CN108315670A - 焊接性良好的高韧特厚p355nh钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板及其生产方法，钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10～0.18%，Si≤0.50%，Mn：1.10～1.60%，P≤0.025%，S≤0.010%，Cr≤0.10%，Ni：0.15～0.25%，Mo≤0.01%，Cu≤0.10%，Nb：0.02～0.03%，V：0.02～0.03%，Alt≥0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括冶炼、连铸、轧制及钢板热处理工序。本发明通过合理的成分设计及轧制、热处理工艺，获得符合EN10028‑3:2003标准的P355NH钢板，可广泛用于国内外承压设备的制造。

Description

焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板及其生产方法。
背景技术
P355NH应用于石油、化工、电站、锅炉等行业，用于制作反应器、换热器、分离器、球罐、油气罐、液化气罐、核能反应堆压力壳、锅炉汽包等承压设备。随着目前发电设备技术要求的不断提高，对承压设备用P355NH钢板的要求也越来越高，主要体现在钢板厚度越来越大而且增加了钢板心部性能的要求，另外钢板的安全性能及可焊性要求也越来越高。
如何提高大厚度钢板的可焊性，并同时使钢板的性能满足越来越高的设计要求是目前承压设备用P355NH钢板行业急需解决的问题。本发明利用成分设计与冶炼、控制轧制及热处理工艺上做了创新，在保证钢板焊接性的前提下，可有效获得具有良好综合力学性能的特厚P355NH钢板，满足了市场对高难度、大厚度钢板的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板；同时本发明还提供了一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10～0.18%，Si≤0.50%，Mn：1.10～1.60%，P≤0.025%，S≤0.010%，Cr≤0.10%，Ni：0.15～0.25%，Mo≤0.01%，Cu≤0.10%，Nb：0.02～0.03%，V：0.02～0.03%，Alt≥0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板碳当量CEV≤0.40%，其中碳当量计算公式为CEV（%）=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
本发明所述钢板厚度规格为80～150mm。
本发明所述钢板交货态力学性能：ReH≥315MPa，Rm：470～610MPa，A50≥21.0%，板厚1/2处-20℃横向冲击功AKV平均值≥100J，500℃高温拉伸RP0.2≥196MPa，Z向拉伸Z≥35.0%，弯曲试验d=3a，180°外表面无裂纹、断裂和凸泡。
本发明还提供了一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼、连铸、轧制及钢板热处理工序；所述轧制工序，采用Ⅱ型控轧。
本发明所述冶炼工序，总精炼时间≥55min，有效精炼时间≥30min；VD真空处理时，真空度≤66Pa，真空保持时间≥20min。
本发明所述连铸工序，连铸过程中在冷却段采用电磁搅拌技术，搅拌辊电流为400A，电源频率为5HZ。
本发明所述轧制工序，Ⅰ阶段开轧温度1050～1100℃，高温段采用低速大压下工艺轧制，前3道次压下量分别≥20mm。
本发明所述轧制工序，Ⅱ阶段开轧温度860～880℃，终轧温度820～830℃；轧后ACC小水量冷却，返红温度680～720℃。
本发明所述钢板热处理工序，正火温度900～920℃，保温时间2.0～2.2min/mm，出炉后水冷，返红温度600～650℃。
本发明焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板产品标准参考EN10028-3:2003，产品性能检测方法参考EN10028-1:2000+Al:2002。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过加入V、Nb合金元素，起到了细晶强化及沉淀强化的效果；通过加入Ni合金元素，起到了提高基体韧性的效果。2、本发明通过连铸过程中冷却段采取电磁搅拌技术，从而可细化铸坯晶粒、减少连铸坯中心偏析及中心疏松，以确保板厚1/2处的性能。3、本发明采取Ⅱ型控制轧制工艺及正火后加速冷却的热处理工艺，使钢板获得均匀细小的铁素体和珠光体组织。4、本发明在保证钢板焊接性的前提下，钢板具有良好的综合力学性能，可广泛用于国内外承压设备的制造。5、本发明钢板交货态力学性能：ReH≥315MPa，Rm：470～610MPa，A50≥21.0%，板厚1/2处-20℃横向冲击功AKV平均值≥100J，500℃高温拉伸RP0.2≥196MPa，Z向拉伸Z≥35.0%，弯曲试验d=3a，180°外表面无裂纹、断裂和凸泡。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板厚度为80mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.15%，Si：0.25%，Mn：1.21%，P：0.015%，S：0.003%，Ni：0.16%，Cr：0.03%，Mo：0.006%，Cu：0.02%，Nb：0.020%，V：0.023%，Alt：0.028%，余量为Fe和不可避免的杂质，碳当量CEV=0.38%。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板生产方法包括冶炼、连铸、轧制及钢板热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：总精炼时间60min，有效精炼时间32min；VD真空处理时，真空度66Pa，真空保持时间25min；
