大厚度核电用Q345D钢板及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种大厚度核电用Q345D钢板及其生产方法，其化学成分的重量百分含量为：C≤0.18%，Si≤0.50%，Mn≤1.70%，P≤0.020%，S≤0.015%，Ni≤0.50%，Cr≤0.30%，Cu≤0.30%，Mo≤0.10%，Alt≥0.020%，Nb 0.020%～0.030%，V 0.025%～0.040%，其余为Fe和不可避免的杂质。本钢板的化学成分添加一定量的微合金元素Nb、V，能得到组织更为稳定、晶粒更细的珠光体和少量贝氏体组织；具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，钢板模拟焊后热处理状态（保温10h）和交货状态的两套力学性能完全满足GB/T1591标准基本要求外，还能满足良好的抗高温（300℃）蠕变性能。

Large thickness Q345D steel plate for nuclear power and production method thereof

The invention discloses a method for producing Q345D steel plate and large thickness of nuclear power, the weight percentage of its chemical composition is: C = 0.18%, Si = 0.50%, Mn = 1.70%, P = 0.020%, S = 0.015%, Ni = 0.50%, Cr = 0.30%, Cu = 0.30%, Mo = 0.10%, Alt = 0.020%, Nb 0.020% ~ 0.030%, 0.025% ~ 0.040% V, remaining Fe and inevitable impurities. Micro alloying elements Nb, V chemical composition of this plate to add a certain amount, can get more stable, more fine grains of pearlite and a small amount of bainite; has the characteristics of high purity, uniform composition, the inner surface of steel plate simulated post weld heat treatment state (insulation 10h) and delivery status two set of mechanical properties can meet the basic requirements of the GB/T1591 standard, but also meet the high temperature resistance and good creep properties (300 C).

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及一种大厚度钢板，尤其是一种大厚度核电用Q345D钢板及其生产方法。

技术介绍

进入21世纪，在化石能源增加环境负担、水资源紧缺等诸多因素影响下，中国的能源结构改革迫在眉睫。在众多新能源中，核电无疑被认为是环境透支最小的高效清洁能源。在电力行业规划中，强调了对水电、核电等清洁能源进行大规模投资，火电将大举让路，清洁能源装机将超过30%。自2011年停摆多年的核电业，似乎正在走出日本福岛事故的阴影，重获新生。核电设备行业则以其高门槛和巨大的市场空间，成为最具潜力的投资方向。核电用钢板有较高的要求标准，一般要求具有良好的交货状态和模拟焊后热处理状态以及抗高温蠕变性能匹配。在我国核电进入新时期的大环境下，开发高性能核电钢板，抢占核电钢板原材料市场具有一定的社会效益和经济效益。

