CN104120339B

CN104120339B - 低屈强比厚规格压力容器用q345r钢板的生产方法

Info

Publication number: CN104120339B
Application number: CN201410272418.8A
Authority: CN
Inventors: 温利军; 董瑞峰; 张大治; 刘海涛; 吴鹏飞; 徐建东
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2034-06-18
Also published as: CN104120339A

Abstract

本发明公开了一种低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板的生产方法，包括冶炼、连铸、板坯再加热、钢板轧制成型和正火处理。本发明采用低成本成分设计，钢板表面质量良好，通过合适的加热、控轧、控冷、正火工艺就可以生产低屈强比厚规格Q345R钢板。

Description

低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板的生产方法

技术领域

本发明涉及一种材料技术，具体说，涉及一种低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板的生产方法。

背景技术

Q345R钢板是我国压力容器生产的主要材料，被广泛的应用于各种压力气罐、反应器、气瓶等产品的生产。随着Q345R钢板使用越来越广泛，用户对Q345R钢板厚度需要也越来越厚。压力容器用钢一般要求较高的强度，良好的塑性、韧性，而随着钢板厚度的增厚，轧制时压缩比减小，钢板的综合力学性能一般会下降。在屈服强度一定的情况下，钢板的屈强比越低，则断裂时吸收的能量越多，设备的安全系数越大。随着制造业的发展，对综合力学性能良好、低屈强比的厚规格Q345R钢板需求量越来越大，而现有的Q345R钢板少有同时满足这些要求的。

公开号CN 102002635 A的专利提供了“一种厚规格压力容器用钢及其制备方法”。该方法生产的钢板强度、韧塑性都满足标准要求。但该方法对80mm以上厚规格钢板的生产没有涉及，同时其屈强比偏高。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板，钢板的综合力学性能优良，具有良好塑性、韧性、低屈强比。

技术方案如下：

一种低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.15～0.18％、Si 0.3～0.45％、Mn 1.3～1.55％、P≤0.02％、S≤0.005％、V 0.015～0.025％、Ca 0.0015～0.003％、Als 0.017～0.027％，其余为铁和杂质。

进一步，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.15％、Si 0.3％、Mn 1.3％、P 0.02％、S 0.003％、V 0.015、Als 0.017％、Ca 0.0015％，其余为铁和杂质。

进一步，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.18％、Si 0.45％、Mn1.55％、P 0.012％、S 0.005％、V 0.025％、Als 0.027％、Ca 0.003％，其余为铁和杂质。

进一步，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.17％、Si 0.35％、Mn1.43％、P 0.009％、S 0.002％、V 0.021、Als 0.022％、Ca 0.0019％，其余为铁和杂质。

本发明所解决的另一个技术问题是提供一种低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板的生产方法，采用低成本成分设计，钢板表面质量良好，通过合适的加热、控轧、控冷、正火工艺就可以生产低屈强比厚规格Q345R钢板。

技术方案如下：

一种低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板的生产方法，包括冶炼、连铸、板坯再加热、钢板轧制成型和正火处理；其中

板坯再加热过程中，采用250mm厚的连铸坯进行生产，连铸坯出炉温度1180-1210℃，加热时间270～410分钟；

钢板轧制成型过程中，板坯加热好之后进行控制轧制，第一阶段开轧厚度为板坯厚度，第一阶段开轧温度1160～1190℃，第一阶段轧制速度为0.9m/s，第一阶段高温延伸轧制时单道次压下率≥13％；第二阶段钢板的开轧厚度为1.3～2倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为880～900℃，第二阶段终轧温度为830～860℃；钢板轧完后进行层流冷却，冷却速度为5～8℃/s，终冷温度为650～680℃；

轧后钢板进行正火处理，正火的温度为880℃，并在880℃保温20分钟；正火出炉后采用自然空冷方式冷却；成品钢板的厚度为50mm～100mm，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.15～0.18％、Si 0.3～0.45％、Mn 1.3～1.55％、P≤0.02％、S≤0.005％、V 0.015～0.025％、Ca 0.0015～0.003％、Als0.017～0.027％，其余为铁和杂质。

