CN112813353A - 一种超高温spwht高韧性正火容器用钢及制造方法 - Google Patents

一种超高温spwht高韧性正火容器用钢及制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112813353A
CN112813353A CN202110124677.6A CN202110124677A CN112813353A CN 112813353 A CN112813353 A CN 112813353A CN 202110124677 A CN202110124677 A CN 202110124677A CN 112813353 A CN112813353 A CN 112813353A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
less
equal
steel
normalizing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110124677.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112813353B (zh
Inventor
冯仰峰
宋欣
李伟
杨志强
邴纯
毕建伟
于浩
李新宇
欧阳宇
于涛
张硕
马鑫
杨清山
郑伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minmetals Yingkou Medium Plate Co ltd
Original Assignee
Minmetals Yingkou Medium Plate Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minmetals Yingkou Medium Plate Co ltd filed Critical Minmetals Yingkou Medium Plate Co ltd
Priority to CN202110124677.6A priority Critical patent/CN112813353B/zh
Publication of CN112813353A publication Critical patent/CN112813353A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112813353B publication Critical patent/CN112813353B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0263—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/009—Pearlite

Abstract

一种超高温SPWHT高韧性正火容器用钢，包括C：0.09‑0.12%；Si：0.20‑0.40%；Mn：1.40‑1.50%；Nb：0.015‑0.025%；Ti：0.010‑0.020%；Alt：0.020～0.040%；P：≤0.015%；S：≤0.005%；N：≤0.0045%；H：≤0.0002%；其余为Fe及不可避免杂质。其力学性能稳定，具有较高的强度及韧性，钢板内部质量优良。本方案采用合理的配比和轧制工艺，优化的正火工艺及模拟焊后热处理工艺，解决了现有模拟焊后热处理正火容器钢成分设计复杂，工艺要求严格，生产成本高，强度及韧性指标不足等问题。

Description

一种超高温SPWHT高韧性正火容器用钢及制造方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种超高温SPWHT高韧性正火容器用钢及制造方法，采用“控轧+DQ/ACC水冷”及正火热处理工艺，同时经过超高温（≥Ac3完全奥氏体化温度）模拟焊后热处理（Simulate Post Welding Heat Treatment，即SPWHT），可制造厚度规格6～50mm、SPWHT后屈服强度≥315MPa且-51℃冲击功≥240J的高韧性容器用低合金结构钢。
背景技术
随着石油天然气事业的快速发展,在气田开发、液化气(LNG)存储和输送、石油化工等各方面对低温金属材料的需求越来越多，使用条件和环境越来越苛刻，相应地对压力容器用钢板的技术要求也不断提高。若对低温工况中的金属材料选择不当,将有可能为工程建设后运行过程中留下安全隐患；另一方面,由于低温金属材料价格相对较高,如何恰当的选择低温材料,对控制工程建设中的投资也有着积极意义。