（2）连铸工序：连铸过程中在冷却段采用电磁搅拌技术，搅拌辊电流为400A，电源频率为5HZ；
（3）轧制工序：采用Ⅱ型控轧，Ⅰ阶段开轧温度1100℃，高温段采用低速大压下工艺轧制，前3道次压下量分别为25mm、21mm、22mm；Ⅱ阶段开轧温度875℃，终轧温度820℃；轧后ACC小水量冷却，返红温度689℃；
（4）钢板热处理工序：正火温度910℃，保温时间2.0min/mm，出炉后水冷，返红温度619℃。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板交货态的力学试验结果见表1。
表1 实施例1 P355NH钢板交货态的力学试验结果
项目 单位 标准要求 交货态
ReH MPa ≥315 387
Rm MPa 470～610 547
A50 % ≥21.0 33
1/2处-20℃AKV（横向） J 平均值≥100J 214/228/239
500℃拉伸RP0.2 MPa ≥196 232
Z向拉伸Z % ≥35.0 58/60/58
弯曲试验d=3a，180° -- 外表面无裂纹、断裂和凸泡 合格
实施例2
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板厚度为100mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.14%，Si：0.29%，Mn：1.31%，P：0.020%，S：0.002%，Ni：0.20%，Cr：0.10%，Mo：0.001%，Cu：0.03%，Nb：0.023%，V：0.023%，Alt：0.038%，余量为Fe和不可避免的杂质，碳当量CEV=0.40%。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板生产方法包括冶炼、连铸、轧制及钢板热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：总精炼时间58min，有效精炼时间30min；VD真空处理时，真空度66Pa，真空保持时间25min；
（2）连铸工序：连铸过程中在冷却段采用电磁搅拌技术，搅拌辊电流为400A，电源频率为5HZ；
（3）轧制工序：采用Ⅱ型控轧，Ⅰ阶段开轧温度1083℃，高温段采用低速大压下工艺轧制，前3道次压下量分别为23mm、25mm、21mm；Ⅱ阶段开轧温度870℃，终轧温度820℃；轧后ACC小水量冷却，返红温度692℃；
（4）钢板热处理工序：正火温度910℃，保温时间2.0min/mm，出炉后水冷，返红温度636℃。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板交货态的力学试验结果见表2。
表2 实施例2 P355NH钢板交货态的力学试验结果
项目 单位 标准要求 交货态
ReH MPa ≥315 338
Rm MPa 470～610 520
A50 % ≥21.0 30.5
1/2处-20℃AKV（横向） J 平均值≥100J 128/136/107
500℃拉伸RP0.2 MPa ≥196 225
Z向拉伸Z % ≥35.0 60/53/48
弯曲试验d=3a，180° -- 外表面无裂纹、断裂和凸泡 合格
实施例3
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板厚度为115mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.15%，Si：0.25%，Mn：1.28%，P：0.015%，S：0.002%，Ni：0.25%，Cr：0.03%，Mo：0.001%，Cu：0.03%，Nb：0.026%，V：0.021%，Alt：0.038%，余量为Fe和不可避免的杂质，碳当量CEV=0.39%。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板生产方法包括冶炼、连铸、轧制及钢板热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：总精炼时间58min，有效精炼时间30min；VD真空处理时，真空度60Pa，真空保持时间25min；
（2）连铸工序：连铸过程中在冷却段采用电磁搅拌技术，搅拌辊电流为400A，电源频率为5HZ；
（3）轧制工序：采用Ⅱ型控轧，Ⅰ阶段开轧温度1090℃，高温段采用低速大压下工艺轧制，前3道次压下量分别为24mm、24mm、22mm；Ⅱ阶段开轧温度877℃，终轧温度821℃；轧后ACC小水量冷却，返红温度706℃；
（4）钢板热处理工序：正火温度910℃，保温时间2.2min/mm，出炉后水冷，返红温度611℃。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板交货态的力学试验结果见表3。
表3 实施例3 P355NH钢板交货态的力学试验结果
项目 单位 标准要求 交货态
ReH MPa ≥315 371
Rm MPa 470～610 525
A50 % ≥21.0 29
1/2处-20℃AKV（横向） J 平均值≥100J 102/92/118
500℃拉伸RP0.2 MPa ≥196 235
Z向拉伸Z % ≥35.0 62/61/62
弯曲试验d=3a，180° -- 外表面无裂纹、断裂和凸泡 合格
实施例4
