CN108165892A - 一种低温压力容器用35-50mm厚Q420R高强钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温移动压力容器用35‑50mm厚高强钢Q420R，包含如下质量百分比的化学成分：C：0.12～0.15%、Si：0.20～0.40%、Mn：1.45～1.55%、P：≤0.015%、S：≤0.005%、Ni：0.30～0.40%，Cr:0.22～0.27%，Nb:0.020～0.030%，V：0.05‑0.06%，Als：0.015～0.035%，Ti：0.008～0.018%，CEV：0.44～0.49%，其它为Fe和残留元素，其中CEV=C+Mn/6+(Mo+V+Cr)/5+(Ni+Cu)/15。与现有技术相比，本发明具有轻量化、安全化的特点，制作后的移动容器避免增加自身重量，也不会减少车载的移动容量。

Description

一种低温压力容器用35-50mm厚Q420R高强钢及其生产方法

技术领域

本发明属于中厚钢板生产技术领域，具体涉及到一种低温移动压力容器用高强钢Q420R及其生产方法。

背景技术

Q420R是GB713-2014标准中新增的钢种，具有较高的强度和较好的低温冲击韧性，主要用于制作移动压力容器罐槽等设备。在新增Q420R钢种之前，国内主要用Q370R来制作高强度低温容器设备，因Q370R的强度和低温冲击有限（强度最高630Mpa，-20冲击功大于等于34J），为了保证移动容器的安全性，只能增加钢板的厚度，这样增加了移动容器自身的重量，减少了车载移动容器容量，增加了运输成本，同时也浪费了宝贵的钢铁资源。用强度高低温冲击韧性好的容器板来制作轻量化、安全化的移动容器成了摆在冶金行业面前的难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种低温移动压力容器用35-50mm厚高强钢Q420R，具有轻量化、安全化的特点，制作后的移动容器避免增加自身重量，也不会减少车载的移动容量。

本发明的另一目的是一种低温移动压力容器用35-50mm厚高强钢Q420R的生产方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种低温移动压力容器用35-50mm厚高强钢Q420R，包含如下质量百分比的化学成分：C：0.12～0.15%、Si：0.20～0.40%、Mn：1.45～1.55%、P：≤0.015%、S：≤0.005%、Ni：0.30～0.40%，Cr:0.22～0.27%，Nb:0.020～0.030%，V：0.05-0.06%，Als：0.015～0.035%，Ti：0.008～0.018%，CEV：0.44～0.49%，其它为Fe和残留元素，其中CEV=C+Mn/6+(Mo+V+Cr)/5+(Ni+Cu)/15。

上述技术方案中的C、Si、Mn是提高钢板强度的关键元素，Ni能使钢强化，改善钢的低温性能，特别是低温冲击韧性，还可以提高钢的淬透性。Cr加入钢中能显著提高钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力，并能提高钢的强度和耐磨性。少量的不到0.5％的V能细化钢的晶粒，提高钢的强度、屈强比和低温韧性，改善钢的焊接性能，也能增加钢的热强性和蠕变的抗力，此外钒对碳的固定作用，还可以提高钢在高温下的抗氢侵蚀，铌能细化钢的晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，在一定的存在条件下，也能提高钢的强度和韧性及对蠕变的抗力，同时保证钢板强度的同时兼顾有良好塑性和低温韧性

一种低温移动压力容器用35-50mm厚高强钢Q420R的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

a.KR铁水预处理：铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.008%，脱硫温降≤20℃；

b.转炉冶炼：入炉铁水S≤0.008%、P≤0.060%，铁水温度≥1300℃，干燥的优质边角料及含镍特种废钢，转炉装入量按浇钢铸余5-7吨控制，出钢过程中不允许吹氩、不允许向钢水中加入任何脱氧剂和合金。出钢结束采用挡渣锥挡渣，若挡渣失败，必须提前抬炉，确保转炉下渣厚度控制在20mm以下，以避免下渣回磷；

c.吹氩处理：钢水到氩站开启氩气后立即加入铝线，铝线必须垂直喂入钢包，严禁盘旋喂入钢包；铝线加入后强吹氩3min（强吹氩标准以吹开钢液裸眼直径总和控制在500-700mm为准）后离站，并确保离站温度在1570℃以上;