通常情况下,我们将存储和输送低温介质以及在寒冷地区服役的设备和管道称为低温容器、低温管道,而用于制造这些低温容器、低温管道所用的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等统称为低温钢。作为低温钢,除强度外,最重要的指标就是其低温冲击韧性,要求其脆性转变温度低于材料的最低使用温度,在使用温度条件下,具有足够的冲击韧性,有足够的防脆性开裂能力和抗裂纹扩展的止裂能力。体心立方晶格的金属材料（如碳钢、含钼钢、含铌钢等）存在低温冷脆现象,而面心立方晶格的金属材料(铜、镍等)的冲击韧性与温度关系不明显,基本不受低温影响。碳钢材料(或体心立方晶格的金属材料)的低温韧性,可以通过提高纯净度、细化晶粒以及合金化等方法加以改善。比如控制碳钢中碳、氧(低温钢都要求使用镇静钢)、磷、硫等元素含量，加入锰、镍等元素显著提高钢的强度和韧性,加入钼使钢的晶粒细化。值得一提的是,合金元素镍的加入,固熔于铁素体,能显著改善基体的韧性,因此镍是发展低温钢的一个重要元素。为满足低温工况下的要求,在低温设备和管材的选型过程中,通常从化学成分、制造工艺、强度要求(包括屈强比)、热处理状态、材料试验要求等方面提出标准,作为衡量材料低温韧性性能的通用手段。
中低温压力容器用钢板目前在国内外压力容器行业有着广泛的应用。A516系列钢板是ASTM标准中推荐使用的低温钢材料，使用温度范围为-18～-60℃。因其具有良好的冲击性能、焊接性能、抗疲劳性能等特点，广泛应用于石油、化工、电站、锅炉等行业，用于制作球罐、锅炉汽包等设备及构件。
压力容器的制造离不开焊接工艺的优化和焊接区域的性能，关系设备后期的使用寿命和相关人员的安全保障。为了改善焊接热影响区的性能和消除焊接残余应力，压力容器在制造过程中，一般都需要进行整体焊后热处理(PWHT)，且具体的热处理工艺则根据钢板不同的使用环境有所改变，但均要求钢板经模拟焊后热处理后的各项性能仍能满足技术条件的要求。
现有技术1，专利“一种中低温压力容器封头用碳素钢板及其制造方法”（申请号CN 110184529 A），采用“C：0.14-0.18％；Si：0.25-0.45％；Mn：1.10-1.30％；P：≤0.010％；S：≤0.003％；Al：0.02-0.05％；Nb：0.010-0.050％；Ti：0.010-0.030％；Ni：0.15-0.35％；Cu：0.10-0.30％”成分设计，并要求Ni/Cu≥1，Ceq≤0.43％。该专利通过正火轧制工艺、模拟热成型、模拟正火和模拟焊后热处理后仍然具有良好的力学性能。钢板厚度为10-40mm，屈服强度≥350Mpa，抗拉强度≥520Mpa，延伸率≥25％，-30℃横向冲击功单值≥150J。其模拟焊后热处理制度为620±10℃*6h。在成分设计方面，该专利加入贵重合金Ni、Cu等，成本显著增加，且要求超低P、S控制，对炼钢控制增加难度，也增加了冶炼难度。另外，其冲击温度仅到-30℃，低温韧性指标略低；模拟焊后热处理温度620℃，为正常PWHT温度，无法满足超高温模拟焊后要求。
现有技术2，酸性环境管道用高韧性A516 Gr.60薄板及生产方法（申请号CN109811261 A），采用“C：0.15-0.20%；Si：0.20-0.40%；Mn：0.70-1.20%；P≤0.008%；S≤0.002%；Al：0.020-0.040%；Nb：0.010-0.015%；Mo：0.05-0.12%；Ca：0.0015-0.0030%；O≤0.003%；余量为Fe和不可避免的杂质”成分设计，通过“控轧+空冷+正火”工艺，可生产屈服强度315-360MPa、抗拉强度430-500MPa、-50℃横向平均冲击功≥100J，厚度规格≤30mm酸性环境用薄钢板。合金元素Mo的添加，超低S、P要求，生产成本势必增加。该专利未涉及模拟焊后工艺的要求，尤其是未涉及超高温焊后热处理性能指标，其成分设计和工艺控制不适宜超高温模拟焊后用高韧性正火容器用钢生产。
现有技术3，一种高温模拟焊后热处理条件下具有优异性能的Q345R钢板及其制造方法(申请号 CN 110184528 A）, 化学成分设计为，C：0.16-0.20％；Si：0.25-0.45％；Mn：1.40-1.60％；P：≤0.008％；S：≤0.002％；Al：0.02-0.05％；Nb：0.02-0.05％；Ti：0.01-0.05％；Ni：0.10-0.30％；Cu：0.10-0.30％；余量为Fe及不可避免的杂质元素，要求碳当量Ceq≤0.45％。主要工序包括冶炼、两阶段轧制和正火热处理。表面布氏硬度≤170HB，高温模拟焊后热处理后的钢板厚度1/2处-30℃横向冲击功≥100J,屈服强度≥325Mpa,抗拉强度≥500Mpa,断后伸长率A≥25.0。生产过程中，采用370mm/450mm大厚度连铸板坯，370mm及450mm断面连铸板坯总加热时间分别要求≥8h及10h，轧制钢板规格20-100mm；轧制过程中，粗轧阶段至少两道次单道次压下量≥50mm。其高温模拟焊后热处理温度为700±10℃。同时现有技术1和2，添加Ni、Cu等合金元素,生产成本增加；在该专利设计条件下，仅可保证-30℃时冲击功，无法满足高韧性低温容器用钢要求，不适用于中低温压力容器钢生产应用。采用特殊的大厚度连铸坯，生产厚度规格跨越20-100mm,同时要求轧制过程中极大的单道次压下量，对设备能力要求较高，且未必符合实际生产现状，不具备批量推广应用条件。另外，其焊后热处理温度仅为700℃左右，也无法达到超高温模拟焊后工艺及性能要求。