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板厚度为150mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.14%，Si：0.33%，Mn：1.35%，P：0.008%，S：0.002%，Ni：0.23%，Cr：0.04%，Mo：0.01%，Cu：0.08%，Nb：0.021%，V：0.022%，Alt：0.031%，余量为Fe和不可避免的杂质，碳当量CEV=0.40%。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板生产方法包括冶炼、连铸、轧制及钢板热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：总精炼时间61min，有效精炼时间31min；VD真空处理时，真空度62Pa，真空保持时间24min；
（2）连铸工序：连铸过程中在冷却段采用电磁搅拌技术，搅拌辊电流为400A，电源频率为5HZ；
（3）轧制工序：采用Ⅱ型控轧，Ⅰ阶段开轧温度1095℃，高温段采用低速大压下工艺轧制，前3道次压下量分别为27mm、23mm、25mm；Ⅱ阶段开轧温度880℃，终轧温度824℃；轧后ACC小水量冷却，返红温度699℃；
（4）钢板热处理工序：正火温度910℃，保温时间2.1min/mm，出炉后水冷，返红温度620℃。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板交货态的力学试验结果见表4。
表4 实施例4 P355NH钢板交货态的力学试验结果
项目 单位 标准要求 交货态
ReH MPa ≥315 350
Rm MPa 470～610 500
A50 % ≥21.0 29.5
1/2处-20℃AKV（横向） J 平均值≥100J 70/154/140
500℃拉伸RP0.2 MPa ≥196 233
Z向拉伸Z % ≥35.0 59/54/55
弯曲试验d=3a，180° -- 外表面无裂纹、断裂和凸泡 合格
实施例5
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板厚度为90mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.18%，Si：0.10%，Mn：1.10%，P：0.025%，S：0.010%，Ni：0.18%，Cr：0.07%，Mo：0.002%，Cu：0.02%，Nb：0.028%，V：0.02%，Alt：0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质，碳当量CEV=0.40%。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板生产方法包括冶炼、连铸、轧制及钢板热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：总精炼时间55min，有效精炼时间30min；VD真空处理时，真空度66Pa，真空保持时间20min；
（2）连铸工序：连铸过程中在冷却段采用电磁搅拌技术，搅拌辊电流为400A，电源频率为5HZ；
（3）轧制工序：采用Ⅱ型控轧，Ⅰ阶段开轧温度1050℃，高温段采用低速大压下工艺轧制，前3道次压下量分别为25mm、20mm、23mm；Ⅱ阶段开轧温度860℃，终轧温度830℃；轧后ACC小水量冷却，返红温度680℃；
（4）钢板热处理工序：正火温度900℃，保温时间2.0min/mm，出炉后水冷，返红温度650℃。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板交货态的力学试验结果见表5。
表5 实施例5 P355NH钢板交货态的力学试验结果
项目 单位 标准要求 交货态
ReH MPa ≥315 368
Rm MPa 470～610 510
A50 % ≥21.0 30.5
1/2处-20℃AKV（横向） J 平均值≥100J 98/124/130
500℃拉伸RP0.2 MPa ≥196 221
Z向拉伸Z % ≥35.0 54/57/61
弯曲试验d=3a，180° -- 外表面无裂纹、断裂和凸泡 合格
实施例6
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板厚度为130mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.10%，Si：0.50%，Mn：1.60%，P：0.012%，S：0.005%，Ni：0.15%，Cr：0.05%，Mo：0.001%，Cu：0.05%，Nb：0.030%，V：0.03%，Alt：0.022%，余量为Fe和不可避免的杂质，碳当量CEV=0.40%。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板生产方法包括冶炼、连铸、轧制及钢板热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：总精炼时间60min，有效精炼时间30min；VD真空处理时，真空度60Pa，真空保持时间22min；
（2）连铸工序：连铸过程中在冷却段采用电磁搅拌技术，搅拌辊电流为400A，电源频率为5HZ；
（3）轧制工序：采用Ⅱ型控轧，Ⅰ阶段开轧温度1085℃，高温段采用低速大压下工艺轧制，前3道次压下量分别为25mm、23mm、27mm；Ⅱ阶段开轧温度870℃，终轧温度825℃；轧后ACC小水量冷却，返红温度720℃；
（4）钢板热处理工序：正火温度920℃，保温时间2.2min/mm，出炉后水冷，返红温度633℃。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板交货态的力学试验结果见表6。