d.LF精炼：精炼过程全程吹氩，精炼渣碱度按4.0-6.0控制，一加热3min后，先加入50Kg电石，再加入20-40Kg铝粒，此后每隔2min向钢包中用铁锨添加2～4锨铝粒，以确保炉渣变白为准；二加热根据埋弧效果每次加入10-30Kg的电石，同时每隔2min用铁锨向钢包中添加1～3锨铝粒，以确保整个二加热过程维持白渣；三加热脱氧剂的加入视炉渣颜色加入，维持白渣即可；精炼过程中要求粘渣次数大于5次，离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，采用真空脱气，离站温度1610±10℃。

e.VD精炼：真空度能够达到≤67Pa，保压时间≥25min，破空后软吹3-5min，软吹过程中钢水不得裸露，抽真空结束后进行定H控制在1.8PPm以内，覆盖剂保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，离站温度1560±15℃。

f.板坯浇铸：浇注温度按照1560-1565℃进行控制，中包过热度15±10℃，拉速：0.75m/min，比水量：0.80L/㎏，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红。浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波动轻微。

g.钢坯清理：钢坯转至库区后要求立即对钢坯进行热检，并做好清理准备工作；钢坯表面无裂纹、结疤等质量缺陷的，带温堆垛缓冷48小时；钢坯表面有裂纹等质量缺陷的对表面进行清理，清理完毕后堆垛缓冷48小时。

h.钢坯加热:预热段温度900-1000℃，加热段温度1220-1260℃，保温段温度1200-1240℃，加热速度10-13min/cm；

i.钢坯轧制:开轧温度1020℃～1120℃；一阶段终轧温度在950℃～1000℃，二阶段开轧温度在880～920℃，二阶段采取小压下轧制，以确保原始板形，终轧温度800～860℃；返红温度550～580℃，冷速控制在15～25℃/s；

j.堆冷:轧后堆入缓冷坑进行堆垛缓冷，堆冷温度≥350℃，堆冷时间≥48小时；

k.热处理：采用淬火+亚温淬火+回火，淬火时的保温温度为900±10，保温系数是2.0min/mm，亚温淬火时的保温温度为820±10，保温系数是2.0 min/mm，回火时的保温温度为630±10，保温系数是4.0 min/mm。

本发明采用的上述技术方案，通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、浇铸、钢坯清理、加热、热轧、堆冷、热处理工艺，在保证Q420R成分的基础上，严格控制钢中P、S等影响钢板塑韧性的有害元素含量，通过LF精炼吸附夹杂物、VD真空脱气、钢坯缓冷，同时严格控制钢坯加热温度，轧制过程中严格执行“高温、低速、大压下”工艺，采用钢板堆垛缓冷，热处理采用两次淬火+一次回火等方法，保证了Q420R钢种30-50mm厚度钢板内部残余应力最小化，内部探伤质量合格，各项性能指标达到标准要求。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的技术特征作进一步描述。

本发明的实施例是生产一种低温移动压力容器用35-50mm厚高强钢Q420R，

包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C:0.13、Si:0.24、Mn:1.46、P:0.012、S:0.004 、Als:0.032、V：0.056、Ti:0.003、Cr:0.220、Ni：0.353、Nb:0.026、CEV:0.45，其它为Fe和残留元素，通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、钢锭缓冷、钢锭清理、加热、控轧、堆冷、热处理、缓冷工艺，获得一种30-50mmQ420R钢板，

对上述实施例中得到的钢板按GB713-2014（厚度＞20-30mm）标准进行机械力学性能检测，结果具体见下表：

拉伸性能表

系列低温冲击性能表

弯曲性能表

通过上述实施例，试生产30-50mm厚Q420R共计10批，其中：屈服强度控制在430～490MPa，平均达到了460MPa，比标准富裕60MPa；抗拉强度控制在610-630MPa，平均达到了620MPa，比标准富裕50MPa；伸长率控制在27%-29%，平均达到28%，比标准富裕10%；-20℃ V型冲击功控制在160-240J，平均达到了197J，-40℃ V型冲击功控制在150-245J，平均达到了180J，-60℃ V型冲击功控制在100-140J，平均达到了124J，弯曲全部合格。

