CN108754340A - 用于制造压力容器封头的q345r钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板及其生产方法，钢板化学成分组成及质量百分含量为：C≤0.20%，Si≤0.55%，Mn：1.20～1.70%，P≤0.015%，S≤0.005%，Alt：0.025～0.050%，Nb：0.010～0.050%，V：0.020～0.050%，Cu：0.10～0.30%，Ni：0.15～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明钢板的生产方法包括加热、轧制和热处理工序。本发明采用Nb、V微合金化设计，辅以Cu、Ni等合金元素，通过控轧控冷配合特殊的热处理工艺，保证钢板良好的综合力学性能，满足生产压力容器封头专用钢板的市场需求。

Description

用于制造压力容器封头的Q345R钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板及其生产方法。
背景技术
目前市场上各种用于制造锅炉设备的中高温压力容器用钢的需求量与日俱增，容器钢板得到迅猛发展。国标Q345R钢板作为锅炉压力容器用钢板，在市场上被广泛用于制造中高温工业锅炉和电站锅炉的锅炉容器、压力容器、精密部件制造等。特别是Q345R钢板，作为低温及高温压力容器用低合金结构钢，由于该类钢板具有高纯净度、高韧性、高内在质量、高技术要求的特点，被大量应用在各类锅炉容器的生产制造中。
该钢种在制造各种压力容器用设备中，按制造需求加工成不同容器部位，特别是用在容器的封头，钢板要经过反复冲压、高温变形、剪切应力、焊接处理的变化，钢板的组织、硬度、晶粒度、夹杂物都直接影响封头的加工和制造，因此对生产钢板的性能要求非常高。目前普通Q345R钢板无法满足加工容器封头的要求，如何能够生产组织致密、钢质洁净、性能均匀、强韧性匹配良好、耐高温长时间模焊要求的Q345R高强度钢板，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板；同时本发明还提供了一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C≤0.20%，Si≤0.55%，Mn：1.20～1.70%，P≤0.015%，S≤0.005%，Alt：0.025～0.050%，Nb：0.010～0.050%，V：0.020～0.050%，Cu：0.10～0.30%，Ni：0.15～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板的厚度为8～100mm。
本发明所述钢板的内部组织为铁素体+珠光体。
本发明所述钢板屈服强度均≥390MPa，抗拉强度500～600MPa，延伸率≥26%，HB≤180，-20～0℃不同冲击温度下的夏比冲击功均≥100J；200～400℃高温拉伸试验的屈服强度均≥220MPa，抗拉强度≥450MPa，延伸率≥24%。
本发明还提供了一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板的生产方法，所述生产方法包括加热、轧制、热处理工序；所述轧制工序，采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧控冷工艺；所述热处理工序，采用正火+回火，正火采用两次正火工艺。
本发明所述加热工序，钢坯最高加热温度1210～1230℃，均热温度1200～1220℃，总加热时间≥300min，均热段在炉时间≥50min。
本发明所述轧制工序，采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧控冷工艺；Ⅰ阶段轧制温度为1000～1060℃，终轧温度≥950℃，累计压下率为30～60%；Ⅱ阶段轧制温度为850～880℃，累计压下率为30～50%。
本发明所述轧制工序，轧后进行ACC水冷，入水温度700～780℃，返红温度600～700℃。
本发明所述热处理工序，采用正火+回火，正火采用两次正火工艺；一次高温正火，加热温度910～950℃，保温时间0.5～2h；二次正火，加热温度870～910℃，保温时间0.5～2h。
本发明钢板用于制造压力容器的封头，热处理工序中，第一次高温正火主要是保证封头板经受高温热成型过程的性能，第二次正火主要是保证由于钢板的热成型引起内应力而进行正火的性能，回火主要是保证模拟焊后热处理的性能。
本发明所述热处理工序，回火处理加热温度600～670℃，保温时间2～15h。
本发明用于制造压力容器封头的Q345R钢板性能检测方法参考GB713-2014中的Q345R钢板标准。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明钢板的化学成分设计采用C+Mn的基础体系，添加几种微合金元素，保证钢板良好的力学性能；采用Nb、V微合金化设计，辅以Cu、Ni等合金元素确保钢板强度、韧性匹配及耐高温性能。2、本发明采用一次高温正火+一次正火+一次回火的热处理工艺得到铁素体+珠光体的复合组织，使得经本发明热处理后钢板的力学性能得到了进一步的提高。3、本发明方法通过控轧控冷配合特殊的热处理工艺生产压力容器封头专用钢板，所得钢板屈服强度均≥390MPa，抗拉强度500～600MPa，延伸率≥26%，HB≤180；-20～0℃不同冲击温度下的夏比冲击功均≥100J；200～400℃高温拉伸试验的屈服强度均≥220MPa，抗拉强度≥450MPa，延伸率≥24%，综合力学性能良好，各项力学性能高标准满足国家标准，钢板最大厚度可达到100mm，满足了生产压力容器封头专用钢板的市场需求。
附图说明
图1为实施例1的Q345R钢板显微组织图；
图2为实施例2的Q345R钢板显微组织图；
图3为实施例3的Q345R钢板显微组织图；
图4为实施例4的Q345R钢板显微组织图；
图5为实施例5的Q345R钢板显微组织图；
