一種壓力容器用鋼板q420r鋼的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉及社制技術(shù)，具體設(shè)及到一種壓力容器用鋼板Q420R鋼的生 產(chǎn)方法。 技術(shù)背景
[0002] Q420R為中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB713-2014中新增的鋼種，正火狀態(tài)交貨，主要用于制作車輛 邸罐、槽罐等壓力容器，鋼板厚度規(guī)格為10~30mm。車輛邸罐在輕量化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，要求 材料具有較高的強(qiáng)度和低溫初性。目前在國(guó)際上有相同類別的鋼種，如美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTMA612 所對(duì)應(yīng)的鋼種。
[0003] 在成分設(shè)計(jì)上，為了保證材料的強(qiáng)度、低溫初性和顯微組織要求，需在C、Si、Μη成 分基礎(chǔ)上、控制有害元素的含量，并采用Nb、V、Ti多元微合金復(fù)合設(shè)計(jì)?？刂粕缰剖窃谏缰?過程中通過對(duì)金屬加熱制度、變形制度和溫度制度的合理控制，使熱塑性變形與固態(tài)相變 結(jié)合，W獲得細(xì)小的晶粒組織，使鋼材具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能的社制新工藝。它能改善鋼 材組織晶粒，提高鋼板的強(qiáng)度和低溫初度，同時(shí)可W節(jié)約能源、簡(jiǎn)化工藝，也可W充分發(fā)揮 合金元素的作用。正火熱處理可W細(xì)化晶粒、均勻組織，消除內(nèi)部缺陷及內(nèi)應(yīng)力，從而使得 鋼產(chǎn)品在正火后得到優(yōu)良的強(qiáng)度和初度組合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種壓力容器用鋼板Q420R鋼的生產(chǎn)方法，采用轉(zhuǎn)爐冶煉+ 爐后精煉+連鑄+控制社制+正火熱處理相結(jié)合的方法生產(chǎn)10mm~30mm保性能、保探傷的 壓力容器用鋼板Q420R鋼。鋼板屈服強(qiáng)度富余量在20~40Mpa，抗拉強(qiáng)度富余量在30~ 50Mpa，-20°C低溫沖擊性能穩(wěn)定、富裕量大。
[000引發(fā)明的技術(shù)方案： 一種壓力容器用鋼板Q420R鋼的生產(chǎn)方法，采用工藝路線為：轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一VD真空精煉一連鑄一板巧加熱一控制社制一熱處理。鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比（wt%)為： C=0. 17 ~0. 20,Si《0. 50,Mn=l. 50 ~1. 70,P《0. 015,S《0. 005,Alt=0. 020 ~0. 050， 佩=0. 030 ~0. 045,V=0. 050 ~0. 070,Ni=0. 25~0. 40,Ti=0. 010~0. 020 ;其余為化和殘留 兀素。
[0006] 包括如下工藝步驟： a. 轉(zhuǎn)爐冶煉：控制出鋼C> 0. 05%，P《0. 010% ;避免出鋼過程下渣； b. LF精煉：白渣保持時(shí)間在20minW上追制P《0. 015% ; C.VD真空精煉：在《67化下的保真空時(shí)間> 23min;VD破空后進(jìn)行巧處理； d. 連鑄：采用斷面為260mm，實(shí)行全程保護(hù)誘鑄，誘注溫度按液相線溫度+ (15~ 25°C)控制； e. 板巧加熱：板巧在步進(jìn)爐中進(jìn)行加熱，溫度控制在1150~1250°C; f. 控制社制：采用CR方式社制，開社溫度1000~1150°C; -階段終社溫度> 950°C， 保證后Ξ道次壓下率在17%W上；二階段開社溫度在880~910°C，精社累計(jì)壓下率> 48%，終 社溫度> 800°C; g.熱處理：采用正火工藝，正火溫度870~890°C，保溫時(shí)間1. 3~1. 7min/mm。
