具有良好的-50℃低溫韌性正火型高強度壓力容器鋼板及其制造方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種具有良好的-50℃低溫韌性正火型高強度壓力容器鋼板，該鋼板的化學成分重量百分比為C：0.10～0.22％、Si≤0.40％、Mn：1.10～1.74％、P≤0.015％、S≤0.010％、Ni≤0.40％、V≤0.18％、N：0.0070～0.0190％、Als：0～0.025％和Ti：0～0.018％；其余為Fe及不可避免的夾雜；同時滿足：3.5≤(V+Ti)/N≤15，Ti/(3.5N)≤C+V+2Ti≤5V/(C+V)。本發(fā)明專利技術制作的鋼板不僅屈服強度≥460MPa，抗拉強度630～740MPa，延伸率≥25％，屈強比≤0.80，并具有良好焊接性能，且生產成本較低。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
具有良好的-50℃低溫韌性正火型高強度壓力容器鋼板及其制造方法
本專利技術涉及低合金鋼制造領域，具體地指一種具有良好的-50℃低溫韌性正火型高強度壓力容器鋼板及其制造方法。
技術介紹
隨著我國經濟快速發(fā)展，對壓力容器的需求呈現(xiàn)出高參數(shù)方向發(fā)展的趨勢，這些壓力容器具有兩個方面的特征之一：1)先進技術和工藝的使用、原料的多樣化和劣化，使壓力容器服役條件極端化，表現(xiàn)為更高的壓力、更低的溫度；2)為提高經濟效益，促使極端尺寸的壓力容器出現(xiàn)，表現(xiàn)為更大直徑、更薄壁厚、更大的長度或高度。微合金化高強度低合金鋼的屈服強度是熱軋可焊接碳素鋼的2～3倍。通過代換可以達到的重量降低不僅取決于強度的差別，也取決于加載方式，對拉伸的連續(xù)加載，重量的降低與強度的差別成正比。屈服強度提高一倍，則鋼的重量可以降低50％。如果把安全系數(shù)考慮在內，可以認為低合金高強度鋼的強度是碳素鋼的兩倍，所以重量至少可將25％。這種高強替代普通碳素鋼的方法對生產這和用戶都用經濟上的吸引力，一方面生產廠因節(jié)約成本而產生與減重成正比的收益關系而更青睞帶有附加值的微合金鋼，而對用戶來說，用高強微合金化鋼替代不同碳素鋼，可降低生產成品的材料費用。目前的屈服強度不小于460MPa，抗拉強度不小于630MPa，屈強比＜0.80的高強高韌性壓力容器用鋼無法通過熱軋工藝、TMCP+回火工藝或離線的淬火+回火工藝實現(xiàn)，這是因為TMCP+回火及離線淬火+回火工藝生產的低合金高強度鋼普遍存在屈強比＞0.85的現(xiàn)象，無法滿足該類鋼的設計要求，而熱軋鋼板強度雖然能實現(xiàn)屈強比＜0.80要求，但是熱軋態(tài)鋼板的低溫沖擊韌性普遍較低，無法滿足壓力容器低溫斷裂韌性的要求。普通的低合金正火壓力容器鋼的含碳量雖然不高，但是合金元素的含量較多，這類鋼的淬硬傾向比熱軋鋼要大些，焊接冷裂紋比碳素鋼敏感，一般鋼材隨著強度級別的提高焊接冷裂紋敏感性增大。低合金正火鋼焊接接頭的熱影響區(qū)中的過熱區(qū)是焊接接頭的薄弱區(qū)。低合金正火鋼焊接時，當熱輸入量較大時，會使氮化鈦、碳化鈦等難熔質點溶入奧氏體，不僅會使熱影響區(qū)的過熱區(qū)晶粒長大嚴重，還會在過熱區(qū)出現(xiàn)上貝氏體，M-A組元等，再加上粗晶區(qū)金屬碳、氮固溶量增多，從而使過熱區(qū)脆化、時效敏感性增大、焊接接頭的韌性下降。但是本專利技術鋼的焊接解決了不同低合金正火壓力容器鋼的焊接性能、特別是焊接接頭的薄弱區(qū)。