进一步：板坯出炉温度为1180℃，板坯加热时间为270分钟，第一阶段开轧温度1160℃，第一阶段高温延伸轧制最小单道次压下率15％，第一阶段轧制速度0.9m/s，第二阶段开轧厚度100mm，第二阶段开轧温度900℃，第二阶段终轧温度830℃，冷却速度8℃/s，终冷温度680℃，正火温度880℃，轧制成厚度为50mm的钢板，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.15％、Si 0.3％、Mn 1.3％、P 0.02％、S 0.003％、V0.015％、Als 0.017％、Ca 0.0015％，余量为Fe和杂质。

进一步：板坯出炉温度为1210℃，板坯加热时间为410分钟，第一阶段开轧温度1190℃，第一阶段高温延伸轧制最小单道次压下率13％，第一阶段轧制速度0.9m/s，第二阶段开轧厚度130mm，第二阶段开轧温度880℃，第二阶段终轧温度860℃，冷却速度5℃/s，终冷温度650℃，正火温度880℃，轧制成厚度为100mm的钢板，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.18％、Si 0.45％、Mn 1.55％、P 0.012％、S 0.005％、V0.025％、Als 0.027％、Ca 0.003％，余量为Fe和杂质。

进一步：板坯出炉温度为1195℃，板坯加热时间为372分钟，第一阶段开轧温度1178℃，第一阶段高温延伸轧制最小单道次压下率14％，第一阶段轧制速度0.9m/s，第二阶段开轧厚度120mm，第二阶段开轧温度890℃，第二阶段终轧温度855℃，冷却速度6℃/s，终冷温度673℃，正火温度880℃，轧制成厚度为80mm的钢板，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.17％、Si 0.35％、Mn 1.43％、P 0.009％、S 0.002％、V 0.021％、Als 0.022％、Ca 0.0019％，余量为Fe和杂质。

进一步：冶炼和连铸过程中，铁水采用镁基脱硫，在转炉采用顶底复合吹炼；钢水经LF炉精炼，要求钢水中的S≤0.003％；钢水进行RH炉处理，在真空度不超过133Pa下处理时间不低于25分钟；连铸坯的厚度为250mm，连铸时采用电磁搅拌和轻压下，电磁搅拌频率为6Hz，电流270A，压下位置为6、7、8段，压下量为2mm、2mm、2mm。

与现有技术相比，本发明技术效果包括：

1、本发明采用低成本成分设计，钢板表面质量良好，通过合适的加热、控轧、控冷、正火工艺就可以生产低屈强比厚规格Q345R钢板。

2、钢板的综合力学性能优良，具有良好塑性、韧性、低屈强比。钢板的屈服强度在369MPa～405MPa之间，抗拉强度在540MPa～560MPa之间，延伸率在28％～33％之间，0℃冲击功在150J～210J之间，钢板的屈强比小于0.7。

3、钢板的成分和工艺设计合理，工艺制度比较宽松，可在宽厚板线上稳定生产。

4、以1年生产1.2万吨该容器钢板，每吨利润300元计算。一年可增加利润360万元，具有良好的经济效益。钢板屈强比低，安全储备系数大，具有积极的社会效益。

附图说明

图1为本发明实施例1的钢板的金相组织图；

图2为本发明实施例2的钢板的金相组织图；

图3为本发明实施例3的钢板的金相组织图。

具体实施方式

本发明采用低成本成分设计，钢板表面质量良好，通过合适的加热、控轧、控冷、正火工艺就可以生产低屈强比厚规格Q345R钢板。钢板的屈强比小于0.7，安全储备系数大。

低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板的生产方法，具体包括以下步骤：

步骤1：冶炼和连铸；

(1)铁水采用镁基脱硫，在转炉采用顶底复合吹炼；

(2)钢水经LF炉精炼，要求钢水中的S≤0.003％；

(3)钢水进行RH炉处理，在真空度不超过133Pa下处理时间不低于25分钟。

(4)连铸坯的厚度为250mm，连铸时采用电磁搅拌和轻压下，电磁搅拌频率为6Hz，电流270A，压下位置为6、7、8段，压下量为2mm、2mm、2mm。采用电磁搅拌和轻压下技术，目的是减少钢板中心偏析，改善板坯内部质量。

冶炼的目的是保证到连铸时的钢水成分满足要求。

步骤2：为保证一定的压缩比和板坯质量，选用250mm厚的连铸坯(板坯)；250mm厚的板坯就是规格和型号，宽厚板的板坯一般都是按厚度来定义的，一般的宽厚板板坯都只有几种固定的规格，如200mm、250mm、300mm厚板坯。