[0007] 發(fā)明原理及化學(xué)元素用量控制機(jī)理： C:碳元素在合金鋼中，常與其它合金元素形成碳化物，在室溫或較低溫度下能起到強(qiáng) 化作用。
[0008]Si:對(duì)提高鋼的強(qiáng)度有幫助。
[0009]Μη:是固溶強(qiáng)化元素，對(duì)提高鋼板的強(qiáng)度和初性均有利。
[0010] Ρ:為降低冷脆傾向，含量應(yīng)盡量低。
[0011] S:不利上平臺(tái)能量和初性的提高，且有熱裂傾向，含量應(yīng)盡量低。
[0012] Nb:在鋼中與氮、碳有極強(qiáng)的親合力，可與之形成極穩(wěn)定的Nb(C，Ν)化合物。沿奧 氏體晶界彌散分布的Nb(C，N)粒子，可W大大提高原始奧氏體晶粒粗化溫度，從而細(xì)化了 鐵素體晶粒，提高低溫初性和強(qiáng)度。
[0013]V:有較強(qiáng)的細(xì)化晶粒效果，可提高鋼的強(qiáng)度和初性，減小過熱敏感性，提高熱穩(wěn)定 性。
[0014]Ni:在鋼中為純固溶元素，它與鐵W互溶形式存在于α和丫鐵相中，通過其在晶 粒內(nèi)的內(nèi)吸附作用細(xì)化鐵素體晶粒，提高鋼的低溫沖擊初度。
[0015] 本發(fā)明通過選用大斷面連鑄巧W保證壓縮比，成分上嚴(yán)格控制各有害元素的含 量，通過LF+VD工藝來保證鋼質(zhì)的潔凈度；采用控社+正火處理使鋼的晶粒度達(dá)到10. 0~ 11.0級(jí)。通過上述措施的有效實(shí)施，成功地生產(chǎn)出了 10mm~30mm保探傷、保力學(xué)性能的壓 力容器用鋼板Q420R鋼。本發(fā)明通過從轉(zhuǎn)爐冶煉到鋼板熱處理的整個(gè)過程嚴(yán)格按上述生產(chǎn) 工藝執(zhí)行，獲得產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量各項(xiàng)性能優(yōu)良：鋼板屈服強(qiáng)度富余量在25~60Mpa，抗拉強(qiáng) 度富余量在30~50Mpa，-20°C低溫沖擊性能穩(wěn)定、富裕量大，并能保證-40°C沖擊滿足標(biāo)準(zhǔn) 要求。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0017] 厚度為10mm~30mm保探傷、保力學(xué)性能的壓力容器用Q420R鋼板，采用工藝路 線為：轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一VD真空精煉一連鑄一板巧加熱一控制社制一熱處理。鋼的化 學(xué)成分質(zhì)量百分比（wt.%)如下：C=0. 17 ~0.20,Si《0.50,Mn=l. 50 ~1.70,P《0.015， S《0.005,Alt=0. 020 ~0. 050,Nb=0. 030 ~0. 045,V=0. 050 ~0. 070,Ni=0. 25~0. 40， Ti=0. 010~0. 020;其余為化和殘留元素。
[0018] 包括如下工藝步驟： a. 轉(zhuǎn)爐冶煉：確保出鋼C> 0. 05%，P《0. 006%，出鋼溫度> 1580°C;避免出鋼過程下 渣； b. LF精煉：確保白渣保持時(shí)間控制在20minW上追制P《0. 015% ; C.VD真空精煉：在《67化下的保真空時(shí)間> 23min;VD破空后進(jìn)行巧處理；d.連鑄：連鑄采用斷面為260mm，連鑄實(shí)行全程保護(hù)誘鑄，誘注溫度按液相線溫度+ (15~25°C)控制； e. 板巧加熱：板巧在步進(jìn)爐中進(jìn)行加熱，溫度控制在1150~1250°C; f. 控制社制：采用CR方式社制，開社溫度1000~115(TC;-階段終社溫度> 950°C， 保證后Ξ道次壓下率在17%W上；二階段開社溫度在880~910°C，精社累計(jì)壓下率> 48%，終 社溫度> 800°C; g. 熱處理：采用正火工藝，正火溫度870~890°C，保溫時(shí)間1. 3~1. 7min/mm。
[0019] 根據(jù)上述方法試驗(yàn)的2個(gè)實(shí)施例Q420R成品鋼，化學(xué)組成如表1，力學(xué)性能檢測(cè)結(jié) 果如表2所示。