公開號為CN95104993.3的中國專利技術專利公開了一種大型球罐鋼成份及熱處理方法，屈服強度≥460MPa級的大型球罐鋼的化學成分、制造方法及性能，其存在的不足是添加了過多的Cu、Nb等貴重合金元素，使生產成本增加，并未提及其焊接性能情況,且未見其對成品鋼板金相組織的介紹。公開號為CN103233160A的中國專利技術專利公開了一種屈服強度460MPa級正火高強韌鋼板及其制造方法，但其抗拉強度范圍是≥570MPa,比本專利技術鋼種的強度級別低，且其未提及該鋼的實際焊接性及焊接性能，且該鋼的鐵素體珠光體組織有明顯的帶狀組織，帶狀組織會使鋼板的性能存在較大的各向異性，損害鋼的低溫斷裂韌性。申請?zhí)枮?00710113574.X的中國專利技術專利公開了一種低溫壓力容器用鋼板及其生產方法，并未提及該專利技術鋼的焊接性能。申請?zhí)枮镃N201010200825.X的中國專利技術專利公開了一種正火型高強度壓力容器鋼的制造方法，抗拉強度級別570MPa，且未提及該專利技術鋼的焊接性能。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術問題就是提供一種具有良好的-50℃低溫韌性正火型高強度壓力容器鋼板及其制造方法。該鋼板的屈服強度≥460MPa，抗拉強度630～740MPa，延伸率≥25％，屈強比≤0.80，并具有良好焊接性能。為解決上述技術問題，本專利技術提供的一種具有良好的-50℃低溫韌性正火型高強度壓力容器鋼板，該鋼板的化學成分重量百分比為C：0.10～0.22％、Si≤0.40％、Mn：1.10～1.74％、P≤0.015％、S≤0.010％、Ni≤0.40％、V≤0.18％、N：0.0070～0.0190％、Als：0～0.025％和Ti：0～0.018％；其余為Fe及不可避免的夾雜；同時滿足：3.5≤(V+Ti)/N≤15，Ti/(3.5N)≤C+V+2Ti≤5V/(C+V)。進一步地，該鋼板的化學成分重量百分比為C：0.15～0.22％、Si：0.10～0.40％、Mn：1.50～1.74％、P≤0.015％、S≤0.010％、Ni：0.10～0.40％、V：0.08～0.18％、N：0.090～0.0190％、Als：0～0.025％和Ti：0～0.018％；其余為Fe及不可避免的夾雜。再進一步地，該鋼板的化學成分重量百分比為C：0.15～0.18％、Si：0.10～0.30％、Mn：1.50～1.74％、P≤0.010％、S≤0.003％、Ni：0.10～0.40％、V：0.09～0.16％、N：0.090～0.0160％；其余為Fe及不可避免的夾雜，再進一步地，所述鋼板的化學成分重量百分比為C：0.17％、Si：0.20％、Mn：1.52％、P：0.012％、S：0.003％、Ni：0.22％、V：0.16％、N：0.0110％；其余為Fe及不可避免的夾雜。則鋼板的力學性能可實現(xiàn)最佳綜合力學性能。再進一步地，所述鋼板力學性能：屈服強度≥460MPa，抗拉強度630～740MPa，屈強比≤0.80，延伸率≥25％，鋼板橫向-50℃KV2≥190J，焊接熱影響區(qū)-50℃KV2≥150J，金相組織為鐵素體+珠光體，鐵素體晶粒度達到10～13級本專利技術還提供了一種具有良好的-50℃低溫韌性正火型高強度壓力容器鋼板，包括以下步驟1)經轉爐冶煉實現(xiàn)釩微合金化、鋼包爐底吹氮氣升溫、真空去除氣體夾雜并控制鋼中N含量的水平實現(xiàn)釩氮微合金化，經連鑄成坯后，對鑄坯加熱，控制加熱溫度在1100～1230℃，控制加熱速率為8～14min/cm；2)進行熱軋，控制開軋溫度不低于1070℃，控制最后三道次累計壓下率不低于30％；控制終軋溫度不低于850℃；3)采用正火工藝進行熱處理，控制正火溫度在860～940℃，并保溫，保溫時間：30～40min+以毫米為單位的板厚×1分鐘/mm。