图6为实施例6的Q345R钢板显微组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例压力容器封头用Q345R钢板厚度为8mm，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.09%，Si：0.45%，Mn：1.20%，P：0.015%，S：0.004%，Alt：0.035%，Nb：0.010%，V：0.050%，Cu：0.15%，Ni：0.20%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例压力容器封头用Q345R钢板生产方法包括加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：将含有上述冶炼成分的钢坯输送至已达设定炉温的常化炉内，钢坯的最高加热温度1210℃，均热温度1215℃，总加热时间300min，均热段在炉时间50min。
（2）轧制工序：I阶段轧制温度为1060℃，终轧温度950℃，累计压下率为60%；II阶段轧制温度为850℃，累计压下率为30%；轧后进行ACC水冷，入水温度为700℃，返红温度600℃。
（3）热处理工序：先一次高温正火，加热温度910℃，保温时间1.0h；再二次正火，加热温度870℃，保温时间0.5h；后回火处理，加热温度670℃，保温时间2h。
本实施例Q345R钢板显微组织见图1，钢板力学性能见表1。
实施例2
本实施例压力容器封头用Q345R钢板厚度为22mm，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.14%，Si：0.35%，Mn：1.44%，P：0.010%，S：0.005%，Alt：0.050%，Nb：0.030%，V：0.020%，Cu：0.10%，Ni：0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例压力容器封头用Q345R钢板生产方法包括加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：将含有上述冶炼成分的钢坯输送至已达设定炉温的常化炉内，钢坯的最高加热温度1215℃，均热温度1220℃，总加热时间330min，均热段在炉时间55min。
（2）轧制工序：I阶段轧制温度为1000℃，终轧温度960℃，累计压下率为50%；II阶段轧制温度为860℃，累计压下率为50%；轧后进行ACC水冷，入水温度为780℃，返红温度700℃。
（3）热处理工序：先一次高温正火，加热温度920℃，保温时间2h；再二次正火，加热温度910℃，保温时间1.0h；后回火处理，加热温度630℃，保温时间4h。
本实施例Q345R钢板显微组织见图2，钢板力学性能见表1。
实施例3
本实施例压力容器封头用Q345R钢板厚度为48mm，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.18%，Si：0.55%，Mn：1.55%，P：0.011%，S：0.005%，Alt：0.025%，Nb：0.040%，V：0.040%，Cu：0.30%，Ni：0.15%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例压力容器封头用Q345R钢板生产方法包括加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：将含有上述冶炼成分的钢坯输送至已达设定炉温的常化炉内，钢坯的最高加热温度1230℃，均热温度1220℃，总加热时间380min，均热段在炉时间65min。
（2）轧制工序：I阶段轧制温度为1050℃，终轧温度980℃，累计压下率为45%；II阶段轧制温度为870℃，累计压下率为45%；轧后进行ACC水冷，入水温度为710℃，返红温度660℃。
（3）热处理工序：先一次高温正火，加热温度950℃，保温时间0.5h；再二次正火，加热温度880℃，保温时间2h；后回火处理，加热温度600℃，保温时间15h。
本实施例Q345R钢板显微组织见图3，钢板力学性能见表1。
实施例4
本实施例压力容器封头用Q345R钢板厚度为60mm，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.165%，Si：0.10%，Mn：1.70%，P：0.011%，S：0.004%，Alt：0.043%，Nb：0.050%，V：0.030%，Cu：0.25%，Ni：0.28%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例压力容器封头用Q345R钢板生产方法包括加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：将含有上述冶炼成分的钢坯输送至已达设定炉温的常化炉内，钢坯的最高加热温度1220℃，均热温度1200℃，总加热时间310min，均热段在炉时间60min。
（2）轧制工序：I阶段轧制温度为1040℃，终轧温度980℃，累计压下率为40%；II阶段轧制温度为870℃，累计压下率为45%；轧后进行ACC水冷，入水温度为740℃，返红温度635℃。
（3）热处理工序：先一次高温正火，加热温度930℃，保温时间1.5h；再二次正火，加热温度890℃，保温时间1.5h；后回火处理，加热温度650℃，保温时间10h。
本实施例Q345R钢板显微组织见图4，钢板力学性能见表1。
实施例5
本实施例压力容器封头用Q345R钢板厚度为85mm，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.19%，Si：0.47%，Mn：1.65%，P：0.008%，S：0.005%，Alt：0.025%，Nb：0.046%，V：0.033%，Cu：0.25%，Ni：0.28%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例压力容器封头用Q345R钢板生产方法包括加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：将含有上述冶炼成分的钢坯输送至已达设定炉温的常化炉内，钢坯的最高加热温度1225℃，均热温度1217℃，总加热时间400min，均热段在炉时间70min。
