CN102703814A

CN102703814A - 一种压力容器钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN102703814A
Application number: CN2012102190656A
Authority: CN
Inventors: 杨雄; 董瑞峰; 霍培珍; 温利军
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: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明涉及一种厚规格Q345R-Z35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：0.05～0.07％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.3～1.5％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.02～0.05％、Ti：0.007～0.012％、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、轧制和冷却等工序得到厚规格Q345R-Z35压力容器钢板。其优点是：屈服强度远高于标准要求，具有良好的塑性、低温冲击韧性和优良的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

一种压力容器钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种压力容器钢板及其制造方法，特别是一种厚规格Q345R-Z35压力容器钢板及其制造方法，属于冶金领域。

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CN102041448A公开了“一种微钒钛复合处理锅炉和压力容器用钢及其制造方法”，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，依据该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。不足之处是采用热连轧工艺生产，限制了成品的厚度。

中国专利CN102002630A公开了一种“抗HIC压力容器用钢Q345R-Z35特厚板及其生产方法”化学成分质量百分比为：C：≤0.20、Si：≤0.55、Mn：1.20～1.60、P：≤0.025、S：≤0.005、微合金化元素：≤0.10、Als：≥0.015，其它为Fe和残留元素。其采取的生产方法包括以下步骤：铁水KR脱硫、转炉冶炼、LF精练、VD真空脱气、模铸浇注、钢锭加热、轧制、ACC冷却、矫直、钢板堆冷、正火热处理等工艺；该发明通过合理的成分设计、工艺路线设计，开发出了特厚压力容器用钢板，检测结果表明，一级探伤合格率、性能初验合格率均达到100％，此外抗层状撕裂性能达到Z35级别，抗氢致裂纹检测结果优异。不足之处是采用模铸浇注，且增加了正火热处理工序，既降低了生产效率，又增加了生产成本。

中国专利CN101787490A公开了“一种微合金化的Q345R钢”，170和210断面的Q345R钢按重量添加Ti：0.018～0.035；240断面的Q345R钢按重量添加Ti：0.018～0.035，V：0.020～0.030，经上述微合金化处理后生产的Q345R钢板，依照GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》的要求，最终综合性能合格率为97.06％。，不足之处是钢板需正火热处理，且未涉及Z向拉伸性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种厚度大于60mm、屈服强度大于345Mpa、具有良好的塑性、低温冲击韧性以及优良Z向拉伸性能，且生产成本较低、规格可控的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：0.05～0.07％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.3～1.5％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.02～0.05％、Ti：0.007～0.012％、Als：0.024～0.034％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明的钢板的制造方法如下：

1、冶炼

转炉冶炼采用经过脱硫预处理的铁水和废钢作为原料，保证一次拉碳成功，补吹次数不得大于一次，出钢温度控制在1630-1650℃，出钢挡渣；LF工序加入铌铁和钛铁进行微合金化；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：0.05～0.07％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.3～1.5％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.02～0.05％、Ti：0.007～0.012％、Als：0.024～0.034％，余量为Fe和不可避免的杂质的钢水。

2、连铸

连铸机为直弧形连铸机，详细工艺及参数控制如下：使用低碳低合金钢保护渣，渣子要保持干燥，液渣层厚度控制在10～15mm；使用无碳中包覆盖剂，未装长水口或长水口未浸入钢液面时严禁向中包冲击区加入覆盖剂；不同浇铸断面拉速与过热度的匹配制度；正常工艺情况下，同一炉次拉速波动不允许超过±0.1m/min；结晶器进水温度控制在38±1℃，二冷水温度控制在22～25℃；铸坯矫直温度控制在950～1000℃，且铸坯沿宽度方向的温差不得超过50℃；做好保护浇注，谨防钢水二次氧化和吸气增氮；铸坯低倍检验结果应满足B类中心偏析≤1.5级，中间裂纹≤1.5级，中心疏松≤1.0级。

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以上控制在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％以上，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。

本发明的有益效果为：

通过合理的化学成分设计，采取上述工艺可以得到一种厚规格的屈服强度大于345MPa，具有良好的塑性、低温冲击韧性和优良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300mm厚板坯。板坯加热温度1220℃，总在炉时间260min，第一阶段开轧温度1200℃，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120mm时，在辊道上待温至910℃，随后进行第二阶段轧制，终轧温度为900℃，成品钢板厚度为100mm。轧制结束后，钢板进入加速冷却(ACC)装置，以8℃/s的速度冷却至600℃，热矫后冷床冷却，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1200℃，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8℃/s，终冷温度为590℃。热矫后冷床冷却，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920℃，轧件厚度为112mm，终轧温度为880℃，成品钢板厚度为80mm。热矫后冷床冷却，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	Ti	Als
									1	0.065	0.45	1.40	0.013	0.003	0.040	0.010	0.023
2	0.055	0.43	1.38	0.011	0.002	0.041	0.012	0.025
									3	0.060	0.46	1.45	0.009	0.002	0.040	0.009	0.025

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

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1～2钢板的Z向拉伸性能

Claims

1.一种压力容器钢板，其特征是：钢板的化学成分按重量百分比为C：0.05～0.07％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.3～1.5％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.02～0.05％、Ti：0.007～0.012％、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所述的的制造方法，其特征是：

(a)、冶炼

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：0.05～0.07％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.3～1.5％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.02～0.05％、Ti：0.007～0.012％、Als：0.024～0.034％，余量为Fe和不可避免的杂质的钢水；

(b)、连铸

经过厚板连铸机铸成300mm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，轧制时加大粗轧道次变形量，开轧温度为1160～1200℃，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在25～40％，精轧开轧温度≤950℃，至少有两道次压下率＞20％以上，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。