃。轧制后部分钢卷的力学性能参见表5。

表4化学成分，％

炉次号	C	Si	Mn	P	S	Al_t	Al_s	Ca	Mo	V	Nb	Ti
													10103039	0.18	0.36	1.46	0.014	0.003	0.042	0.041	0.002	0.002	0.015	0.001	0.020
10202987	0.17	0.36	1.45	0.010	0.002	0.043	0.043	0.001	0.002	0.014	0.001	0.019
													10303640	0.19	0.36	1.46	0.011	0.004	0.040	0.039	0.002	0.003	0.016	0.002	0.019

表5部分钢卷的力学性能

实施例3：

按照本发明所提供的化学成分设计和冶炼方法所冶炼的锅炉和压力容器用钢的化学成分见表6所示。板坯厚度为230mm，宽度为2010mm，再按照本发明所提供的加热工艺、轧制工艺轧制成18mm厚度的板卷，最后利用本发明提供的开平矫直工艺加工成满足用户需求的开平板。其中板坯出炉温度为1220℃，经粗轧后出口温度控制在1010℃，经6机架或者7机架精轧机精轧后终轧温度控制在820℃，最后经层流冷却至卷取温度为580℃。轧制后部分钢卷的力学性能参见表7。

表6化学成分，％

炉次号	C	Si	Mn	P	S	Al_t	Al_s	Ca	Mo	V	Nb	Ti
													10102185	0.16	0.34	1.45	0.011	0.004	0.046	0.045	0.001	0.002	0.014	0.002	0.020
10202264	0.16	0.33	1.45	0.011	0.007	0.036	0.035	0.001	0.002	0.015	0.002	0.020
													10302513	0.17	0.37	1.37	0.012	0.004	0.033	0.032	0.002	0.003	0.012	0.002	0.016

表7部分钢卷的力学性能

Claims

1.一种微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢，化学成分特征在于：C：0.12～0.20％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.20～1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Al_s：0.020～0.050％，V：0.010～0.025％，Ti：0.010～0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质，均为重量百分比。

2.一种权利要求1所述微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢的制造方法，铁水预处理脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼或CAS炉精炼、板坯连铸、热连轧、开平矫直；其特征在于，工艺中控制如下技术参数：

铁水预处理：脱硫目标值≤0.010％；

转炉冶炼：炉渣碱度为3.0～3.5，终点目标温度为1630～1660℃；出钢过程中控制在线底吹氩，流量按500～800NL/min控制；先采用Al-Fe合金脱氧，加入量为3.5kg/t，然后采用Si-Mn合金配Si，不足Mn用中碳Mn-Fe补齐，V-Fe合金配V；

LF炉精炼：精炼处理时间45～55min；炉内保持还原性气氛，造白渣处理，强搅拌脱硫，采用Mn-Fe调Mn，Si-Fe调Si，Ti-Fe调Ti；精炼结束温度控制在1550～1580℃；温度、成分调整完成后每炉喂300mΦ13mmCa-Si线或者500mΦ10mmCa-Si线，喂线结束后保持软吹时间10～20分钟；

3.根据权利要求2所述的微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢的制造方法，其特征在于，所述的热连轧工艺为：

板坯加热：板坯进入加热炉，加热温度控制在1180～1280℃，均热温度1180～1260℃，加热时间150～240min；

热连轧：经粗轧后轧件出口温度控制在980～1080℃，再经精轧后轧件终轧温度控制在800～870℃；

4.根据权利要求2所述的微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢的制造方法，其特征在于，所述CAS炉精炼工艺为：

铁水预处理：脱硫目标值≤0.005％；

转炉冶炼：终点目标温度为1660～1690℃；出钢过程中控制在线底吹氩，流量按500～800NL/min控制；先采用Al-Fe合金脱氧，加入量为3.5kg/t，然后采用Si-Mn合金配Si，不足Mn用中碳Mn-Fe补齐，V-Fe合金配V；

CAS炉精炼：精炼处理时间35～45min；底吹氩气搅拌，采用Mn-Fe调Mn，Si-Fe调Si，用Ti-Fe调Ti；精炼结束温度控制在1550～1580℃，温度、成分调整完成后每炉喂300mΦ13mmCa-Si线或者500mΦ10mmCa-Si线，喂线结束后保持软吹时间10～20分钟。

5.权利要求2所述的微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢的制造方法，其特征在于，开平矫直工艺为：

钢卷先经过开卷机开卷，粗矫直机粗矫；再利用圆盘剪切边，获得所需要的成品宽度；然后经过活套和精矫直机矫直，获得最终的板型；最后利用定尺剪剪切，获得所需要的长度，粗矫直机辊数为5辊或以上，精矫直机辊数为9辊或以上。