CN109055692B - 一种压力容器用免退火双相钢盘条及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压力容器用免退火双相钢盘条及其生产方法，所述的免退火盘条的化学成分按重量百分比由以下组分组成：C0.06～0.10％，Si0.6～0.8％，Mn1.3～1.6％，Cr1.0～1.2％，Mo0.50～0.65％，V0.20～0.35％，P≤0.015％，S0.005～0.018％，余量为Fe及不可避免的杂质。其生产工序依次包括钢坯加热、控制轧制及斯太尔摩缓冷。本发明通过控轧控冷对盘条的生产过程进行控制，得到铁素体+低碳马氏体组织的双相钢盘条，盘条抗拉强度≤720MPa，低碳马氏体按体积百分比计比例为15％～25％，组织晶粒度为10～11级。采用本发明方法生产的盘条，下游客户可实现免退火拉拔，对企业节能降耗、生产成本控制及效率提升具有积极作用。

Description

一种压力容器用免退火双相钢盘条及其生产方法
技术领域
本发明属于轧钢领域，特别涉及一种压力容器用免退火双相钢盘条及其生产方法。
背景技术
Cr-Mo-V系低合金耐热钢焊接用实芯焊丝由热轧盘条拉拔制成，现有技术生产的盘条强度较高塑性较差，一般都需要在拉拔前或拉拔过程中进行退火处理。但退火处理不仅生产周期长，且能耗高，迫于当前的环保及成本压力，下游焊丝企业亟待钢厂能开发出免退火盘条。
在目前已公开的相关文献技术中，专利CN102513725A公开了一种免退火焊丝钢盘条及其生产工艺，使盘条的抗拉强度控制在800～850MPa，实现了免退火拉拔。但该生产工艺中钢坯加热的均热段温度高达1120～1200℃，对于Si含量为0.4～0.6％的焊丝钢，加热温度高于Fe2SiO4的熔点即1173℃时，液态Fe2SiO4侵入基体增加了后续钢坯开轧前的除磷难度，导致一次氧化皮去除不净，最终影响了盘条的酸洗效果、焊丝成品表面质量和焊接性能。
专利CN103060676A公开了一种高强度螺母用免退火盘条及其生产方法，但该方法的终轧温度与吐丝温度均较低，不利于铁素体相变温度较高的焊丝钢在保温罩内缓冷相变，该工艺仅适用于相变温度较低的碳素钢。专利CN104668820A公开了一种耐热钢焊丝的生产方法，但该盘条需经过一次中间退火才能制成焊丝，成本依然较高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种免退火双相焊丝钢盘条及其生产方法，通过合理的成分设计及对盘条的控轧控冷工艺进行严格控制，得到铁素体+低碳马氏体组织的双相焊丝钢盘条，盘条抗拉强度≤720MPa，低碳马氏体按体积百分比计比例为15％～25％，组织晶粒度为10～11级。采用本发明方法生产的盘条，下游客户可实现免退火拉拔。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种压力容器用免退火双相钢盘条，其特征在于，免退火双相钢盘条的化学成分按重量百分比计包括：C0.06～0.10％，Si0.6～0.8％，Mn1.3～1.6％，Cr1.0～1.2％，Mo0.50～0.65％，V0.20～0.35％，P≤0.015％，S0.005～0.018％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选的，所述的压力容器用免退火双相钢盘条的化学成分按重量百分比计还包括：Nb0.005～0.050％，Ti0.005～0.050％，Al0.001～0.030％中的一种及以上。
上述压力容器用免退火双相钢盘条的生产方法，生产工序依次包括钢坯加热、控制轧制及斯太尔摩缓冷，其中：
(1)钢坯均热段温度为1050～1100℃，保温时间为30～60min；
(2)轧制的开轧温度为950～990℃，精轧入口温度为850～900℃，吐丝温度为840～870℃。
进一步，所述的压力容器用免退火双相钢盘条的生产方法中斯太尔摩缓冷线保温罩全关，入口辊道速度为0.13～0.20m/s，出口辊道速度为0.30～0.50m/s。
更进一步，所述的压力容器用免退火双相钢盘条的生产方法制得的双相钢盘条的组织为铁素体和低碳马氏体，低碳马氏体按体积百分比计比例为15％～25％，盘条抗拉强度≤720MPa，组织晶粒度为10～11级。