本專利技術的主要元素的作用有如下特征：C：0.15～0.22％，C是鋼中不可缺少的提高鋼材強度的元素之一，隨著碳含量的增加，鋼種Fe3C增加，淬硬性也增加，鋼的屈服強度和抗拉強度回提高，二延伸率缺口沖擊韌性回下降。碳含量每增加0.1％；抗拉強度大約提高90MPa，屈服強度大約提高40-50MPa。但是，隨著碳含量增加，鋼材的延伸率和沖擊韌性下降，尤其是低溫韌性下降的幅度更大。而且，焊接C含量較高的鋼材時，在焊接熱影響區(qū)還會出現(xiàn)淬硬現(xiàn)象，這將加劇焊接時產生冷裂的傾向。鋼中C含量在不大于0.22％的范圍內時，既可提高鋼的強度有適合生產操作，提高其在工業(yè)生產中的適用性和可行性。Si：0.10～0.40％，Si能降低鋼中碳的石墨化傾向，并以固溶強化形式提高鋼的強度，但Si會加劇雜質元素在晶界的偏聚，故其含量不宜高，一面降低鋼的韌性和焊接性。Mn：1.50～1.74％，Mn對提高低碳和中碳珠光體鋼的強度有顯著地作用。含1％的Mn約可提高抗拉強度100MPa。一般說來，M本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有良好的?50℃低溫韌性正火型高強度壓力容器鋼板，其特征在于：所述鋼板的化學成分重量百分比為C：0.10～0.22％、Si≤0.40％、Mn：1.10～1.74％、P≤0.015％、S≤0.010％、Ni≤0.40％、V≤0.18％、N：0.0070～0.0190％、Als：0～0.025％和Ti：0～0.018％；其余為Fe及不可避免的夾雜；同時滿足：3.5≤(V+Ti)/N≤15，Ti/(3.5N)≤C+V+2Ti≤5V/(C+V)。

【技術特征摘要】
1.一種具有良好的-50℃低溫韌性正火型高強度壓力容器鋼板，其特征在于：所述鋼板的化學成分重量百分比為C：0.15～0.22％、Si：0.10～0.40％、Mn：1.50～1.74％、P≤0.015％、S≤0.010％、Ni：0.10～0.40％、V：0.08～0.18％、N：0.0070～0.0190％、Als：0～0.025％和Ti：0～0.018％；其余為Fe及不可避免的夾雜；所述鋼板力學性能：屈服強度≥460MPa，抗拉強度630～740MPa，屈強比≤0.80，延伸率≥25％，鋼板橫向-50℃KV2≥190J，焊接熱影響區(qū)-50℃KV2≥150J，金相組織為鐵素體+珠光體，鐵素體晶粒度達到10～13級。2.根據(jù)權利要求1所述具有良好的-50℃低溫韌性正火型高強度壓力容器鋼板，其特征在于：所述鋼板的化學成分重量百分比為C：0.15～0.18％、Si：0.10～0.30％、Mn：1.50～1.74％、P≤0.010％、S≤0.003％、Ni：0.10～0.40％、V：0.09～0.16...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王憲軍，李書瑞，岳江波，劉文斌，洪霞，楊秀利，戰(zhàn)國鋒，
申請(專利權)人：武漢鋼鐵集團公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42