CN106544581A - 一种正火态镍钒合金高强容器钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种正火态镍钒合金高强容器钢及其生产方法，属于合金容器钢生产技术领域。高强容器钢的化学成分质量百分比中Ni：0.4～0.6％，V：0.12～0.18％；生产步骤首先选择坯料，采用双渣法、挡渣出钢和留钢操作；钢坯加热温度为1180～1220℃，时间5～7小时；采用控轧轧制，正火钢板加热到880～920℃，保温时间20～30min。优点在于：实现了镍钒成分体系高强合金容器钢的生产，该材料屈服强度415～520MPa，抗拉强度550～690MPa，延伸率≥19％。

Description

一种正火态镍钒合金高强容器钢及其生产方法
技术领域
本发明属于合金容器钢生产技术领域，特别涉及一种正火态镍钒合金高强容器钢及其生产方法。
背景技术
镍钒成分体系合金高强容器钢具有高强度、高韧性、低屈强比、耐锈蚀性等特点，主要应用于海洋平台、海上钻进平台等大型机械设备。近年来，随着海上资源的发掘开发，国外海洋平台、海上钻进平台等项目迅猛发展，以美标ASTM为标准的镍钒成分体系合金高强容器钢获得广泛应用。国内镍钒成分体系合金高强容器钢还处于起步阶段，因此，研究开发镍钒成分体系合金高强容器钢成为新的发展课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种正火态镍钒合金高强容器钢及其生产方法，解决了镍钒成分体系高强合金容器钢生产的问题。此钢种强度高、低温冲击韧性好,屈强比低，填补国内此类钢板产品的空白。
一种正火态镍钒合金高强容器钢，其化学成分质量百分比为，C：0.14～0.18％，Si：0.35～0.5％，Mn：1.15～1.6％，P≤0.012％，S：≤0.008％，Ni：0.4～0.6％，V：0.12～0.18％，Alt：0.010～0.050％，余量为铁Fe和不可避免的杂质。
上述化学元素满足如下关系：Ceq:0.42～0.47％；碳当量技术公式：CeqJIS＝C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4。
一种正火态镍钒合高强金容器钢的生产方法，通过坯料选择、冶炼工艺、坯型设计、钢坏加热工艺、轧制工艺、正火工艺完成。具体步骤及参数如下：
1、坯料选择：连铸坯料的化学成分重量百分比为：C：0.14～0.18％，Si：0.35～0.5％，Mn：1.15～1.6％，P≤0.012％，S：≤0.008％，Ni：0.4～0.6％，V：0.12～0.18％，Alt：0.010～0.050％，余量为铁Fe和不可避免的杂质。
2、冶炼工艺：经过铁水预处理扒渣脱硫和LF炉深脱硫的钢水，钢中成品S≤0.008wt％。转炉采用双渣法、挡渣出钢和留钢操作，达到成品P≤0.012wt％。RH真空处理后，钢中氢≤1.5ppm，N≤45ppm，O≤20ppm。板坯连铸过程采用动态轻压下技术和动态二冷配水技术，铸坯低倍中心偏析达到C类1.0级及以下，其它缺陷均在1.0级以下。
3、钢坯加热工艺：加热温度为1180～1220℃，钢坯加热时间5～7小时，以使合金元素Ni、V等合金元素充分溶解。
4、轧制工艺：钢坯采用控轧轧制，开轧温度在1050～1130℃，再轧温度850～890℃，终轧温度在820～860℃；粗轧阶段：轧机咬入速度1.0m/s，加速度0.5m/s2，最大轧制速度1.5m/s，单道次最大压下率达到28.13％，粗轧阶段总道次压下率＞60％，精轧阶段总道次压下率＞20％。
5、正火工艺：钢板加热到880～920℃，钢板心部达到炉温后开始保温，保温时间20～30min。此钢种随着正火温度提高，屈服强度明显提升。
本发明的化学组分设计原理如下：
碳：碳是保证钢板淬透性的重要合金元素，也是决定碳当量的重要因素，对钢的强度、韧性、塑性及焊接性均有较大影响。碳含量过高，影响钢板焊接性能。碳含量过低，影响钢板整体强度，此钢种为正火状态交货，因此，碳含量的范围：0.14～0.18％。
硅：脱氧的必要元素，具有一定的固溶强化作用，考虑正火状态交货，适当增加硅含量，增加对强度的贡献，本发明中硅的范围：≤0.35～0.5％。
锰：钢中重要的固溶强化元素，可降低相变温度，细化组织亚结构，在强化钢板的同时改善韧性；同时，可提高淬透性，对强度贡献较大，本发明锰的范围：1.15％～1.6％。
镍：提高钢的低温韧性，提高抗锈蚀能力，改善正火状态高强钢的塑性指标，因此，镍是不可缺少的合金元素，本发明镍的范围：0.4～0.6％。
钒：是强碳及氮化合物形成元素，在钢坯加热及轧制过程中，钉扎奥氏体晶界并阻止奥氏体晶粒过度长大；正火后空冷过程中，钒做为微合金元素，沉淀析出一定量的碳氮化物，提高钢的强度。本发明铬含量范围：0.12～0.18％。
本发明的优点在于：实现了镍钒成分体系高强合金容器钢的生产，该材料屈服强度415～520MPa，抗拉强度550～690MPa，延伸率≥19％，屈强比0.63-0.78，性能要求满足-40℃厚度1/4冲击＞100J的要求。金相组织为铁素体+珠光体组织。
附图说明
图1钢板1/4位置正火态金相组织。
图2钢板1/2位置正火态金相组织。
具体实施方式
实施例1
根据本发明“镍钒合金高强容器钢”的化学成分范围，在首秦公司宽厚板生产线完成钢坯冶炼、板坯浇铸(板坯规格：300mm×2000mm×L)、钢板轧制(轧制规格：8mm～50mm)、正火处理。
1、坯料选择：钢板化学成分按表1所示控制。
表1钢坯冶炼成分(wt％)
C Si Mn P S V Ni Alt Ceq
0.16 0.47 1.45 0.011 0.007 0.15 0.47 0.02 0.48
以上实施例均为化学成分重量百分比，余量均为Fe和不可避免杂质元素。
2、冶炼工艺：首先铁水脱硫扒渣，经过100吨转炉冶炼，转炉采用双渣法、挡渣出钢和留钢操作，钢水LF炉精炼处理，再经过RH真空处理，钢中氢含量1.1ppm，N含量38ppm，O含量13ppm。板坯连铸过程采用动态轻压下技术和动态二冷配水技术，铸坯低倍中心偏析达到C类1.0级及以下，其它缺陷均在1.0级以下。
3、坯型设计：板坏浇铸成300mm×2000mm×L规格钢坯。
4、钢坏加热工艺：钢坯经加热炉加热到加热温度为1220℃，钢坯加热时间为300min，以使合金元素Ni、V等合金元素充分溶解。
5、轧制工艺：钢坯出炉后经过双机架轧机轧制，采用控轧轧制，采用低速、大压下率轧制，单道次最大压下量率达到28.13％，粗轧阶段总道次压下率62.5％，精轧阶段总道次压下率20％。钢坯开轧温度在1080℃，再轧温度880℃，终轧温度在840℃；粗轧阶段：轧机咬入速度1.0m/s，加速度0.5m/s2，最大轧制速度1.5m/s。
6、正火工艺：钢板加热到900℃，钢板心部达到炉温后开始保温，保温时间120min。
钢板正火后的钢板进行纵向拉伸和厚度1/4处-40℃横向冲击试验，性能如表2所示。从表2可知，本发明8～50mm镍钒合金高强容器钢屈服强度435～760MPa，抗拉强度780～845MPa，延伸率18～25％，厚度1/4处-40℃冲击功>100J，厚度1/4处-40℃冲击功>100J。正火处理后性能如下表2所示：
表2正火钢板性能
注：Rp0.2(屈服强度)、Rm(抗拉强度)、A(断后伸长率)、AKv(冲击)Min～Max/Ave
(最小值～最大值/平均值)