现有技术4，文献“模拟焊后热处理对SA-516Gr.60容器钢组织和性能的影响”(欧阳鑫等，金属热处理，2019（44）,9)，以厚度 23mm的正火态 SA-516Gr.60 钢板为研究对象，分析不同净保温时间下模拟焊后热处理对钢板组织和性能的影响。在630℃时分别进行净保温时间2h和8h的模拟焊后热处理，400-630℃的控制升降温速率在55-220℃/h。模拟焊后热处理后，强度和韧性均有所下降，随着净保温时间的增加，强度继续降低，带状组织得到一定程度的消除，提高了组织的均匀性。该文献采用非常规的SA-516Gr.60成分设计，采用较高的C（0.23%），并加入了Nb（0.010-0.020%）及Ni（0.10-0.20%），630℃模拟焊后热处理温度后冲击韧性仅达到-30℃，屈服强度299-304MPa，抗拉强度444-452MPa，不具备高韧性特点，也无法满足超高温模拟焊后要求，同时加入贵重合金元素Ni。
综上，目前国内超高温模拟焊后热处理高韧性低温正火压力容器用钢开发，仍存在研发和应用滞后的问题。为保证超高温模拟焊后热处理的钢板各项性能，多采用添加Nb、V、Ti等细化晶粒微合金元素，并加入低温韧性元素Ni、Cu等。多元合金成分设计、多相组织形态导致生产成本高，且性能稳定性差。如何在超高温模拟焊后热处理后，保证正火容器用钢的高强度高韧性，仍需进一步进行研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高温SPWHT高韧性正火容器用钢及制造方法，在简单的组分配比基础上，采用合理的轧制工艺，优化的正火工艺及模拟焊后热处理工艺制度，制造一种超高温SPWHT性能指标优良的正火容器用低合金结构钢，以解决现有模拟焊后热处理正火容器钢成分设计复杂，工艺要求严格，生产成本高，强度及韧性指标不足等问题。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种超高温SPWHT高韧性正火容器用钢，包括如下质量百分比的各组分：C：0.09-0.12%；Si：0.20-0.40%；Mn：1.40-1.50%；Nb：0.015-0.025%；Ti：0.010-0.020%；Alt：0.020～0.040%；P：≤0.015%；S：≤0.005%；N：≤0.0045%；H：≤0.0002%；其余为Fe及不可避免杂质；其中，碳当量范围0.32-0.37。
进一步的：完全奥氏体化温度范围为848-858℃；所述完全奥氏体化温度由如下公式计算所得：Ac3(℃)=910-203*C+44.7*Si-30.0*Mn-700*P-400*Al+104*V-400*Ti-15.2*Ni+11.0*Cr+31.5*Mo+20.0*Cu-120*As。
本发明还公开了一种超高温SPWHT高韧性正火容器用钢的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：钢水冶炼、板坯浇铸、浇铸加热、钢板轧制、DQ/ACC冷却、正火热处理步骤；其中：
（1）钢水冶炼步骤：铁水通过脱硫扒渣，进入转炉冶炼，并经过“LF炉+RH炉”精炼和真空处理；真空处理时间为15min～18min；
（2）板坯浇铸步骤：使用250-350mm规格连铸坯，浇铸过程中保持恒拉速，拉速范围0.60m-1.00m/min，保证板坯中心偏析C类≤1.0；
（3）板坯加热步骤：采用步进梁式加热炉将板坯分段加热至设定均热温度1180-1220℃；其中，第一加热段温度950-1050℃，第二加热段温度1050-1150℃，第三加热段温度1150℃～1200℃，第四加热段均热段温度为1180-1220℃，板坯在炉时间260-400min，使钢坯充分奥氏体化；
（4）钢板轧制步骤：在轧制过程中，采用两阶段控轧及控冷工艺，第一阶段轧制开始温度≥1150℃，总压下率在50-70%，且第一阶段轧制最后2-3道次单道次压下量在30mm以上；待温厚度为3.0～5.0倍成品钢板厚度；第二阶段轧制开轧温度860-900℃，终轧温度800-840℃，总压下率50-80%；