技术实现思路

本专利技术要解决的技术问题是提供一种高性能的大厚度核电用Q345D钢板；本专利技术还提供了一种大厚度核电用Q345D钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本专利技术化学成分的重量百分含量为：C≤0.18%，Si≤0.50%，Mn≤1.70%，P≤0.020%，S≤0.015%，Ni≤0.50%，Cr≤0.30%，Cu≤0.30%，Mo≤0.10%，Alt≥0.020%，Nb0.020%～0.030%，V0.025%～0.040%，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述化学成分的重量百分含量为：C0.16%～0.18%，Si0.30%～0.50%，Mn1.40%～1.70%，P≤0.015%，S≤0.010%，Ni0.05%～0.30%，Cr0.05%～0.30%，Cu≤0.18%，Mo≤0.080%，Alt0.020%～0.040%，Nb0.020%～0.030%，V0.025%～0.040%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本专利技术所述钢板最大厚度为380mm。
本专利技术钢板的化学成分设计除符合要求外，添加一定量的微合金元素Nb、V微合金元素。其中，C含量为0.16～0.18%，C主要与其他元素形成碳化物，起组织强化和析出强化的作用，使钢板强度增加。Mn的含量在1.40%～1.70%，Mn主要起固溶强化和降低相变温度，提高钢板强度及韧性的作用；主要作用是增大奥氏体的过冷度，从而细化组织，取得强化效果；提高低温冲击韧性和降低冷脆转变温度。Nb0.020%～0.030%、V0.025%～0.040%，细化晶粒，提高各项性能指标。Al元素细化晶粒，起到脱氧效果。杂质元素P、S等含量下限不做限制，在工艺设备能力下尽可能降低，以达到钢质纯净。
本专利技术方法包括冶炼、电渣重熔、轧制、扩氢缓冷和热处理工序；所述钢板化学成分的重量百分含量如上所述；
所述热处理工序：对钢板进行正火＋回火处理；正火温度为910℃±10℃，保温时间≥2.0min/mm钢板厚度，钢板出炉加速冷却至≤200℃；回火温度为615℃～655℃，保温8～12小时，出炉空冷。
本专利技术方法所述电渣重熔工序：采用五元渣系，熔速控制在20～25kg/min，采用干燥气体保护和风冷加速冷却。
本专利技术方法所述轧制工序：采用I型轧制工艺；轧制温度1050℃～1160℃，开轧前4道次的单道次压下量为不低于30mm。
本专利技术方法所述扩氢缓冷工序：轧后的钢板装缓冷炉的温度不低于350℃，升温至400～450℃保温2～3小时；然后升温至600℃～620℃保温50～52小时；最后降温至150～250℃出炉，降温时间不低于48小时。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术钢板的化学成分添加一定量的微合金元素Nb、V，能得到组织更为稳定、晶粒更细的珠光体和少量贝氏体组织；具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，钢板模拟焊后热处理状态（保温10h）和交货状态的两套力学性能完全满足GB/T1591标准基本要求外，还能满足良好的抗高温（300℃）蠕变性能。
本专利技术方法通过添加微合金元素Nb、V的设计及正火＋回火的生产工艺，生产出大厚度核一级设备支承用的高性能380mm厚Q345D钢板；钢板经过充分晶粒细化，在设定冷却速度下得到更为细化的珠光体和少量贝氏体组织；钢板具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点；保证模拟焊后热处理状态（保温10h）和交货状态的两套力学性能完全满足GB/T1591标准基本要求外，还能满足良好的抗高温（300℃）蠕变性能要求。本专利技术方法所得钢板应用于核反应堆压力容器支承用材料，具有良好的强韧性、良好的焊接性和抗高温蠕变性等特点，满足压力容器支座关键受力处的要求；其生产制造工序简单、产品质量稳定、可实现批量生产。
本专利技术方法所得钢板模拟焊后热处理状态（保温温度600℃±10℃，保温时间10h，425℃以上装出炉，升降温速度≤55℃/h）和交货状态的两套1/4处力学性能完全满足GB/T1591标准基本要求，力学性能：Rel≥265MPa，Rm450～600MPa；伸长率A≥17%；还能满足板厚1/4位置-20℃横向夏比冲击功不小于41J，300℃高温瞬时蠕变性能Rp0.2≥237MPa，Rm≥414MPa。
具体实施方式
本大厚度核电用Q345D钢板的生产方法包括冶炼、电渣重熔、轧制、扩氢缓冷和热处理工序；各工序的工艺如下所述：
（1）冶炼工序：包括电炉冶炼、LF炉精炼和VD真空处理过程；LF炉精炼时，白渣保持时间30～40分钟，白渣保持主要吸收杂质和气体，保证钢水的纯净度和脱氧效果，精炼时间总时间45～55分钟；VD真空处理时，真空度66Pa及以下，保持时间25～30分钟，降低钢水的气体含量，保证钢坯的致密度。
（2）电渣重熔工序：电渣重熔采用五元渣系，熔速控制在20～25kg/min，熔速尽可能保持稳定；采用干燥气体保护和风冷加速冷却；电渣重熔可提高钢板纯度、含硫低、非金属夹杂物少，金相组织致密，化学成分均匀。
（3）轧制工序：钢板轧制采用I型轧制工艺；轧制温度1050℃～1160℃，开轧前4道次采用低速大压下的轧制方式，单道次压下量不低于30mm，最好为35mm～45mm，低速大压下能够使变形深透到中心，能够充分破碎中心粗大晶粒组织，压合孔隙疏松，使组织细密均匀，改善夹杂物和碳化物的分布，提高钢板机械性能。
（4）扩氢缓冷工序：轧后的钢板装缓冷炉的温度不低于350℃，缓冷炉升降温平稳，升温至400～450℃保温2～3小时；然后升温至600℃～620℃保温50～52小时；最后钢板降温至150～250℃出炉，平稳降温，降温时间不低于48小时；扩氢缓冷后使钢板在火焰切割时避免产生切割裂纹后后续的延迟裂纹。
（5）热处理工序：对钢板进行正火（允许加速冷却）＋回火处理；正火温度为910℃±10℃，保温时间为≥2.0min/mm钢板厚度，最好为2.0～2.5min/mm钢板厚度，钢板出炉加速冷却至≤200℃，回火温度为615℃～655℃，保温8～12小时，出炉空冷；即可得到所述的大厚度核电用Q345D钢板。
下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。
实施例1：本大厚度核电用Q345D钢板的成分配比以及生产工艺如下所述。
本Q345D钢板的厚度为380mm，化学成分（按重量百分比）为：C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大厚度核电用Q345D钢板，其特征在于，其化学成分的重量百分含量为：C≤0.18%，Si≤0.50%，Mn≤1.70%，P≤0.020%，S≤0.015%，Ni≤0.50%，Cr≤0.30%，Cu≤0.30%，Mo≤0.10%，Alt≥0.020%，Nb 0.020%～0.030%，V 0.025%～0.040%，其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种大厚度核电用Q345D钢板，其特征在于，其化学成分的重量百分含量为：C≤0.18%，Si≤0.50%，Mn≤1.70%，P≤0.020%，S≤0.015%，Ni≤0.50%，Cr≤0.30%，Cu≤0.30%，Mo≤0.10%，Alt≥0.020%，Nb0.020%～0.030%，V0.025%～0.040%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的大厚度核电用Q345D钢板，其特征在于，其化学成分的重量百分含量为：C0.16%～0.18%，Si0.30%～0.50%，Mn1.40%～1.70%，P≤0.015%，S≤0.010%，Ni0.05%～0.30%，Cr0.05%～0.30%，Cu≤0.18%，Mo≤0.080%，Alt0.020%～0.040%，Nb0.020%～0.030%，V0.025%～0.040%，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的大厚度核电用Q345D钢板，其特征在于：所述钢板最大厚度为380mm。
4.一种大厚度核电用Q345D钢板的生产方法，其特征在于：其包括冶炼、电渣重熔、轧制、扩氢缓冷和热处理工序；所述钢板化学成分的重量百分含量为：C≤0.18%，Si≤0.50%，Mn≤1.70%，P≤0...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓建军，程含文，刘生，林明新，钟金红，张萌，石莉，肖雄峰，刘彦强，
申请(专利权)人：舞阳钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南;41