CN105369131A - 一种压力容器用钢板q420r钢的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种压力容器用钢板Q420R钢的生产方法，采用工艺路线为转炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→连铸→板坯加热→控制轧制→热处理。钢的化学成分质量百分比为C=0.17～0.20，Si≤0.50，Mn=1.50～1.70，P≤0.015，S≤0.005，Alt=0.020～0.050，Nb=0.030～0.045，V=0.050～0.070，Ni=0.25~0.40，Ti=0.010~0.020，其余为Fe和残留元素。本发明方法生产10mm～30mm保探伤、保力学性能的压力容器用钢板Q420R钢，产品表面质量优良，外检合格率100%，I级探伤合格率100%，性能合格率100%。钢板屈服强度富余量在25～60Mpa，抗拉强度富余量在30～50Mpa；钢板-20℃低温冲击性能稳定、富裕量大，并能保证-40℃冲击满足要求，产品完全满足GB713-2014中Q420R钢的要求。

Description

一种压力容器用钢板Q420R钢的生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼及轧制技术，具体涉及到一种压力容器用钢板Q420R钢的生产方法。

技术背景

Q420R为中国标准GB713-2014中新增的钢种，正火状态交货，主要用于制作车辆卧罐、槽罐等压力容器，钢板厚度规格为10~30mm。车辆卧罐在轻量化设计的基础上，要求材料具有较高的强度和低温韧性。目前在国际上有相同类别的钢种，如美国标准ASTMA612所对应的钢种。

在成分设计上，为了保证材料的强度、低温韧性和显微组织要求，需在C、Si、Mn成分基础上、控制有害元素的含量，并采用Nb、V、Ti多元微合金复合设计。控制轧制是在轧制过程中通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合，以获得细小的晶粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能的轧制新工艺。它能改善钢材组织晶粒，提高钢板的强度和低温韧度,同时可以节约能源、简化工艺,也可以充分发挥合金元素的作用。正火热处理可以细化晶粒、均匀组织,消除内部缺陷及内应力，从而使得钢产品在正火后得到优良的强度和韧度组合。

发明内容

本发明的目的是提供一种压力容器用钢板Q420R钢的生产方法，采用转炉冶炼+炉后精炼+连铸+控制轧制+正火热处理相结合的方法生产10mm~30mm保性能、保探伤的压力容器用钢板Q420R钢。钢板屈服强度富余量在20～40Mpa，抗拉强度富余量在30～50Mpa，-20℃低温冲击性能稳定、富裕量大。

发明的技术方案：

一种压力容器用钢板Q420R钢的生产方法，采用工艺路线为：转炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→连铸→板坯加热→控制轧制→热处理。钢的化学成分质量百分比(wt%)为：C=0.17～0.20，Si≤0.50，Mn=1.50～1.70，P≤0.015，S≤0.005，Alt=0.020～0.050，Nb=0.030～0.045，V=0.050～0.070，Ni=0.25~0.40，Ti=0.010~0.020；其余为Fe和残留元素。

包括如下工艺步骤：

a.转炉冶炼：控制出钢C≥0.05%，P≤0.010%；避免出钢过程下渣；

b.LF精炼：白渣保持时间在20min以上；控制P≤0.015%；

c.VD真空精炼：在≤67Pa下的保真空时间≥23min；VD破空后进行钙处理；

d.连铸：采用断面为260mm，实行全程保护浇铸，浇注温度按液相线温度+(15～25℃)控制；

e.板坯加热：板坯在步进炉中进行加热，温度控制在1150~1250℃；

f.控制轧制：采用CR方式轧制，开轧温度1000～1150℃；一阶段终轧温度＞950℃，保证后三道次压下率在17%以上；二阶段开轧温度在880~910℃，精轧累计压下率＞48%，终轧温度≥800℃；

g.热处理：采用正火工艺，正火温度870~890℃，保温时间1.3~1.7min/mm。

发明原理及化学元素用量控制机理：

C：碳元素在合金钢中，常与其它合金元素形成碳化物，在室温或较低温度下能起到强化作用。

Si：对提高钢的强度有帮助。

Mn：是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利。

P：为降低冷脆倾向，含量应尽量低。

S：不利上平台能量和韧性的提高，且有热裂倾向，含量应尽量低。

Nb：在钢中与氮、碳有极强的亲合力，可与之形成极稳定的Nb（C,N）化合物。沿奥氏体晶界弥散分布的Nb（C,N）粒子，可以大大提高原始奥氏体晶粒粗化温度，从而细化了铁素体晶粒，提高低温韧性和强度。