（5）DQ+ACC水冷步骤：利用“DQ+ACC”冷却系统，开始冷却温度780-800℃，终冷温度580～650℃，冷速10-20℃/s；冷却结束后，快速下线堆垛缓冷，堆垛缓冷温度400-500℃，堆垛时间12-36h；
（6）正火热处理步骤：正火温度860-870℃，正火过程总在炉时间=升温加热时间+保温时间；其中升温加热速度为1.4-1.6min/mm，保温时间5-25min。
进一步的：还包括模拟焊后热处理步骤，入炉温度≤350℃；在350℃以上时，升温速度50-150℃/h；模拟焊后温度＞正火温度，其范围为880-920℃，保温时间60-100min，降温速度50-200℃/h，出炉温度≤350℃，然后空冷且空冷冷速≤1℃/s。
进一步的：还包括力学性能检验步骤：在正火态钢板及模拟焊后试样上取样并制样，按照GB/T 228、GB/T 229、GB/T 232及GB/T 4340.2检验拉伸、冲击、冷弯及硬度性能。
进一步的：上述容器用钢的性能如下：正火态力学性能：345MPa≤屈服强度Rt0.5≤400MPa、450MPa≤抗拉强度Rm≤530MPa、35%≤断后伸长率A50≤50%、250J≤-51℃纵向冲击功Akv2≤400J、140≤硬度HV≤165；模焊焊后热处理力学性能：315MPa≤屈服强度Rt0.5≤385MPa、440MPa≤抗拉强度Rm≤530MPa、30%≤断后伸长率A50≤45%、240J≤-51℃纵向冲击功Akv2≤320J、130≤硬度HV≤160；正火及模拟焊后热处理后正常微观组织为铁素体+珠光体。
本发明的优点在于：本方案通过合适经济的成分体系设计，采用较低C、少量的微合金元素Nb、Ti，不添加任何贵重合金Ni、Cr、Mo、Cu前提下，通过控轧控冷工艺及优化的正火工艺，可稳定生产在高强度高韧性正火容器用钢板；在经过高于正火温度的超高温模拟焊后处理后，其强度、韧性未恶化，仍然满足高韧性正火容器钢的性能指标。内部质量优良，探伤级别可达到ASTM A578/A578M B级。合金成本低，工序简单，具备批量工业生产和应用条件，在容器用低合金结构钢领域具有较好的应用前景。
附图说明
图1 为实施例钢板正火后微观组织；
图2 为实施例钢板模拟焊后热处理后微观组织。
具体实施方式
本发明公开了一种超高温SPWHT高韧性正火容器用钢，包括如下质量百分比的各组分：C：0.09-0.12%；Si：0.20-0.40%；Mn：1.40-1.50%；Nb：0.015-0.025%；Ti：0.010-0.020%；Alt：0.020～0.040%；P：≤0.015%；S：≤0.005%；N：≤0.0045%；H：≤0.0002%；其余为Fe及不可避免杂质；其中，碳当量范围0.32-0.37。完全奥氏体化温度范围为848-858℃；所述完全奥氏体化温度由如下公式计算所得：Ac3(℃)=910-203*C+44.7*Si-30.0*Mn-700*P-400*Al+104*V-400*Ti-15.2*Ni+11.0*Cr+31.5*Mo+20.0*Cu-120*As。
本发明还公开了一种超高温SPWHT高韧性正火容器用钢的制造方法，其包括如下步骤：钢水冶炼、板坯浇铸、浇铸加热、钢板轧制、DQ/ACC冷却、正火热处理步骤；其中：
（1）钢水冶炼步骤：铁水通过脱硫扒渣，进入转炉冶炼，并经过“LF炉+RH炉”精炼和真空处理；真空处理时间为15min～18min；
（2）板坯浇铸步骤：使用250-350mm规格连铸坯，浇铸过程中保持恒拉速，拉速范围0.60m-1.00m/min，保证板坯中心偏析C类≤1.0；
（3）板坯加热步骤：采用步进梁式加热炉将板坯分段加热至设定均热温度1180-1220℃；其中，第一加热段温度950-1050℃，第二加热段温度1050-1150℃，第三加热段温度1150℃～1200℃，第四加热段均热段温度为1180-1220℃，板坯在炉时间260-400min，使钢坯充分奥氏体化；
（4）钢板轧制步骤：在轧制过程中，采用两阶段控轧及控冷工艺，第一阶段轧制开始温度≥1150℃，总压下率在50-70%，且第一阶段轧制最后2-3道次单道次压下量在30mm以上；待温厚度为3.0～5.0倍成品钢板厚度；第二阶段轧制开轧温度860-900℃，终轧温度800-840℃，总压下率50-80%；
（5）DQ+ACC水冷步骤：利用“DQ+ACC”冷却系统，开始冷却温度780-800℃，终冷温度580～650℃，冷速10-20℃/s；冷却结束后，快速下线堆垛缓冷，堆垛缓冷温度400-500℃，堆垛时间12-36h；
（6）正火热处理步骤：正火温度860-870℃，正火过程总在炉时间=升温加热时间+保温时间；其中升温加热速度为1.4-1.6min/mm，保温时间5-25min。
优选的：还包括模拟焊后热处理步骤，入炉温度≤350℃；在350℃以上时，升温速度50-150℃/h；模拟焊后温度＞正火温度，其范围为880-920℃，保温时间60-100min，降温速度50-200℃/h，出炉温度≤350℃，然后空冷且空冷冷速≤1℃/s。