步骤3：板坯再加热；

采用250mm厚的连铸坯进行生产，连铸坯出炉温度1180-1210℃，加热时间270～410分钟。

步骤4：钢板轧制成型；

板坯加热好之后进行控制轧制，第一阶段(粗轧)开轧厚度为板坯厚度，第一阶段开轧温度1160～1190℃，第一阶段轧制速度为0.9m/s，第一阶段高温延伸轧制时单道次压下率≥13％；第二阶段(精轧)钢板的开轧厚度为1.3～2倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为880～900℃，第二阶段终轧温度为830～860℃；钢板轧完后进行层流冷却，冷却速度为5～8℃/s，终冷温度为650～680℃。

对本钢种采用两阶段控制轧制，第一阶段控制轧制属于高温区的奥氏体再结晶控制轧制，这一阶段采用低速、大压下的轧制策略。大的单道次压下率能使变形充分渗透至钢板中心，充分细化奥氏体晶粒并均匀奥氏体组织，同时轧制产生的高温焊合作用很大程度上消除了铸坯内部的疏松、微裂纹等缺陷，使钢板的致密度提高；低速轧制使每一道次轧制完的温度低于上一道次轧制时的温度，由于钢板再结晶后晶粒的大小主要取决于当时的温度，这样每轧制一道次就会对晶粒进行不同程度细化，最终达到充分细化奥氏体晶粒的目的；还有轧制时轧制速度低，变形抗力小，容易实现较大的单道次压下率。

第一阶段控轧结束后，中间坯在辊道上摆动降温，降温方式为自然空冷，降温至第二阶段开轧温度开始轧制，由于第二阶段轧制时，钢板较薄，温降较快，每一道次轧制完，钢板的温度都会有较大幅度的下降，奥氏体晶粒被反复破碎、再结晶细化，这样奥氏体晶粒最终在第一阶段轧制细化的基础上，再次被进一步细化，且由于第二阶段轧完后，终轧温度较低，奥氏体晶粒基本不再长大，最终得到细小的奥氏体晶粒。奥氏体晶粒越细小，其晶界面积越大，由奥氏体向铁素体转变时的形核位置就越多，形核率就越高，最终得到的铁素体晶粒就越细小。钢板轧后采用层流冷却，将钢板由终轧温度快速冷却至670～690，进一步降低了奥氏体向铁素体的转变温度，进一步细化了铁素体晶粒，从而提高了钢板的综合力学性能。

步骤5：轧后钢板进行正火处理。正火的温度为880℃，并在880℃保温20分钟。正火出炉后采用自然空冷方式冷却。

成品低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板的厚度为50mm～100mm，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.15～0.18％、Si 0.3～0.45％、Mn 1.3～1.55％、P≤0.02％、S≤0.005％、V 0.015～0.025％、Ca 0.0015～0.003％、Als(酸溶铝)0.017～0.027％，其余为铁和不可避免的杂质。

由于采用控轧、控冷工艺生产的厚钢板，沿钢板厚度方向一般会存在组织差异，为了进一步均匀钢板厚度方向的组织，对轧后钢板进行正火处理。正火是使常温组织在一定温度下重新奥氏体化，先获得细小均匀的奥氏体组织，然后钢板出炉自然冷却，并最终得到较细小均匀的常温组织，以提高钢板的综合力学性能。

以下结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

采用厚度为250mm板坯，板坯出炉温度为1180℃，板坯加热时间为270分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.15％、Si 0.3％、Mn 1.3％、P 0.02％、S 0.003％、V 0.015％、Als 0.017％、Ca 0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为50mm的钢板，详细的轧制及冷却、正火工艺见表1，其力学性能见表2。

如图1所示，为本发明中实施例1的钢板的金相组织图。从该金相图可以看出，钢板的组织为铁素体+珠光体，铁素体占大多数，晶粒细小均匀，没有混晶现象。由于晶粒细小，铁素体占大多数，且铁素体具有良好的塑性、韧性，因此该组织的钢板具有良好的韧性和较高的强度。

表1轧制及冷却工艺

表2钢板力学性能

实施例2

采用厚度为250mm板坯，板坯出炉温度为1210℃，板坯加热时间为410分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.18％、Si 0.45％、Mn 1.55％、P 0.012％、S 0.005％、V 0.025％、Als 0.027％、Ca 0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为100mm的钢板，详细的轧制及冷去工艺见表3，其力学性能见表4。

