[发明专利]心部低温冲击韧性优异的厚规格Q345R钢板及制造方法

说明书

本发明公开了一种心部低温冲击韧性优异的厚规格Q345R钢板，该钢板通过合理控制C以及合金元素的含量范围，保证钢板强度的同时具备优异的低温冲击韧性。其制造方法采用高洁净的冶炼技术，利用RH、LF高效精炼、高效脱硫及精炼渣精确控制技术，得到含量较低的P、S有害元素，获得纯净度较高的钢坯。通过控轧控冷轧制+热处理正火+高温回火工序，精确控制钢板的热处理温度，保温时间等参数，获得强韧性配比优良的均匀细小的铁素体+珠光体+微合金元素析出物金相组织。保证厚规格钢板在厚度方向的均匀性，尤其是得到优异的心部低温冲击韧性。

技术领域

本发明涉及一种锅炉压力容器用钢及其制造方法，具体涉及一种心部低温冲击韧性优异的厚规格Q345R钢板及制造方法。

背景技术

近些年，容器制造行业快速向大型化、高参数化方向发展，对厚规格钢板的需求日渐增长，同时对其相关性能质量要求越来越高。但目前厚规格容器用钢板，不能完全满足市场需求，具体存在以下问题：1、对厚度1/4处的性能研究较多，但对心部性能研究较少，而心部的低温冲击韧性是检验厚板厚度方向均匀性的有效手段之一。几乎没有成熟可借鉴的生产工艺方案，需要潜心研发攻关。2、目前厚规格钢板心部性能与厚度1/4处性能差异较大，心部性能比厚度1/4处性能下降较多，多数体现为低温冲击韧性急剧下降。因此成熟运用满足厚规格钢板心部低温冲击韧性生产技术，对容器用钢的高质量发展，推动设备的大型化，实现能源的节能降本将起关键作用。

如申请号201410272418.8的发明公开了一种低屈强比厚规格压力容器用Q345R钢板及其生产方法，其厚度规格达到100mm，采用低成本成分设计，钢板表面质量良好，通过合适的加热、控轧、控冷、正火工艺就可以生产低屈强比厚规格Q345R钢板。申请号201510304477.3的发明公开了一种大厚度核电用Q345R钢板及其生产方法，其厚度规格达到110mm，公开的化学成分设计除符合要求外，还添加一定量的微合金元素Nb，得到组织更为稳定、晶粒更细的珠光体；具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，模拟焊后热处理状态(保温29h)和交货状态的两套力学性能完全满足美国GB/T713的标准要求。

但是，以上两个发明均无法保证钢板的心部低温冲击韧性，无法保证厚规格钢板在厚度方向上的均匀性。未能解决当前厚规格容器用钢板存在的问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种心部低温冲击韧性优异的厚规格Q345R钢板，其厚板厚度方向性能具有良好的均匀性，并具有优异的-40℃心部低温冲击韧性。

技术方案：本发明所述的一种心部低温冲击韧性优异的厚规格Q345R钢板，由以下质量百分比的成分组成：C：0.15～0.17％、Si：0.20-0.40％、Mn：1.20-1.35％、P：≤0.008％、S：≤0.001％、Nb：0.01-0.04％、V：0.01-0.05％、Ni：0.10-0.35％、Ti：0.01-0.02％、Al：0.01-0.06％，余量为Fe和杂质；该钢的金相组织为均匀细小的铁素体+珠光体+微合金元素析出物组织。

该Q345R钢板的合金成分设计原理是：

C元素是提高钢材强度最有效的元素，随着C元素含量的增加，钢中Fe₃C增加，淬硬性也增加，钢的抗拉强度和屈服强度提高。但同时导致钢材的伸长率和冲击韧性下降，尤其是低温韧性下降的幅度更大。

Mn元素可以扩大奥氏体相、细化晶粒，球化碳化物和保证综合性能以及提高淬透性。

P和S元素是有害的杂质元素，同时有很强的固溶强化作用。它使钢的强度、硬度显著提高，但剧烈的降低钢的韧性，尤其是低温韧性。厚规格钢板要求心部有低温冲击性能时，要求钢材具有较高的纯净度，需对杂质元素的控制非常严格。要求S、P含量尽可能低。

Nb和V元素是种相当强烈的碳化物形成元素；它通过细化晶粒与碳化物的形成，可提高钢材的常温和高温条件下的强度。