优选的：还包括力学性能检验步骤：在正火态钢板及模拟焊后试样上取样并制样，按照GB/T 228、GB/T 229、GB/T 232及GB/T 4340.2检验拉伸、冲击、冷弯及硬度性能。
优选的：上述容器用钢的性能如下：正火态力学性能：345MPa≤屈服强度Rt0.5≤400MPa、450MPa≤抗拉强度Rm≤530MPa、35%≤断后伸长率A50≤50%、250J≤-51℃纵向冲击功Akv2≤400J、140≤硬度HV≤165；模焊焊后热处理力学性能：315MPa≤屈服强度Rt0.5≤385MPa、440MPa≤抗拉强度Rm≤530MPa、30%≤断后伸长率A50≤45%、240J≤-51℃纵向冲击功Akv2≤320J、130≤硬度HV≤160；正火及模拟焊后热处理后正常微观组织为铁素体+珠光体。
实施例
一种超高温SPWHT高韧性正火容器用钢，其组分见表1，按表中选取各组分，按具体实施方式中的方法进行制造，从而完成钢水冶炼、板坯浇铸及钢板轧制。板坯规格（厚*宽*长）249mm*2015mm*4550mm，轧制钢板尺寸（厚*宽*长）：30.8mm* 2281.9mm* 33078.8mm。钢水冶炼过程中，真空处理时间为10min。浇铸过程中恒拉速，拉速0.90m/min，中心偏析C类0.5。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
轧制过程参数：板坯均热温度1190-1215℃。其中，第一加热段温度960-1040℃，第二加热段温度1055-1140℃，第三加热段温度1160℃～1190℃，第四加热段均热1190-1215℃，板坯在炉时间305min。第一阶段轧制开始温度1160℃，待温厚度为96.3mm。第二阶段轧制开轧温度895℃，终轧温度816℃。本实施例轧制过程中不同轧制阶段道次压下量及道次压下率（轧制规程）见表2。
Figure 1761DEST_PATH_IMAGE002
在冷却过程中，开始冷却温度798℃，终冷温度602℃，冷速16.5℃/s；堆垛缓冷温度465℃，堆垛时间22h。
正火过程中，正火温度865℃，正火过程总在炉时间60min，其中升温加热时间45min，保温时间15min。模拟焊后热处理温度900℃，保温时间75min。
本实施例钢板，综合力学性能均符合要求，如实施例1的综合力学性能见表3。正火态及SPWHT态强度、韧性、冷弯及硬度指标良好，完全满足标准要求。
表3 力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE003
本实施例1-3中钢板探伤结果均为合格，具体如表4所示。
表4探伤结果
Figure 8507DEST_PATH_IMAGE004
综上，本发明所述方法，在较低C、少量的微合金元素Nb、Ti，不添加任何贵重合金Ni、Cr、Mo、Cu前提下，通过控轧控冷工艺及优化的正火工艺，可稳定生产在高强度高韧性正火容器用钢板；在经过高于正火温度的超高温模拟焊后处理后，其强度、韧性未恶化，仍然满足高韧性正火容器钢的性能指标。内部质量优良，探伤级别可达到ASTM A578/A578M B级。合金成本低，工序简单，具备批量工业生产和应用条件，在容器用低合金结构钢领域具有较好的应用前景。
以上实例仅是对本发明最佳实施方式的描述，不对本发明的范围有任何限制。

Claims (6)

1.一种超高温SPWHT高韧性正火容器用钢，包括如下质量百分比的各组分：C：0.09-0.12%；Si：0.20-0.40%；Mn：1.40-1.50%；Nb：0.015-0.025%；Ti：0.010-0.020%；Alt：0.020～0.040%；P：≤0.015%；S：≤0.005%；N：≤0.0045%；H：≤0.0002%；其余为Fe及不可避免杂质；其中，碳当量范围0.32-0.37。
2.如权利要求1所述的一种超高温SPWHT高韧性正火容器用钢，其特征在于：完全奥氏体化温度范围为848-858℃；所述完全奥氏体化温度由如下公式计算所得：Ac3(℃)=910-203*C+44.7*Si-30.0*Mn-700*P-400*Al+104*V-400*Ti-15.2*Ni+11.0*Cr+31.5*Mo+20.0*Cu-120*As。
3.如权利要求1或2所述的一种超高温SPWHT高韧性正火容器用钢的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：钢水冶炼、板坯浇铸、浇铸加热、钢板轧制、DQ/ACC冷却、正火热处理步骤；其中：
（1）钢水冶炼步骤：铁水通过脱硫扒渣，进入转炉冶炼，并经过“LF炉+RH炉”精炼和真空处理；真空处理时间为15min～18min；