对于表面质量及探伤：所研制的钢板表面质量正品率100%，按JB/T 47030进行探伤，合一级率为100%，达到了预期效果。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种低温移动压力容器用35-50mm厚高强钢Q420R，其特征在于：包含如下质量百分比的化学成分：C：0.12～0.15%、Si：0.20～0.40%、Mn：1.45～1.55%、P：≤0.015%、S：≤0.005%、Ni：0.30～0.40%，Cr:0.22～0.27%，Nb:0.020～0.030%，V：0.05-0.06%，Als：0.015～0.035%，Ti：0.008～0.018%，CEV：0.44～0.49%，其它为Fe和残留元素，其中CEV=C+Mn/6+(Mo+V+Cr)/5+(Ni+Cu)/15。

2.一种低温移动压力容器用35-50mm厚高强钢Q420R的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

a.KR铁水预处理：铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.008%，脱硫温降≤20℃；

b.转炉冶炼：入炉铁水S≤0.008%、P≤0.060%，铁水温度≥1300℃，干燥的优质边角料及含镍特种废钢，转炉装入量按浇钢铸余5-7吨控制，出钢过程中不允许吹氩、不允许向钢水中加入任何脱氧剂和合金，

出钢结束采用挡渣锥挡渣，若挡渣失败，必须提前抬炉，确保转炉下渣厚度控制在20mm以下，以避免下渣回磷；

c.吹氩处理：钢水到氩站开启氩气后立即加入铝线，铝线必须垂直喂入钢包，严禁盘旋喂入钢包；铝线加入后强吹氩3min（强吹氩标准以吹开钢液裸眼直径总和控制在500-700mm为准）后离站，并确保离站温度在1570℃以上;

d.LF精炼：精炼过程全程吹氩，精炼渣碱度按4.0-6.0控制，一加热3min后，先加入50Kg电石，再加入20-40Kg铝粒，此后每隔2min向钢包中用铁锨添加2～4锨铝粒，以确保炉渣变白为准；二加热根据埋弧效果每次加入10-30Kg的电石，同时每隔2min用铁锨向钢包中添加1～3锨铝粒，以确保整个二加热过程维持白渣；三加热脱氧剂的加入视炉渣颜色加入，维持白渣即可；精炼过程中要求粘渣次数大于5次，离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，采用真空脱气，离站温度1610±10℃，

e.VD精炼：真空度能够达到≤67Pa，保压时间≥25min，破空后软吹3-5min，软吹过程中钢水不得裸露，抽真空结束后进行定H控制在1.8PPm以内，覆盖剂保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，离站温度1560±15℃，

f.板坯浇铸：浇注温度按照1560-1565℃进行控制，中包过热度15±10℃，拉速：0.75m/min，比水量：0.80L/㎏，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红，

浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波动轻微，

g.钢坯清理：钢坯转至库区后要求立即对钢坯进行热检，并做好清理准备工作；钢坯表面无裂纹、结疤等质量缺陷的，带温堆垛缓冷48小时；钢坯表面有裂纹等质量缺陷的对表面进行清理，清理完毕后堆垛缓冷48小时，h.钢坯加热:预热段温度900-1000℃，加热段温度1220-1260℃，保温段温度1200-1240℃，加热速度10-13min/cm；

i.钢坯轧制:开轧温度1020℃～1120℃；一阶段终轧温度在950℃～1000℃，二阶段开轧温度在880～920℃，二阶段采取小压下轧制，以确保原始板形，终轧温度800～860℃；返红温度550～580℃，冷速控制在15～25℃/s；

j.堆冷:轧后堆入缓冷坑进行堆垛缓冷，堆冷温度≥350℃，堆冷时间≥48小时；

k.热处理：采用淬火+亚温淬火+回火，淬火时的保温温度为900±10，保温系数是2.0min/mm，亚温淬火时的保温温度为820±10，保温系数是2.0 min/mm，回火时的保温温度为630±10，保温系数是4.0 min/mm。