Claims (4)

1.一种正火态镍钒合金高强容器钢，其特征在于，其化学成分质量百分比为，C：0.14～0.18％，Si：0.35～0.5％，Mn：1.15～1.6％，P≤0.012％，S：≤0.008％，Ni：0.4～0.6％，V：0.12～0.18％，Alt：0.010～0.050％，余量为铁Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的容器钢，其特征在于，所述的化学成分满足如下关系：Ceq:0.42～0.47％。
3.一种权利要求1所述容器钢的生产方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：
1)坯料选择：连铸坯料的化学成分重量百分比为：C：0.14～0.18％，Si：0.35～0.5％，Mn：1.15～1.6％，P≤0.012％，S：≤0.008％，Ni：0.4～0.6％，V：0.12～0.18％，Alt：0.010～0.050％，余量为铁Fe和不可避免的杂质；
2)冶炼工艺：经过铁水预处理扒渣脱硫和LF炉深脱硫的钢水，钢中成品S≤0.008wt％；转炉采用双渣法、挡渣出钢和留钢操作，达到成品P≤0.012wt％；RH真空处理后，钢中氢≤1.5ppm，N≤45ppm，O≤20ppm；板坯连铸过程采用动态轻压下技术和动态二冷配水技术；
3)钢坯加热工艺：加热温度为1180～1220℃，钢坯加热时间5～7小时，使合金元素充分溶解；
4)轧制工艺：钢坯采用控轧轧制，开轧温度在1050～1130℃，再轧温度850～890℃，终轧温度在820～860℃；粗轧阶段：轧机咬入速度1.0m/s，加速度0.5m/s2，最大轧制速度1.5m/s，单道次最大压下率达到28.13％，粗轧阶段总道次压下率＞60％，精轧阶段总道次压下率＞20％；
5)正火工艺：钢板加热到880～920℃，钢板心部达到炉温后开始保温，保温时间20～30min。
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，铸坯低倍中心偏析达到C类1.0级及以下，其它缺陷均在1.0级以下。
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