（2）板坯浇铸步骤：使用250-350mm规格连铸坯，浇铸过程中保持恒拉速，拉速范围0.60m-1.00m/min，保证板坯中心偏析C类≤1.0；
（3）板坯加热步骤：采用步进梁式加热炉将板坯分段加热至设定均热温度1180-1220℃；其中，第一加热段温度950-1050℃，第二加热段温度1050-1150℃，第三加热段温度1150℃～1200℃，第四加热段均热段温度为1180-1220℃，板坯在炉时间260-400min，使钢坯充分奥氏体化；
（4）钢板轧制步骤：在轧制过程中，采用两阶段控轧及控冷工艺，第一阶段轧制开始温度≥1150℃，总压下率在50-70%，且第一阶段轧制最后2-3道次单道次压下量在30mm以上；待温厚度为3.0～5.0倍成品钢板厚度；第二阶段轧制开轧温度860-900℃，终轧温度800-840℃，总压下率50-80%；
（5）DQ+ACC水冷步骤：利用“DQ+ACC”冷却系统，开始冷却温度780-800℃，终冷温度580～650℃，冷速10-20℃/s；冷却结束后，快速下线堆垛缓冷，堆垛缓冷温度400-500℃，堆垛时间12-36h；
（6）正火热处理步骤：正火温度860-870℃，正火过程总在炉时间=升温加热时间+保温时间；其中升温加热速度为1.4-1.6min/mm，保温时间5-25min。
4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于：还包括模拟焊后热处理步骤，入炉温度≤350℃；在350℃以上时，升温速度50-150℃/h；模拟焊后温度＞正火温度，其范围为880-920℃，保温时间60-100min，降温速度50-200℃/h，出炉温度≤350℃，然后空冷且空冷冷速≤1℃/s。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于：还包括力学性能检验步骤：在正火态钢板及模拟焊后试样上取样并制样，按照GB/T 228、GB/T 229、GB/T 232及GB/T 4340.2检验拉伸、冲击、冷弯及硬度性能。
6.如权利要求1或2所述的容器用钢，其特征在于：正火态力学性能：345MPa≤屈服强度Rt0.5≤400MPa、450MPa≤抗拉强度Rm≤530MPa、35%≤断后伸长率A50≤50%、250J≤-51℃纵向冲击功Akv2≤400J、140≤硬度HV≤165；
模焊焊后热处理力学性能：315MPa≤屈服强度Rt0.5≤385MPa、440MPa≤抗拉强度Rm≤530MPa、30%≤断后伸长率A50≤45%、240J≤-51℃纵向冲击功Akv2≤320J、130≤硬度HV≤160；
正火及模拟焊后热处理后正常微观组织为铁素体+珠光体。
CN202110124677.6A 2021-01-29 2021-01-29 一种超高温spwht高韧性正火容器用钢及制造方法 Active CN112813353B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110124677.6A CN112813353B (zh) 2021-01-29 2021-01-29 一种超高温spwht高韧性正火容器用钢及制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110124677.6A CN112813353B (zh) 2021-01-29 2021-01-29 一种超高温spwht高韧性正火容器用钢及制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112813353A true CN112813353A (zh) 2021-05-18
CN112813353B CN112813353B (zh) 2022-05-27

Family

ID=75860102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110124677.6A Active CN112813353B (zh) 2021-01-29 2021-01-29 一种超高温spwht高韧性正火容器用钢及制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112813353B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114507818A (zh) * 2022-01-26 2022-05-17 日钢营口中板有限公司 一种厚规格正火海洋工程结构钢及其制造方法
CN114645209A (zh) * 2022-03-23 2022-06-21 新余钢铁股份有限公司 一种中高温压力容器用钢板及其制备方法
