[發明專利]心部低溫沖擊韌性優異的厚規格Q345R鋼板及制造方法

有效

• 申請號: 201910915376.8
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110592480B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 宋蘇嶧
• 申請（專利權）人: 南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/08;C22C38/12;C22C38/14;C21D8/02;C21D1/28;C21C7/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種心部低溫沖擊韌性優異的厚規格Q345R鋼板，該鋼板通過合理控制C以及合金元素的含量范圍，保證鋼板強度的同時具備優異的低溫沖擊韌性。其制造方法采用高潔凈的冶煉技術，利用RH、LF高效精煉、高效脫硫及精煉渣精確控制技術，得到含量較低的P、S有害元素，獲得純凈度較高的鋼坯。通過控軋控冷軋制+熱處理正火+高溫回火工序，精確控制鋼板的熱處理溫度，保溫時間等參數，獲得強韌性配比優良的均勻細小的鐵素體+珠光體+微合金元素析出物金相組織。保證厚規格鋼板在厚度方向的均勻性，尤其是得到優異的心部低溫沖擊韌性。

技術領域

本發明涉及一種鍋爐壓力容器用鋼及其制造方法，具體涉及一種心部低溫沖擊韌性優異的厚規格Q345R鋼板及制造方法。

背景技術

近些年，容器制造行業快速向大型化、高參數化方向發展，對厚規格鋼板的需求日漸增長，同時對其相關性能質量要求越來越高。但目前厚規格容器用鋼板，不能完全滿足市場需求，具體存在以下問題：1、對厚度1/4處的性能研究較多，但對心部性能研究較少，而心部的低溫沖擊韌性是檢驗厚板厚度方向均勻性的有效手段之一。幾乎沒有成熟可借鑒的生產工藝方案，需要潛心研發攻關。2、目前厚規格鋼板心部性能與厚度1/4處性能差異較大，心部性能比厚度1/4處性能下降較多，多數體現為低溫沖擊韌性急劇下降。因此成熟運用滿足厚規格鋼板心部低溫沖擊韌性生產技術，對容器用鋼的高質量發展，推動設備的大型化，實現能源的節能降本將起關鍵作用。

如申請號201410272418.8的發明公開了一種低屈強比厚規格壓力容器用Q345R鋼板及其生產方法，其厚度規格達到100mm，采用低成本成分設計，鋼板表面質量良好，通過合適的加熱、控軋、控冷、正火工藝就可以生產低屈強比厚規格Q345R鋼板。申請號201510304477.3的發明公開了一種大厚度核電用Q345R鋼板及其生產方法，其厚度規格達到110mm，公開的化學成分設計除符合要求外，還添加一定量的微合金元素Nb，得到組織更為穩定、晶粒更細的珠光體；具有純凈度較高、成分均勻、內部致密的特點，模擬焊后熱處理狀態(保溫29h)和交貨狀態的兩套力學性能完全滿足美國GB/T713的標準要求。

但是，以上兩個發明均無法保證鋼板的心部低溫沖擊韌性，無法保證厚規格鋼板在厚度方向上的均勻性。未能解決當前厚規格容器用鋼板存在的問題。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術的缺陷，本發明提供一種心部低溫沖擊韌性優異的厚規格Q345R鋼板，其厚板厚度方向性能具有良好的均勻性，并具有優異的-40℃心部低溫沖擊韌性。

技術方案：本發明所述的一種心部低溫沖擊韌性優異的厚規格Q345R鋼板，由以下質量百分比的成分組成：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％，余量為Fe和雜質；該鋼的金相組織為均勻細小的鐵素體+珠光體+微合金元素析出物組織。

該Q345R鋼板的合金成分設計原理是：

C元素是提高鋼材強度最有效的元素，隨著C元素含量的增加，鋼中Fe₃C增加，淬硬性也增加，鋼的抗拉強度和屈服強度提高。但同時導致鋼材的伸長率和沖擊韌性下降，尤其是低溫韌性下降的幅度更大。

Mn元素可以擴大奧氏體相、細化晶粒，球化碳化物和保證綜合性能以及提高淬透性。

P和S元素是有害的雜質元素，同時有很強的固溶強化作用。它使鋼的強度、硬度顯著提高，但劇烈的降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性。厚規格鋼板要求心部有低溫沖擊性能時，要求鋼材具有較高的純凈度，需對雜質元素的控制非常嚴格。要求S、P含量盡可能低。

Nb和V元素是種相當強烈的碳化物形成元素；它通過細化晶粒與碳化物的形成，可提高鋼材的常溫和高溫條件下的強度。