表6 实施例6 P355NH钢板交货态的力学试验结果
项目 单位 标准要求 交货态
ReH MPa ≥315 320
Rm MPa 470～610 495
A50 % ≥21.0 31
1/2处-20℃AKV（横向） J 平均值≥100J 108/84/135
500℃拉伸RP0.2 MPa ≥196 201
Z向拉伸Z % ≥35.0 39/44/49
弯曲试验d=3a，180° -- 外表面无裂纹、断裂和凸泡 合格
实施例7
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板厚度为135mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.12%，Si：0.16%，Mn：1.41%，P：0.017%，S：0.008%，Ni：0.22%，Cr：0.08%，Mo：0.009%，Cu：0.10%，Nb：0.022%，V：0.028%，Alt：0.022%，余量为Fe和不可避免的杂质，碳当量CEV=0.40%。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板生产方法包括冶炼、连铸、轧制及钢板热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：总精炼时间60min，有效精炼时间30min；VD真空处理时，真空度60Pa，真空保持时间22min；
（2）连铸工序：连铸过程中在冷却段采用电磁搅拌技术，搅拌辊电流为400A，电源频率为5HZ；
（3）轧制工序：采用Ⅱ型控轧，Ⅰ阶段开轧温度1085℃，高温段采用低速大压下工艺轧制，前3道次压下量分别为25mm、23mm、26mm；Ⅱ阶段开轧温度870℃，终轧温度825℃；轧后ACC小水量冷却，返红温度701℃；
（4）钢板热处理工序：正火温度920℃，保温时间2.1min/mm，出炉后水冷，返红温度600℃。
本实施例焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板交货态的力学试验结果见表7。
表7 实施例7 P355NH钢板交货态的力学试验结果
项目 单位 标准要求 交货态
ReH MPa ≥315 345
Rm MPa 470～610 508
A50 % ≥21.0 29
1/2处-20℃AKV（横向） J 平均值≥100J 100/134/142
500℃拉伸RP0.2 MPa ≥196 239
Z向拉伸Z % ≥35.0 49/52/57
弯曲试验d=3a，180° -- 外表面无裂纹、断裂和凸泡 合格
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10～0.18%，Si≤0.50%，Mn：1.10～1.60%，P≤0.025%，S≤0.010%，Cr≤0.10%，Ni：0.15～0.25%，Mo≤0.01%，Cu≤0.10%，Nb：0.02～0.03%，V：0.02～0.03%，Alt≥0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板，其特征在于，所述钢板碳当量CEV≤0.40%。
3.根据权利要求1所述的一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板，其特征在于，所述钢板厚度规格为80～150mm。
4.根据权利要求1所述的一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板，其特征在于，所述钢板交货态力学性能：ReH≥315MPa，Rm：470～610MPa，A50≥21.0%，板厚1/2处-20℃横向冲击功AKV平均值≥100J，500℃高温拉伸RP0.2≥196MPa，Z向拉伸Z≥35.0%，弯曲试验d=3a，180°外表面无裂纹、断裂和凸泡。
5.基于权利要求1-4任意一项所述的一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、连铸、轧制及钢板热处理工序；所述轧制工序，采用Ⅱ型控轧。
6.根据权利要求5所述的一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板的生产方法，其特征在于，所述连铸工序，连铸过程中在冷却段采用电磁搅拌技术，搅拌辊电流为400A，电源频率为5HZ。
7.根据权利要求5所述的一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，Ⅰ阶段开轧温度1050～1100℃，高温段采用低速大压下工艺轧制，前3道次压下量分别≥20mm。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，Ⅱ阶段开轧温度860～880℃，终轧温度820～830℃；轧后ACC小水量冷却，返红温度680～720℃。
9.根据权利要求5-7任意一项所述的一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板的生产方法，其特征在于，所述钢板热处理工序，正火温度900～920℃，保温时间2.0～2.2min/mm，出炉后水冷，返红温度600～650℃。
10.根据权利要求5-7任意一项所述的一种焊接性良好的高韧特厚P355NH钢板的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序，总精炼时间≥55min，有效精炼时间≥30min；VD真空处理时，真空度≤66Pa，真空保持时间≥20min。
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