CN114807766A (zh) * 2022-05-05 2022-07-29 重庆钢铁股份有限公司 一种低温压力容器用微合金钢板及其生产方法
CN114855057A (zh) * 2022-04-15 2022-08-05 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种薄规格高韧性12Cr1MoVR压力容器钢板的生产方法
WO2022262071A1 (zh) * 2021-06-17 2022-12-22 南京钢铁股份有限公司 一种美标容器低温服役条件用钢板及其生产方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006045672A (ja) * 2004-07-07 2006-02-16 Jfe Steel Kk 高張力鋼板の製造方法および高張力鋼板
WO2011081350A2 (ko) * 2009-12-28 2011-07-07 주식회사 포스코 용접 후 열처리 저항성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법
CN102952999A (zh) * 2011-08-19 2013-03-06 鞍钢股份有限公司 一种核电站低压加热器用钢及其制造方法
CN103233160A (zh) * 2013-03-29 2013-08-07 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 一种屈服强度460MPa级正火容器钢及其制造方法
CN103361550A (zh) * 2013-07-19 2013-10-23 武汉钢铁(集团)公司 模拟焊后热处理性能优良的q370容器钢及生产方法
CN103866187A (zh) * 2014-03-24 2014-06-18 济钢集团有限公司 一种500MPa级抗硫化物应力腐蚀开裂的压力容器用钢板及其生产方法
CN110184529A (zh) * 2018-07-14 2019-08-30 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种中低温压力容器封头用碳素钢板及其制造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006045672A (ja) * 2004-07-07 2006-02-16 Jfe Steel Kk 高張力鋼板の製造方法および高張力鋼板
WO2011081350A2 (ko) * 2009-12-28 2011-07-07 주식회사 포스코 용접 후 열처리 저항성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법
CN102952999A (zh) * 2011-08-19 2013-03-06 鞍钢股份有限公司 一种核电站低压加热器用钢及其制造方法
CN103233160A (zh) * 2013-03-29 2013-08-07 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 一种屈服强度460MPa级正火容器钢及其制造方法
CN103361550A (zh) * 2013-07-19 2013-10-23 武汉钢铁(集团)公司 模拟焊后热处理性能优良的q370容器钢及生产方法
CN103866187A (zh) * 2014-03-24 2014-06-18 济钢集团有限公司 一种500MPa级抗硫化物应力腐蚀开裂的压力容器用钢板及其生产方法
CN110184529A (zh) * 2018-07-14 2019-08-30 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种中低温压力容器封头用碳素钢板及其制造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022262071A1 (zh) * 2021-06-17 2022-12-22 南京钢铁股份有限公司 一种美标容器低温服役条件用钢板及其生产方法
CN114507818A (zh) * 2022-01-26 2022-05-17 日钢营口中板有限公司 一种厚规格正火海洋工程结构钢及其制造方法
CN114645209A (zh) * 2022-03-23 2022-06-21 新余钢铁股份有限公司 一种中高温压力容器用钢板及其制备方法
CN114645209B (zh) * 2022-03-23 2022-10-11 新余钢铁股份有限公司 一种中高温压力容器用钢板及其制备方法
