[发明专利]一种高强度低温压力容器钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及压力容器钢制造领域，特别涉及一种高强度低温压力容器钢板及其生产方法。

背景技术

根据已公开的专利技术，专利CN 101144138B介绍了“一种低温压力用容器钢板生产方法”，专利CN 100430506C介绍了“一种无Ni微合金低温压力容器钢及其制造方法”，不足在于采用这两种方法生产的钢板屈服强度在500MPa以下，无法满足强度要求较高的压力容器制造。专利200510047196.0介绍了“高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板及其生产方法”。其化学成分(按重量百分比)：C：0.06~0.09%，Si：0.15~0.55%，Mn：1.00~1.60%，P：≤0.015%，S：≤0.006%，Ni：0.15~0.40%，Cr：≤0.30%，Mo：≤0.30%，Cu：≤0.30%，V：0.02~0.06%，Nb：0.005~0.05%，余量为Fe及不可避免的夹杂。采用层流冷却，抗拉强度≥610MPa，其生产钢板厚度规格在30~75mm之间，其生产工艺及产品规格与本发明有着较大差别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度低温压力容器钢板及其生产方法，采用低碳加适量Mn、Cr和Ni成分设计，通过合理的轧制及调质热处理生产工艺，使得钢板屈服强度在490MPa以上，抗拉强度在610MPa以上，-50℃低温冲击韧性在250J以上，厚度范围在12~50mm间，适合大规模生产。

本发明钢板的化学成分重量百分比为：C：0.06~0.15%，Si：0.20~0.40%，Mn：1.40~1.60%，Ni：0.30~0.50%，Ti：0.01~0.03%，Mo：0~0.50%，P：0~0.01%，S：0~0.01%，Nb：0~0.03%，Cr：0~0.3%，其余为Fe和不可避免的杂质。其生产工艺如下：

(1) 将钢坯加热到1150~1220℃，保证钢坯均热时间4~6小时，提高钢坯厚度方向上加热的均匀性；

(2) 对出炉后的钢坯进行高压水除磷处理，去除钢坯在加热过程中所产生的氧化铁皮；

(3) 对除磷后的钢坯进行再结晶区轧制（粗轧)未再结晶区轧制（精轧）；

在粗轧阶段：轧制温度区间控制在980~1100℃范围内，累积变形量在60%~70%之间，中间坯待温厚度/成品厚度为3~4；

在精轧阶段：开轧温度区间控制在850~920℃范围内，终轧温度区间控制在780~830℃范围内，且控制钢坯总变形率在70%~80%之间；

(4) 钢板进行空气冷却至室温后进行淬火处理，淬火温度控制在880~950℃范围内，保温时间为10~20分钟+板厚×1分钟/mm；

(5) 淬火后钢板进行回火处理，回火温度控制在600~650℃范围内，保温时间为10~20分钟+板厚×1分钟/mm。

本发明优点在于采用低碳加适量Mn、Cr和Ni的经济型成分设计，有效的降低了生产成本，采用控制轧制+调质热处理的生产工艺，与常规大线能量焊接水电用钢生产方法相比，钢板的力学性能达到以下水平：

(1) 拉伸性能：

屈服强度在520Mpa以上，抗拉强度在640以上；

(2) 低温韧性：

-50℃低温冲击韧性在250J以上，-70℃低温冲击韧性在200J以上；

(3) 冷弯性能：

横向冷弯d=3a(d为弯曲直径，a为钢板厚度)，180°，拉伸面完好。

附图说明

图1为实施例1回火后钢板厚度方向表面金相照片。

图 2为实施例1回火后钢板厚度方向1/4金相照片。

图 3为实施例1回火后钢板厚度方向心部金相照片。

图 4为实施例2回火后钢板厚度方向表面金相照片。

图 5为实施例2回火后钢板厚度方向1/4金相照片。

图 6为实施例3回火后钢板厚度方向心部金相照片。

具体实施方式

实施例1

根据本发明高强度低温压力容器钢板生产方法，利用4300mm双机架宽厚板生产线产出了厚度16mm钢板，其钢坯化学成分如表1所示，轧制工艺如表2所示，热处理工艺如表3所示，系列温度下钢板机械性能如表4所示。

表1  实施例的化学成分(重量，%；余量为Fe)