针对以上技术方案，具体说明如下：
该盘条的成分设计主要基于以下原理：
C：是焊丝用盘条中的重要元素之一，可保证焊缝金属的强度。C含量过低则焊缝金属强度不足，C含量过高会恶化焊接性，增加冷裂倾向。因此，C含量的范围宜控制在0.06～0.10％。
Si：作为焊接过程中的主要脱氧元素，一方面可确保焊接过程中的脱氧过程顺利进行，另一方面可提高焊缝金属强度。Si含量过低则脱氧不充分导致焊缝中氧含量过高，影响焊缝金属冲击韧性，Si含量过高会显著促进魏氏体组织和侧板条铁素体的生成，影响焊缝金属冲击韧性。因此，Si含量的范围宜控制在0.6～0.8％。
Mn：作为焊接过程中的主要脱氧元素和焊缝金属强化元素，Mn含量过低则焊缝金属强度不足，Mn含量过高则恶化焊缝韧性。因此，Mn含量的范围宜控制在1.3～1.6％。
Cr：是耐热钢中的主要合金元素，Cr的碳化物可提高钢的高温力学性能，同时可提高钢的高温抗氧化性能，Cr含量过低则焊缝的高温强度不足，Cr含量过高则恶化焊接性，增加冷裂倾向。因此，Cr含量的范围宜控制在1.0～1.2％。
Mo：是耐热钢中的主要合金元素，Mo的碳化物可提高钢的高温力学性能，Mo含量过低则焊缝的高温强度不足，Mo含量过高则恶化焊接性，增加冷裂倾向。因此，Mo含量的范围宜控制在0.5～0.65％。
V：是耐热钢中的主要合金元素，V可抑制高温时碳化物的粗化，从而提高钢的抗高温蠕变性能，V含量过低则钢的抗高温蠕变性能不足，V含量过高则恶化焊接性，增加冷裂倾向。因此，V含量的范围宜控制在0.2～0.35％。
P：对焊缝的低温韧性不利，同时增加钢的回火脆性，作为杂质元素应控制在合理范围，因此，P含量的范围宜控制在≤0.015％。
S：可降低熔滴表面张力，在细化熔滴尺寸的同时改变了熔滴向熔池过渡的方式，降低了熔滴因短路过渡造成焊接飞溅的频率。S含量过低则焊接飞溅较大，S含量过高则增大焊缝热裂纹倾向。因此，S含量的范围宜控制在0.005～0.018％。
Nb、Ti：钢中的重要微合金元素，可细化焊缝组织，使焊缝强韧性同步提升。因此，可在钢中单独加入Nb、Ti，或两者同时加入，同时Nb的含量宜控制在0.005～0.050％，Ti的含量宜控制在0.005～0.050％。
Al：钢中的重要脱氧元素，Al含量过低则焊缝脱氧不足，Al含量过高则增加钢中夹杂物数量，恶化盘条的拉拔性能。因此，可在钢中加入适量Al，其含量宜控制在0.005～0.050％。
对于钢坯的轧制工艺钢坯加热时因合金焊丝钢的合金元素含量较高，如钢坯均热段温度过低，则钢坯心部偏析难以消除，导致最终轧制的盘条心部低碳马氏体严重聚集，在后续拉拔制丝过程中产生断丝；因钢中Si含量较高，如钢坯均热段温度过高，在钢基体表面生成的Fe2SiO4层过厚，则钢坯出炉后表面氧化皮难以除净，最终影响成品盘条的氧化皮酸洗效果、焊丝成品表面质量和焊接性能。因此，钢坯均热段温度为1050～1100℃。
对于钢坯的轧制工艺，如精轧入口温度低于850℃，则轧制变形抗力增加，加大了辊环开裂风险；如温度高于900℃，奥氏体晶粒尺寸增加，则相变得到的铁素体及低碳马氏体的晶粒尺寸增加，硬相组织低碳马氏体尺寸的增加将加大盘条后续拉拔断丝风险。因此，精轧入口温度为850～900℃。
与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益效果：
本发明通过合理的成分设计及控轧控冷对盘条的生产过程进行严格控制，以达到控制盘条强度、晶粒尺寸及硬相组织比例的目的，最终得到铁素体+低碳马氏体组织的双相钢盘条，盘条抗拉强度≤720MPa，低碳马氏体按体积百分比计比例为15％～25％，组织晶粒度为10～11级。采用本发明方法生产的盘条，下游客户可实现免退火拉拔，对企业节能降耗、生产成本控制及效率提升具有积极作用。
附图说明
图1是本发明实施例1中生产的盘条的金相组织；
图2是本发明对比例1中生产的盘条的金相组织；
图3是本发明实施例2中生产的盘条的金相组织；
图4是本发明对比例2中生产的盘条的金相组织。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明：
采用100t电炉进行冶炼，并浇铸成140mm×140mm的方坯，钢坯的化学成分见表1。所冶炼钢坯在摩根高速线材生产线上经钢坯加热、控制轧制及斯太尔摩缓冷轧制成Φ5.5mm盘条，其关键的轧制工艺参数见表2。成品盘条的检测结果及使用性能见表3。
表1钢坯的化学成分(％，重量百分比)
编号 C Si Mn Cr Mo V P S Nb Ti Al
实施例1 0.07 0.69 1.43 1.17 0.55 0.26 0.0070 0.012 0.021 - 0.0014
实施例2 0.09 0.75 1.55 1.14 0.62 0.31 0.0067 0.015 0.0053 0.012 -
实施例3 0.06 0.79 1.32 1.03 0.65 0.28 0.014 0.005 - 0.043 0.0074
实施例4 0.08 0.62 1.45 1.09 0.50 0.20 0.0147 0.009 - - 0.025
实施例5 0.10 0.65 1.60 1.13 0.58 0.24 0.0052 0.017 0.045 - -
实施例6 0.065 0.60 1.30 1.15 0.54 0.34 0.0084 0.007 - 0.050 -
实施例7 0.088 0.7 1.51 1.06 0.60 0.22 0.001 0.016 0.027 0.008 0.0050
对比例1 0.11 0.71 1.33 1.41 0.56 0.25 0.011 0.004 - - 0.0021
对比例2 0.09 0.56 1.77 1.15 0.46 0.18 0.017 0.007 0.0045 - 0.0040
对比例3 0.05 0.65 1.48 0.95 0.68 0.31 0.018 0.015 - 0.06 0.035
对比例4 0.08 0.88 1.27 1.07 0.60 0.40 0.014 0.019 0.015 0.015 -
表2钢坯关键轧制工艺参数
Figure BDA0001828712030000041
Figure BDA0001828712030000051
表3成品盘条的检测结果及使用性能见
Figure BDA0001828712030000052
注：组织类型中，“F”为铁素体，“M”为低碳马氏体，“B”为贝氏体
实施例1-7采用本发明所述的化学成分的轧制工艺，生产的成品盘条可在不退火情况下直接拉拔成成品焊丝。盘条抗拉强度≤720MPa，低碳马氏体按体积百分比计比例为15％～25％，组织晶粒度为10～11级。
对比例1-4中部分元素的含量及关键轧制工艺参数不在本发明的范围内，生产的成品盘条不退火直接拉拔时，在精拉时易断丝。经720℃退火后，可顺利拉拔至Φ1.2mm。其中，对比例2和3因精轧入口温度偏低，轧制过程中因辊环爆裂发生堆钢事故。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。本领域的技术人员在本发明构思的启示下对本发明所做的任何变动均落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种压力容器用免退火双相钢盘条，其特征在于，免退火双相钢盘条的化学成分按重量百分比计包括：C0.06～0.10％，Si0.6～0.8％，Mn1.3～1.6％，Cr1.0～1.2％，Mo0.50～0.65％，V0.20～0.35％，P≤0.015％，S0.005～0.018％，及Nb0.005～0.050％，Ti0.005～0.050％，Al0.001～0.030％中的一种及以上，余量为Fe及不可避免的杂质；一种压力容器用免退火双相钢盘条的生产方法，生产工序依次包括钢坯加热、控制轧制及斯太尔摩缓冷，其特征在于，其中：
(1)钢坯均热段温度为1050～1100℃，保温时间为30～60min；
(2)轧制的开轧温度为950～990℃，精轧入口温度为850～900℃，吐丝温度为840～870℃；
(3)斯太尔摩缓冷线保温罩全关，入口辊道速度为0.13～0.20m/s，出口辊道速度为0.30～0.50m/s。
2.根据权利要求1所述的压力容器用免退火双相钢盘条的生产方法，其特征在于，所述生产方法制得的双相钢盘条的组织为铁素体和低碳马氏体，低碳马氏体按体积百分比计比例为15％～25％，盘条抗拉强度≤720MPa，组织晶粒度为10～11级。
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