V：有较强的细化晶粒效果，可提高钢的强度和韧性，减小过热敏感性，提高热稳定性。

Ni：在钢中为纯固溶元素，它与铁以互溶形式存在于α和γ铁相中，通过其在晶粒内的内吸附作用细化铁素体晶粒，提高钢的低温冲击韧度。

本发明通过选用大断面连铸坯以保证压缩比，成分上严格控制各有害元素的含量，通过LF+VD工艺来保证钢质的洁净度；采用控轧+正火处理使钢的晶粒度达到10.0～11.0级。通过上述措施的有效实施，成功地生产出了10mm～30mm保探伤、保力学性能的压力容器用钢板Q420R钢。本发明通过从转炉冶炼到钢板热处理的整个过程严格按上述生产工艺执行，获得产品的实物质量各项性能优良：钢板屈服强度富余量在25～60Mpa，抗拉强度富余量在30～50Mpa，-20℃低温冲击性能稳定、富裕量大，并能保证-40℃冲击满足标准要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

厚度为10mm～30mm保探伤、保力学性能的压力容器用Q420R钢板，采用工艺路线为：转炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→连铸→板坯加热→控制轧制→热处理。钢的化学成分质量百分比(wt.%)如下：C=0.17～0.20，Si≤0.50，Mn=1.50～1.70，P≤0.015，S≤0.005，Alt=0.020～0.050，Nb=0.030～0.045，V=0.050～0.070，Ni=0.25~0.40，Ti=0.010~0.020；其余为Fe和残留元素。

包括如下工艺步骤：

a.转炉冶炼：确保出钢C≥0.05%，P≤0.006%，出钢温度≥1580℃；避免出钢过程下渣；

b.LF精炼：确保白渣保持时间控制在20min以上；控制P≤0.015%；

c.VD真空精炼：在≤67Pa下的保真空时间≥23min；VD破空后进行钙处理；

d.连铸：连铸采用断面为260mm，连铸实行全程保护浇铸，浇注温度按液相线温度+(15～25℃)控制；

e.板坯加热：板坯在步进炉中进行加热，温度控制在1150~1250℃；

f.控制轧制：采用CR方式轧制，开轧温度1000～1150℃；一阶段终轧温度＞950℃，保证后三道次压下率在17%以上；二阶段开轧温度在880~910℃，精轧累计压下率＞48%，终轧温度≥800℃；

g.热处理：采用正火工艺，正火温度870~890℃，保温时间1.3~1.7min/mm。

根据上述方法试验的2个实施例Q420R成品钢，化学组成如表1，力学性能检测结果如表2所示。

表1实施例化学组成（wt.%）

表2实施例力学性能检测结果

使用本发明所述方法生产的产品表面质量优良，外检合格率100%，I级探伤合格率100%，性能合格率100%，钢板屈服强度富余量在25～60Mpa，抗拉强度富余量在30～50Mpa，-20℃低温冲击性能稳定、富裕量大，并能保证-40℃冲击满足要求，产品完全满足GB713-2014中Q420R钢的要求。

Claims (1)

1.一种压力容器用钢板Q420R钢的生产方法，其特征在于：钢的化学成分质量百分比为C=0.17～0.20，Si≤0.50，Mn=1.50～1.70，P≤0.015，S≤0.005，Alt=0.020～0.050，Nb=0.030～0.045，V=0.050～0.070，Ni=0.25~0.40，Ti=0.010~0.020，其余为Fe和残留元素；

包括如下工艺步骤：

a.转炉冶炼：控制出钢C≥0.05%，P≤0.010%；避免出钢过程下渣；

b.LF精炼：白渣保持时间在20min以上；控制P≤0.015%；

c.VD真空精炼：在≤67Pa下的保真空时间≥23min；VD破空后进行钙处理；

d.连铸：采用断面为260mm，实行全程保护浇铸，浇注温度按液相线温度+(15～25℃)控制；

e.板坯加热：板坯在步进炉中进行加热，温度控制在1150~1250℃；

f.控制轧制：采用CR方式轧制，开轧温度1000～1150℃；一阶段终轧温度＞950℃，保证后三道次压下率在17%以上；二阶段开轧温度在880~910℃，精轧累计压下率＞48%，终轧温度≥800℃；

g.热处理：采用正火工艺，正火温度870~890℃，保温时间1.3~1.7min/mm。