[0020] 表1實(shí)施例化學(xué)組成（wt.%)
使用本發(fā)明所述方法生產(chǎn)的產(chǎn)品表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，外檢合格率100%，I級(jí)探傷合格率 100%，性能合格率100%，鋼板屈服強(qiáng)度富余量在25~60Mpa，抗拉強(qiáng)度富余量在30~ 50Mpa，-20°C低溫沖擊性能穩(wěn)定、富裕量大，并能保證-40°C沖擊滿足要求，產(chǎn)品完全滿足 GB713-2014 中Q420R鋼的要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種壓力容器用鋼板Q420R鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于：鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比 為C=0. 17 ~0· 20,Si彡 0· 50，Μη=1· 50 ~1. 70，P彡 0· 015,S彡 0· 005,Alt=0. 020 ~0· 050， Nb=0. 030 ~0· 045,V=0. 050 ~0· 070,Ni=0. 25~0· 40,Ti=0. 010~0· 020,其余為Fe和殘留 元素； 包括如下工藝步驟： a. 轉(zhuǎn)爐冶煉：控制出鋼C彡0. 05%，P彡0. 010% ;避免出鋼過程下渣； b. LF精煉：白渣保持時(shí)間在20min以上；控制P彡0. 015% ; c. VD真空精煉：在彡67Pa下的保真空時(shí)間彡23min;VD破空后進(jìn)行鈣處理； d. 連鑄：采用斷面為260mm，實(shí)行全程保護(hù)澆鑄，澆注溫度按液相線溫度+ (15~25°C) 控制； e. 板坯加熱：板坯在步進(jìn)爐中進(jìn)行加熱，溫度控制在1150~1250°C; f. 控制乳制：采用CR方式乳制，開乳溫度1000~1150°C;-階段終乳溫度> 950°C， 保證后三道次壓下率在17%以上；二階段開乳溫度在880~910°C，精乳累計(jì)壓下率> 48%，終 乳溫度彡800°C; g. 熱處理：采用正火工藝，正火溫度870~890°C，保溫時(shí)間1. 3~1. 7min/mm。
【專利摘要】一種壓力容器用鋼板Q420R鋼的生產(chǎn)方法，采用工藝路線為轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→VD真空精煉→連鑄→板坯加熱→控制軋制→熱處理。鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C=0.17～0.20，Si≤0.50，Mn=1.50～1.70，P≤0.015，S≤0.005，Alt=0.020～0.050，Nb=0.030～0.045，V=0.050～0.070，Ni=0.25~0.40，Ti=0.010~0.020，其余為Fe和殘留元素。本發(fā)明方法生產(chǎn)10mm～30mm保探傷、保力學(xué)性能的壓力容器用鋼板Q420R鋼，產(chǎn)品表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，外檢合格率100%，I級(jí)探傷合格率100%，性能合格率100%。鋼板屈服強(qiáng)度富余量在25～60Mpa，抗拉強(qiáng)度富余量在30～50Mpa；鋼板-20℃低溫沖擊性能穩(wěn)定、富裕量大，并能保證-40℃沖擊滿足要求，產(chǎn)品完全滿足GB713-2014中Q420R鋼的要求。
【IPC分類】C21D8/02, C22C38/12, C22C38/08, C22C38/04, C22C38/14, C22C33/04
【公開號(hào)】CN105369131
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510760658
【發(fā)明人】徐琛, 張勇偉, 楊建華, 譚小斌, 張計(jì)謀, 劉丹, 楊文志, 龍淵
【申請(qǐng)人】湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日