CN114855057A (zh) * 2022-04-15 2022-08-05 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种薄规格高韧性12Cr1MoVR压力容器钢板的生产方法
CN114855057B (zh) * 2022-04-15 2023-06-02 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种薄规格高韧性12Cr1MoVR压力容器钢板的生产方法
CN114807766A (zh) * 2022-05-05 2022-07-29 重庆钢铁股份有限公司 一种低温压力容器用微合金钢板及其生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112813353B (zh) 2022-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112813353B (zh) 一种超高温spwht高韧性正火容器用钢及制造方法
CN101481780B (zh) 超高强度高韧性易焊接超细奥氏体晶粒钢及其制造方法
CN110079740B (zh) 一种高韧性热轧530MPa级汽车冷冲压桥壳钢板及其制造方法
EP3789508A1 (en) Yield strength 460 mpa grade hot-rolled high-toughness low-temperature-resistant h-beam and preparation method therefor
CN104789866A (zh) 630MPa级调质型低温球罐用高强高韧性钢板及其制造方法
CN111455269A (zh) 屈服强度960MPa级甚高强度海工钢板及其制造方法
CN108411196B (zh) 抗拉强度为680MPa级大型移动式压力容器用钢及生产方法
WO2017117885A1 (zh) 高强度、低热处理敏感性的 r5 级系泊链钢及其制造方法
CN104357756A (zh) 一种抗硫化氢应力腐蚀直缝焊接石油套管及其制造方法
CN106191671B (zh) 高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管及其制备方法
CN101413090A (zh) 一种高强韧性螺旋埋弧焊管用x80热轧卷板及其生产方法
CN107974643B (zh) -70℃正火高强度低屈强比压力容器钢及其制造方法
CN103882312A (zh) 低成本高韧性-140℃低温用钢板及其制造方法
CN113234993B (zh) 一种抗湿硫化氢腐蚀性能优异的q370r钢板及其制造方法
CN106929774A (zh) 一种正火态x52抗硫无缝管线管及其制备方法
CN101760702A (zh) 高强度抗疲劳耐大气腐蚀热轧钢带及其制造方法
CN112011735A (zh) 一种经济型耐腐蚀性能良好的低温钢管及其制造方法
CN105112810B (zh) 一种抗大线能量焊接用钢及其制备方法
CN115927952A (zh) 一种690MPa级抗氢致延迟断裂的低焊接裂纹敏感性调质钢及其制造方法
CN109055645A (zh) 一种正火态交货的经济型抗hic管线钢板x52ns及其制造方法
CN113930684B (zh) 经济型耐时效高应变析出强化管线钢及其生产方法
CN105603304B (zh) 一种具有良好抗hic、sscc特性的q370r压力容器用厚钢板及制造方法
CN102230133B (zh) 含Cr合金钢及其制造方法
CN114086083A (zh) 一种1100MPa级抗硫高压气瓶钢、高压气瓶及其制造方法
CN114875304B (zh) 一种sa537mcl2压力容器用调质高强度钢板及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 115005 metallurgical street, old border district, Yingkou City, Liaoning Province

Applicant after: Japan Steel Yingkou Medium Plate Co.,Ltd.

Address before: 115005 metallurgical street, old border district, Yingkou City, Liaoning Province

Applicant before: MINMETALS YINGKOU MEDIUM PLATE Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant