《抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板及其生产方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板及其生产方法.pdf（12页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN102002630A43申请公布日20110406CN102002630ACN102002630A21申请号201010572979122申请日20101129C22C38/04200601C21D8/0220060171申请人南阳汉冶特钢有限公司地址474750河南省西峡县回车镇南阳汉冶特钢有限公司康文举收72发明人朱书成许少普崔冠军刘庆波付全虎杨东李忠波赵迪高照海李红洋庞百鸣雷文慧74专利代理机构南阳市智博维创专利事务所41115代理人杨士钧54发明名称抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板及其生产方法57摘要本发明公开了一种抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板。
2、及其生产方法，其主要特征是该抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板包含如下质量百分比的化学成分单位，WTC020、SI055、MN120160、P0025、S0005、微合金化元素010、A1S0015，其它为FE和残留元素。其采取的生产方法包括以下步骤铁水KR脱硫、转炉冶炼、LF精练、VD真空脱气、模铸浇注、钢锭加热、轧制、ACC冷却、矫直、钢板堆冷、正火热处理等工艺；本发明通过进行合理的成分设计、工艺路线设计，开发出了特厚压力容器用钢板，检测结果表明，一级探伤合格率、性能初验合格率均达到100，此外抗层状撕裂性能达到Z35级别，抗氢致裂纹检测结果优异。51INTCL19中华人民共和国国。
3、家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图2页CN102002642A1/1页21一种抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板，其特征在于该抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板包含如下质量百分比的化学成分单位，WTC020、SI055、MN120160、P0025、S0005、微合金化元素VNBTI010、ALS0015，其它为FE和残留元素。2一种如权利要求1所述抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板的生产方法，该生产方法包括以下步骤铁水KR脱硫、转炉冶炼、LF精练、VD真空脱气、模铸浇注、钢锭加热、3800轧机轧制、ACC冷却、矫直、钢板堆冷、正火热处理等工艺；其。
4、特征在于在所述轧制步骤中，粗轧阶段采取高温低速大压下工艺，二阶段采取20H的晾钢厚度轧制，ACC采用合适的辊速和310/S的冷速。3根据权利要求2所述抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板的生产方法，其特征在于在所述热处理步骤中，正火温度选择在AR32060区间，采用1820MIN/MM30MIN的保温时间，加热温度为12501280，保温时间为1012H，冷却采用风冷到40030后再空冷；在所述转炉冶炼步骤中，出钢碳005，出钢P0015，S0012；点吹次数小于2次。4根据权利要求2或3所述抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板的生产方法，其特征在于在所述控轧控冷步骤中，采用II阶。
5、段控制轧制，在第一阶段轧制中，使道次压下率大于静态再结晶的临界压下率且总变形量大于50，二阶段开轧温度小于880，同时总变形量5080，第一阶段开轧温度控制在10501150之间，采用高温低速大压下轧制，道次压下量3050MM；当温度不低于960时，停轧晾钢，晾钢厚度为成品厚度的20倍；当轧件温度为880时，开始第二阶段轧制，道次压下量控制在1530MM，最后三道次压下率13，逐道递增；终轧温度控制在800860；轧制完毕后采用ACC控冷，终冷温度控制在650720之间。权利要求书CN102002630ACN102002642A1/8页3抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板及其生产方法技。
6、术领域0001本发明涉及到钢材，具体涉及到一种抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板及其生产方法。背景技术0002随着容器、管线用钢强度等级的提高，钢板厚度的增加，使用时间的增长，氢致裂纹HIC的问题便不断出现，氢致裂纹导致钢构件承载能力下降，引发灾难。抗层状撕裂性能钢又称Z向钢，它主要采用钢板厚度方向拉伸试验的断面收缩率Z来评价抗层状撕裂能力，为保证钢构件的安全性，在制造中通常也考虑要钢板的抗层状撕裂性能。对于即抗氢致裂纹又抗层状撕裂的压力容器钢板，国内外很少有研究和报道。发明内容0003针对上述问题，发明人经过摸索，获得了一种抗氢致裂纹又抗层状撕裂的抗HIC压力容器用钢Q345RZ35。
7、特厚板及其生产方法，从而完成了本发明。0004因此，本发明的目的在于提供一种抗氢致裂纹又抗层状撕裂的抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板。0005本发明的另一目的在于提供该钢板的生产方法。0006为达到上述第一个目的，本发明采取的技术方案是该抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板包含如下质量百分比的化学成分单位，WT0007C020、SI055、MN120160、P0025、S0005、微合金化元素VNBTI010、A1S0015，其它为FE和残留元素。0008上述化学元素的作用分析如下0009C是钢中最基础的强化元素，提高强度，但C影响钢的焊接性能和影响韧性。综合考虑，碳的含量尽量。
8、控制的低一些。0010SI是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。0011MN是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利。0012P对焊接不利，且具有一定的冷脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低。0013S易形成MNS类夹杂物，具有一定的热脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低。0014NB、TI、V在钢中能够与C、N结合，形成微细碳化物或碳氮化物，能起细化晶粒和弥散强化作用，从而达到有效提高钢材的强韧性的综合效果。0015AL可以起到强脱氧作用和细化晶粒强化作用。0016为达到上述目的，本发明采取的生产方法包括以下步骤铁水KR脱硫、转炉冶炼、LF精练、VD真空脱气、模铸浇注、钢。
9、锭加热、3800轧机轧制、ACC冷却、矫直、钢板堆冷、正火热处理等工艺；其中，在所述轧制步骤中，粗轧阶段采取高温低速大压下工艺，二阶段采取说明书CN102002630ACN102002642A2/8页420H的晾钢厚度轧制，ACC采用合适的辊速和310/S的冷速；在所述热处理步骤中，正火温度选择在AR32060区间，采用1820MIN/MM30MIN的保温时间，加热温度为12501280，保温时间为1012H，冷却采用风冷到40030后再空冷；在所述转炉冶炼步骤中，出钢碳005，出钢P0015，S0012；点吹次数小于2次；在所述控轧控冷步骤中，采用II阶段控制轧制，在第一阶段的轧制中，使道次。
10、压下率大于静态再结晶的临界压下率且总变形量大于50，二阶段开轧温度小于880，同时总变形量5080，第一阶段开轧温度控制在10501150之间，采用高温低速大压下轧制，道次压下量3050MM；当温度不低于960时，停轧晾钢，晾钢厚度为成品厚度的20倍以上；当轧件温度为880时，开始第二阶段轧制，道次压下量控制在1530MM，最后三道次压下率13，逐道递增；终轧温度控制在800860；轧制完毕后采用ACC控冷，终冷温度控制在650720之间。0017本发明采用模铸浇注、3800MM轧机轧制、正火热处理工艺开发并批量生产了82MM厚Q345RZ35锅炉压力容器用钢板，钢板超声波探伤全部符合JB/T。
11、47302008一级标准，钢板屈服强度平均为350MPA，比标准相富余45MPA；抗拉强度平均为520MPA，比标准富余30MPA，伸长率平均值为28，比标准富余8；平均冲击功为144J，抗层状撕裂厚度拉伸性能全部合格，抗氢致开裂性HIC试验检测结果表明，裂纹敏感率CSR、裂纹长度率CLR、裂纹宽度率CTR均为0。通过进行合理的成分设计、工艺路线设计，开发出了特厚压力容器用钢板Q345RZ35，检测结果表明，一级探伤合格率、性能初验合格率均达到100，此外抗层状撕裂性能达到Z35级别，抗氢致裂纹检测结果优异。附图说明0018下面结合附图，对本发明做进一步阐述。0019图1是本发明Q345RZ3。
12、5TMCP组织图。0020图2是本发明Q345RZ35正火后组织图。具体实施方式0021本发明所述抗HIC压力容器用钢Q345RZ35特厚板包含如下质量百分比的化学成分单位，WT0022C020、SI055、MN120160、P0025、S0005、微合金化元素VNBTI010、ALS0015，其它为FE和残留元素。0023上述化学元素的作用分析如下0024C是钢中最基础的强化元素，提高强度，但C影响钢的焊接性能和影响韧性。综合考虑，碳的含量尽量控制的低一些。0025SI是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。0026MN是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利。0027P对焊接不利，且具有。
13、一定的冷脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低。0028S易形成MNS类夹杂物，具有一定的热脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低。说明书CN102002630ACN102002642A3/8页50029NB、TI、V在钢中能够与C、N结合，形成微细碳化物或碳氮化物，能起细化晶粒和弥散强化作用，从而达到有效提高钢材的强韧性的综合效果。0030AL可以起到强脱氧和细化晶粒强化作用。0031本发明采取的生产方法包括以下步骤铁水KR脱硫、转炉冶炼、LF精练、VD真空脱气、模铸浇注、钢锭加热、3800轧机轧制、ACC冷却、矫直、钢板堆冷、正火热处理等工艺；其中，在所述轧制步骤中，粗轧阶段采。
14、取高温低速大压下工艺，二阶段采取20H的晾钢厚度轧制，ACC采用合适的辊速和310/S的冷速；在所述热处理步骤中，正火温度选择在AR32060区间，采用1820MIN/MM30MIN的保温时间，加热温度为12501280，保温时间为1012H，冷却采用风冷到40030后再空冷；在所述转炉冶炼步骤中，出钢碳005，出钢P0015，S0012；点吹次数小于2次；在所述控轧控冷步骤中，采用II阶段控制轧制，在第一阶段的轧制中，使道次压下率大于静态再结晶的临界压下率且总变形量大于50，二阶段开轧温度小于880，同时总变形量5080，第一阶段开轧温度控制在10501150之间，采用高温低速大压下轧制，道。
15、次压下量3050MM；当温度不低于960时，停轧晾钢，晾钢厚度为成品厚度的20倍以上；当轧件温度为880时，开始第二阶段轧制，道次压下量控制在1530MM，最后三道次压下率13，逐道递增；终轧温度控制在800860；轧制完毕后采用ACC控冷，终冷温度控制在650720之间。0032抗氢致裂纹性能指标是本次试验开发的难点之一。抗氢致裂纹由于钢吸收由腐蚀而产生的氢所引起的，当材料中存在硫化夹杂物时，氢致开裂敏感性增大。为了提高材料的抗氢致开裂性能，应控制其含量与形态。可通过以下措施来提高钢板的抗HIC能力，即提高钢水的洁净度；提高成分和组织的均匀性，在降低硫含量的同时，进行钙处理，限制带状组织；细。
16、化晶粒；尽量降低控制C、MN含量，添加RE，CU等合金元素。0033抗层状撕裂性能指标是本次试验开发的另一难点。Z35是抗层状撕裂性能的最高级别，再加上客户需求的特厚板，假若采用300MM厚的连铸坯进行轧制，压缩比仅仅为36，因此必须采取模铸浇注与轧制，确保钢板的压缩比大于6。此外，抗层状撕裂与钢材的含硫量有很大关系，几乎所有层状撕裂事故都发生在含硫量0020的钢材上，钢板夹杂物含量、铸坯的凝固质量诸如中心偏析、中间裂纹及钢材的氢含量等都与抗层状撕裂有较大关联。0034本发明成分采取低碳、低锰，低S、P，适量添加微合金元素V、NBTI。0035采取洁净钢工艺控制，确保五大有害元素S、P、N、H。
17、、O控制在150PPM以下；适当延长精炼时间，确保夹杂物级别；加入适量的硅钙线，对硫化物进行改性处理、钢板进行正火热处理，确保组织均匀，晶粒细化。0036机械力学性能标准参考GB7132008，厚度方向性能钢板执行标准GB5313850037具体要求见表1。0038表1Q345RZ35机械力学性能要求0039说明书CN102002630ACN102002642A4/8页60040压力容器钢对强度、焊接性和高温性能要求较高，对于特厚压力容器板来说，成分设计尤为关键。合理选用微合金化元素V、NB、TI，充分发挥析出强化与细晶强化双重效果，在确保塑韧性的前提下，使压力容器板的各项性能指标达到GB71。
18、32008和GB531385的要求。钢板要求保二级探伤，同时对性能指标要求严格，结合以往实践经验，压缩比至少6，结合公司的钢锭特点，选择48T锭型，该钢锭小头厚960MM，大头厚1100MM，平均厚度1000MM，平均压缩比大于10，完全达到要求。为获得较好的内部质量，确保抗氢致裂纹、二级探伤和Z35的厚度收缩率的要求，洁净钢的冶炼是基础，主要从两个方面来确保，一是钢水中非金属夹杂物A、B、C、D四大类的总级别控制在25级以内，二是严控钢水中五大有害元素的含量，特别是硫的含量必须0005。严格按照洁净钢生产工艺路线，确保S、P、N、H、0五大有害元素控制在150PPM以内。采用合适的烧钢温度和。
19、保温时间，确保微合金化元素在奥氏体中的充分固溶。粗轧阶段采取高温低速大压下工艺，二阶段采取20H的晾钢厚度轧制，ACC采用合适的辊速和310/S的冷速，以保证控制轧制细化晶粒的效果。为进一步均匀组织，消除带状组织，细化晶粒，改善钢板综合力学性能，对轧后钢板采用正火热处理工艺，正火温度选择在AR32060区间，采用1820MIN/MM30MIN的保温时间，冷却采用风冷到40030后再空冷。0041炼钢部分，成分设计0042表2特厚Q345RZ35成分设计0043说明书CN102002630ACN102002642A5/8页7成分CSIMNPS微合金化元素ALSGB/T71320080200551。
20、2016000250015VNBTI0100015D82MM01201602504512014000150005VNBTI0065001500400044转炉冶炼，按洁净钢冶炼工艺标准进行控制，出钢碳005，出钢P0015，说明书CN102002630ACN102002642A6/8页8S0012；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣。LF精炼，采取大渣量进行造渣，确何白渣保持时间控制在15MIN以上；杜绝渣稀现象；严格按照吹氩标准执行吹氩操作，禁止暴吹。真空精炼，在67PA下的保压时间按17MIN进行控制；破真空后立即进行CA处理，对夹杂物进行改性，软吹大于3MIN后吊钢。模铸浇注，严格按。
21、设定的Q345RZ35厚板钢锭浇注工艺控制，坚持“高温慢注，低温快注”原则。具体浇注工艺要求见表3。0045表3模铸浇铸工艺00460047注T11代表液相线温度，动车、脱帽和脱锭时间从注完开始计算。0048轧制及热处理部分，不同的加热制度影响奥氏体原始晶粒度，而奥氏体原始晶粒度又影响再结晶后的晶粒大小。Q345RZ35钢中含有较高的V、NB和TI，此类钢温度达到900以上铌的碳氮化合物才开始分解固溶，使奥氏体晶粒开始形核长大，至1270晶粒大小比较均匀，温度提高到1300时晶粒将进一步长大，即所谓二次再结晶发生5。因此，加热温度设定为12501280，保温时间为1012H。控轧控冷，采用II。
22、阶段控制轧制。在第一阶段的轧制中，尽量使道次压下率大于静态再结晶的临界压下率同时总变形量大于506，二阶段开轧温度小于880，同时给以较大的累计压下率总变形量5080，使奥氏体充分变形，形成比较多的变形带，增加变形核，达到细化铁素体和珠光体晶粒的目的。0049执行工艺如下第一阶段开轧温度控制在10501150之间，采用高温低速大压下轧制，道次压下量约3050MM；当温度不低于960时，停轧晾钢，晾钢厚度为成品厚度的20倍以上；当轧件温度为880时，开始第二阶段轧制，道次压下量控制在1530MM，最后三道次压下率13，逐道递增；终轧温度控制在800860；轧制完毕后采用ACC控冷，终冷温度控制在。
23、650720之间。堆冷，采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力，同时可大大降低钢板中氢的含量，改善钢板探伤缺陷。钢板堆垛缓冷前的温度应高于400，堆垛缓冷时间依据钢板中氢的含量、钢板初始温度及钢板厚度等而定。热处理，执行工艺为保温温度90015；加热时间1820MIN/MM；冷却方式风冷到40030后再空冷。0050Q345RZ35实际成分控制见表3，整体成分控制比较稳定，符合原设计思想，满足Q345RZ35成分设计要求。0051表3Q345RZ35压力容器实际成分控制00520053本次共生产82MM厚Q345RZ35共冶炼4炉轧制12批，其中屈服强度控制在说明书CN102002。
24、630ACN102002642A7/8页9340370MPA，平均达到了350MPA，比标准富裕45MPA；抗拉强度控制在495520MPA，平均达到了520MPA，比标准富裕30MPA；伸长率控制在2535，平均达到28，比标准富裕8；冲击功控制在122167J，平均达到了144J，比标准富裕110J；Z向断面收缩率控制在3761，平均达到了44，比标准富裕9，性能指标满足了Q345RZ35的开发要求，表4为Q345RZ35性能实物水平。0054表4Q345RZ35钢板实物水平检测00550056在钢板上取试样委托国家权威检测中心进行抗氢致裂纹检测。试样尺寸为100MM20MM298MM的长。
25、条试样，压力为常压、密闭隔氧，温度为2426，试验溶液为检测中心按GB855088标准执行的NACETM0284A溶液，H2S气体2799MG/L通入至饱和，初始PH273，试验结束时PH30，试验时间为96H，试验结束后取出试样观察氢鼓泡现象，其结果如表5所示。结果显示，裂纹敏感率CSR、裂纹长度率CLR、裂纹宽度率CTR均为0，充分说明该次研制的特厚Q345RZ35压力容器板具有优异的抗HIC性能。0057酸性油气田材料腐蚀检测评价中心0058检测报告0059说明书CN102002630ACN102002642A8/8页100060表5钢板试样抗HIC检测结果0061对所研制的Q345RZ35钢板进行了1/4处取样高倍检测分析，结果表明正火后图2的钢板与TMCP后图1的钢板相比，组织相对比较均匀，带状组织轻微，晶粒比较细小。说明书CN102002630ACN102002642A1/2页11图1说明书附图CN102002630ACN102002642A2/2页12图2说明书附图CN102002630A。