[发明专利]一种低压缩比、高性能Q 345R超宽特厚容器钢及其制造方法

说明书

本发明涉及一种低压缩比、高性能Q345R超宽特厚容器钢，配合连铸工艺，生产工艺路线：铁水预处理→转炉炼钢→炉外精炼→真空脱气→板坯连铸→坯料堆缓冷→加热→轧制→钢板堆缓冷→超声波探伤→正火→超声波探伤→空冷→精整。钢板厚度可达101～120mm、宽度达3500～4050mm，芯部性能优异：‑29℃低温冲击值100J以上超出了GB/T 713‑2014标准规定“‑20℃冲击功≥41J”的要求，450℃高温拉伸性能满足GB/T713‑2014中表3的要求，Z向性能优良：超过了标准对钢板Z向性能35％的最高要求。钢板整板力学性能均匀，表明该钢材的致密性非常高，满足了对大厚度钢材芯部及整板力学性能、组织均匀的苛刻要求；钢板经过模拟焊后热处理后，组织仍保持均匀，芯部拉伸和芯部冲击性能无明显波动。

技术领域

本发明涉及一种压力容器用钢板，尤其涉及低压缩比生产的高性能Q 345R超宽特厚容器钢。

背景技术

随着我国石油化工行业的快速发展，压力容器的设计和制造正朝着大厚度、高参数化方向发展，这对压力容器的安全性提出了更高的要求，对于制造压力容器用钢板的性能和规格提出了更加苛刻的要求。其中Q345R作为压力容器用钢，相当于ASME SA516/SA516M-2017中牌号SA516Gr70，凭借其良好的低温冲击性能和工艺性能，被广泛用于制造石油、化工等使用条件苛刻的大型设备。

随着宽厚板生产技术的发展，采用连铸坯生产厚度101～120mm、宽度3500～4050mm钢板技术已逐渐普及，受轧机工作辊面的宽度上限4300mm的影响，采用连铸坯生产的厚度101mm以上、宽度3500mm以上、压缩比3.08～3.66该钢种钢板具有以下特性：低温韧性较差、整板力学性能均匀性较差、边部探伤缺陷尺寸较大数量较多影响焊缝质量，严重限制了该钢的使用。

中国专利申请号CN201110358363.9公开了“一种特厚钢板的生产方法”：采用300mm厚度连铸坯轧制，简化生产工序，降低生产成本；采用微合金化处理，利用ε-Cu的析出生产出低碳当量(Ceq≤0.40％)高性能压力容器用60～100mm钢板，满足高参数压力容器制造的需要。该技术存在的不足之处包括：1、生产钢板的厚度为60～100mm；2、钢板实物性能仅为钢板交货态性能数据，无模拟焊后热处理态性能数据；3、仅展示了200℃高温拉伸性能合格，钢板制成的容器使用环境温度受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用370mm断面连铸坯生产的厚度为101～120mm、压缩比3.08～3.66的高性能容器钢板，主要用于制造加氢反应器、锅炉封头、筒体等压力部件，钢板边部探伤满足NB/T 47013.3-2015中1级要求，具有较大的-29℃低温冲击韧性富裕量、较好的450℃高温拉伸性能和Z向性能，尤其具有满足模拟焊后热处理的低温冲击韧性不明显减弱的要求。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种低压缩比、高性能Q 345R超宽特厚容器钢，其特征在于：化学成分按质量百分比计为C：≤0.17％，Si：0.15～0.40％，Mn：1.25～1.55％，Nb：0.010-0.050％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Ni：0.10～0.30％，Alt：≥0.020％，Cu：≤0.30％，Cr：≤0.30％，Mo：≤0.08％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

钢板成分中，C能够显著提高钢板的强度和硬度，但是对塑性和韧性有不利影响，为了提高-29℃低温冲击性能，C含量控制≤0.17％；Si主要作为炼钢时的还原剂和脱氧剂使用，有一定的固溶强化作用，但如含量过高会导致钢的低温韧性降低，所以Si控制在0.30％左右；Mn通过固溶强化提高钢的强度，对韧性也有利；Nb形成Nb(N,C)析出相提高再结晶温度，细化奥氏体晶粒，能有效提高钢的强度和韧性；Ni能够提高钢的韧性和塑性，同时也增加强度；P、S是有害元素，P增加钢的脆性，降低钢的焊接性能，降低塑性和冷加工性能，S降低钢的延展性和韧性，在热加工过程中造成裂纹，故尽量减少P、S含量。