如图2所示，为本发明中实施例2的钢板的金相组织图。从该金相图可以看出，钢板的组织为铁素体+珠光体，铁素体占大多数，晶粒细小均匀，没有混晶现象。由于晶粒细小，铁素体占大多数，且铁素体具有良好的塑性、韧性，因此该组织的钢板具有良好的韧性和较高的强度。

表3轧制及冷却工艺

表4钢板力学性能

实施例3

采用厚度为250mm板坯，板坯出炉温度为1195℃，板坯加热时间为372分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.17％、Si 0.35％、Mn 1.43％、P 0.009％、S 0.002％、V 0.021％、Als 0.022％、Ca 0.0019％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为80mm的钢板，详细的轧制及冷去工艺见表5，其力学性能见表6。

如图3所示，为本发明中实施例3的钢板的金相组织图。从该金相图可以看出，钢板的组织为铁素体+珠光体，铁素体占大多数，钢板沿厚度方向晶粒细小均匀，没有混晶现象。由于晶粒细小，铁素体占大多数，且铁素体具有良好的塑性、韧性，因此该组织的钢板具有良好的韧性和较高的强度。

表5轧制及冷却工艺

表6钢板力学性能

Claims

1.一种低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板的生产方法，其特征在于：包括冶炼、连铸、板坯再加热、钢板轧制成型和正火处理；其中

轧后钢板进行正火处理，正火的温度为880℃，并在880℃保温20分钟；正火出炉后采用自然空冷方式冷却；成品钢板的厚度为50mm～100mm，其化学成分按重量百分比计为：C 0.15～0.18％、Si 0.3～0.45％、Mn 1.3～1.55％、P≤0.02％、S≤0.005％、V 0.015～0.025％、Ca 0.0015～0.003％、Als 0.017～0.027％，余量为铁和杂质。

2.如权利要求1所述低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板的生产方法，其特征在于：板坯出炉温度为1180℃，板坯加热时间为270分钟，第一阶段开轧温度1160℃，第一阶段高温延伸轧制最小单道次压下率15％，第一阶段轧制速度0.9m/s，第二阶段开轧厚度100mm，第二阶段开轧温度900℃，第二阶段终轧温度830℃，冷却速度8℃/s，终冷温度680℃，正火温度880℃，轧制成厚度为50mm的钢板，其化学成分按重量百分比计为：C 0.15％、Si0.3％、Mn 1.3％、P 0.02％、S 0.003％、V0.015％、Als 0.017％、Ca 0.0015％，余量为Fe和杂质。

3.如权利要求1所述低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板的生产方法，其特征在于：板坯出炉温度为1210℃，板坯加热时间为410分钟，第一阶段开轧温度1190℃，第一阶段高温延伸轧制最小单道次压下率13％，第一阶段轧制速度0.9m/s，第二阶段开轧厚度130mm，第二阶段开轧温度880℃，第二阶段终轧温度860℃，冷却速度5℃/s，终冷温度650℃，正火温度880℃，轧制成厚度为100mm的钢板，其化学成分按重量百分比计为：C 0.18％、Si0.45％、Mn 1.55％、P 0.012％、S 0.005％、V0.025％、Als 0.027％、Ca 0.003％，余量为Fe和杂质。

4.如权利要求1所述低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板的生产方法，其特征在于：板坯出炉温度为1195℃，板坯加热时间为372分钟，第一阶段开轧温度1178℃，第一阶段高温延伸轧制最小单道次压下率14％，第一阶段轧制速度0.9m/s，第二阶段开轧厚度120mm，第二阶段开轧温度890℃，第二阶段终轧温度855℃，冷却速度6℃/s，终冷温度673℃，正火温度880℃，轧制成厚度为80mm的钢板，其化学成分按重量百分比计为：C 0.17％、Si0.35％、Mn 1.43％、P 0.009％、S 0.002％、V 0.021％、Als 0.022％、Ca 0.0019％，余量为Fe和杂质。

5.如权利要求1所述低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板的生产方法，其特征在于：冶炼和连铸过程中，铁水采用镁基脱硫，在转炉采用顶底复合吹炼；钢水经LF炉精炼，要求钢水中的S≤0.003％；钢水进行RH炉处理，在真空度不超过133Pa下处理时间不低于25分钟；连铸坯的厚度为250mm，连铸时采用电磁搅拌和轻压下，电磁搅拌频率为6Hz，电流270A，压下位置为6、7、8段，压下量为2mm、2mm、2mm。