（2）轧制工序：I阶段轧制温度为1020℃，终轧温度1000℃，累计压下率为30%；II阶段轧制温度为880℃，累计压下率为30%；轧后进行ACC水冷，入水温度为750℃，返红温度690℃。
（3）热处理工序：先一次高温正火，加热温度945℃，保温时间0.5h；再二次正火，加热温度900℃，保温时间1.0h；后回火处理，加热温度600℃，保温时间6h。
本实施例Q345R钢板显微组织见图5，钢板力学性能见表1。
实施例6
本实施例压力容器封头用Q345R钢板厚度为100mm，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.20%，Si：0.50%，Mn：1.70%，P：0.009%，S：0.004%，Alt：0.042%，Nb：0.010%，V：0.050%，Cu：0.18%，Ni：0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例压力容器封头用Q345R钢板生产方法包括加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：将含有上述冶炼成分的钢坯输送至已达设定炉温的常化炉内，钢坯的最高加热温度1230℃，均热温度1220℃，总加热时间460min，均热段在炉时间80min。
（2）轧制工序：I阶段轧制温度为1060℃，终轧温度990℃，累计压下率为35%；II阶段轧制温度为880℃，累计压下率为32%；轧后进行ACC水冷，入水温度为780℃，返红温度660℃。
（3）热处理工序：先一次高温正火，加热温度910℃，保温时间2h；再二次正火，加热温度900℃，保温时间1.5h；后回火处理，加热温度620℃，保温时间2h。
本实施例Q345R钢板显微组织见图6，钢板力学性能见表1。
表1 实施例1-6中压力容器封头用Q345R钢板的力学性能
由表1的力学性能测试结果可以看出，压力容器封头用Q345R钢板的各项力学性能较好，完全满足对应标准的各项要求，并且具有良好的强韧性匹配，高温拉伸性能比较优良。
由实施例1-6的Q345R钢板显微组织图1-6可以看出，钢板内部组织为铁素体+珠光体，珠光体均匀地分布在多边形铁素体中，为钢板提供了良好的韧性；并且组织比较均匀细小，晶粒内部或晶界处可见许多弥散分布的析出物，提供了钢板良好的强度。
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)

1.一种用于制造压力容器封头的Q345R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≤0.20%，Si≤0.55%，Mn：1.20～1.70%，P≤0.015%，S≤0.005%，Alt：0.025～0.050%，Nb：0.010～0.050%，V：0.020～0.050%，Cu：0.10～0.30%，Ni：0.15～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板，其特征在于，所述钢板的厚度为8～100mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板，其特征在于，所述钢板的内部组织为铁素体+珠光体。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板，其特征在于，所述钢板屈服强度均≥390MPa，抗拉强度500～600MPa，延伸率≥26%，HB≤180，-20～0℃不同冲击温度下的夏比冲击功均≥100J；200～400℃高温拉伸试验的屈服强度均≥220MPa，抗拉强度≥450MPa，延伸率≥24%。
5.基于权利要求1-4任意一项所述的一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括加热、轧制、热处理工序；所述轧制工序，采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧控冷工艺；所述热处理工序，采用正火+回火，正火采用两次正火工艺。
6.根据权利要求5所述的一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，钢坯最高加热温度1210～1230℃，均热温度1200～1220℃，总加热时间≥300min，均热段在炉时间≥50min。
7.根据权利要求5所述的一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧控冷工艺；Ⅰ阶段轧制温度为1000～1060℃，终轧温度≥950℃，累计压下率为30～60%；Ⅱ阶段轧制温度为850～880℃，累计压下率为30～50%。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，轧后进行ACC水冷，入水温度700～780℃，返红温度600～700℃。
9.根据权利要求5-7任意一项所述的一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序，采用正火+回火，正火采用两次正火工艺；一次高温正火，加热温度910～950℃，保温时间0.5～2h；二次正火，加热温度870～910℃，保温时间0.5～2h。
10.根据权利要求5-7任意一项所述的一种用于制造压力容器封头的Q345R钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序，回火处理加热温度600～670℃，保温时间2～15h。
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