[发明专利]一种热成型封头用钢的生产方法

说明书

一种热成型封头用钢的生产方法，钢的化学成分质量百分比为：C=0.14～0.17，Si=0.15~0.40，Mn=1.35～1.60，P≤0.012，S≤0.003，Alt=0.020～0.050，Nb=0.015～0.030，V=0.020～0.040，N=0.008~0.012，其余为Fe和残留元素；碳当量Ceq≤0.44%。采用工艺路线为：转炉冶炼→LF精炼→VD（RH）真空精炼→连铸→板坯加热→控制轧制→控制冷却。钢板经高温热压成型+恢复性能热处理（正火）+焊后热处理，其性能满足：屈服强度ReL≥310MPa、抗拉强度Rm：490~630MPa，‑20℃冲击吸收能量KV2≥47J的要求。本发明钢的组织为铁素体+珠光体，产品表面质量优良，外检合格率100%，I级探伤合格率100%。

技术领域

本发明属于钢铁冶炼、轧制及热处理技术，涉及到一种热成型封头用钢的生产方法。

背景技术

封头是压力容器主要受压元件之一，其制造过程要经历加热或不加热、压力成型、恢复性能热处理以及制造设备后的焊后热处理等加工工序。制造的封头不但要保证最终产品满足设计尺寸的要求，还必须保证其力学性能满足设计要求。

按控制温度分类，封头成型一般分为冷成型和热成型。冷成型冷压变形后，封头的硬度、强度增大，塑性、韧性降低，出现加工硬化现象，冷成型时尺寸精度和减薄量相对于热成型要差，封头应在成型后进行相应热处理，恢复材料的性能。热成型通过加热可以大大提高材料的塑性、降低变形抗力，对压制设备能力要求降低，其减薄量要小，而且成型尺寸好，能很好地满足尺寸要求。目前随着设备大型化，封头的壁厚、尺寸也不断增大，导致其变形抗力很大，不易成型。为保证封头环缝的对接尺寸，目前封头一般采用热成型进行加工。对于常用的500MPa级碳钢板，如Q345R、SA516钢板等，当采用热成型工艺制备封头时，由于热成型过程中，钢板在较高的温度（930~980℃）下进行压制，导致钢材内部强化效果减弱，晶粒组织粗化、力学性能大幅度降低。封头成型后虽经恢复性能热处理（一般要求采用正火热处理），但还是容易出现材料经焊后热处理后，其强度、低温冲击性能大大降低，难以满足产品设计的要求。对这种情况，封头往往需要通过淬火+回火的热处理工艺来恢复其性能。这样会出现以下几方面的不利影响：1）如采用正火热处理工艺来恢复性能使得封头产品性能存在不稳定性，对后续成品设备的使用带来了较大风险；2）采用淬火+回火的热处理工艺恢复性能增加了加工制造工序，延长了产品的生产周期，对产品的交付造成一定影响；3）采用淬火+回火的热处理工艺恢复性能热处理工艺的变化大大提高了企业的生产成本；4）工艺的变化对封头制造厂的设备能力提出更高要求，需要配套的冷却、回火炉等设备。

目前，随着高端压力容器市场的不断发展，一些新的技术要求被提出来，如低碳当量、低温冲击、焊后热处理温度的提高及时间的延长、保证板厚1/2处性能等。采用常规的成分体系及生产工艺是难以满足客户需求，因此，需开发新的成分、工艺以满足高端容器制造的发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于一种提供一热成型封头用钢的生产方法，采用转炉冶炼+炉后精炼+连铸+控制轧制、控制冷却相结合的方法生产的热成型封头用钢板。钢板经高温热压成型+恢复性能热处理（正火）+焊后热处理，屈服强度ReL≥310MPa、抗拉强度Rm：490~620MPa，-20℃冲击吸收能量KV2≥47J的要求。

发明的技术方案：

一种热成型封头用钢的生产方法，钢的化学成分质量百分比为：C=0.14～0.17，Si=0.15~0.40，Mn=1.35～1.60，P≤0.012，S≤0.003，Alt=0.020～0.050，Nb=0.015～0.030，V=0.020～0.040，N=0.008~0.012，其余为Fe和残留元素；碳当量Ceq≤0.44%。包括下列工艺步骤：

（1）转炉炼钢：出钢C≥0.06%，P≤0.010%，出钢后进行炉后扒渣操作；