一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板及其制造方法，属于钢铁领域。本发明专利技术的钢板的化学成分组成，按照重量百分比计，包括C：0.13‑0.15％，Si：0.30‑0.40％，Mn：1.40‑1.60％，P≤0.008％，S≤0.001％，Ni：0.20‑0.30％，Nb：0.015‑0.025％，V：0.035‑0.05％，Alt：0.035‑0.065％，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.44％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术的钢板NDT试验达到‑30℃正反面均无裂纹，钢板实物探伤满足NB/T47013.3Ⅰ级水平；本发明专利技术的制造方法成功解决了大厚度钢板需要钢锭或电渣重熔坯料，生产低温高强度容器钢1/2厚度位置低温冲击性能不稳定、探伤等级不高及NDT性能不稳定技术难点。

A kind of 500 MPa High Z-direction laminar low temperature vessel plate rolled by composite billet and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板及其制造方法
本专利技术涉及钢铁
，更具体地说，涉及一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板及其制造方法。
技术介绍
根据绿色、环保、清洁能源的要求，石油化工、煤化工行业得到迅速发展。能源运输用压力容器钢的发展趋势逐步转向大型化和高压化，这必然对压力容器钢力学性能尤其是大厚度方面，提出了更加复杂的技术要求。高强度大厚度高等级容器钢已成为液化低温吸收塔、大型气体冷凝器、储气储罐等石化低温容器设备制造的重要金属材料，市场需求大。国内很多钢厂均在研究高强度大厚度高等级容器钢的生产工艺，但对于采用铸坯组成的复合坯生产大厚度高等级高Z向性能容器钢板具有高心部冲击韧性、高强度、高Z向层状性能的生产制造方法目前尚未见报道，已公布的专利文献内容中产品在实际工程应用更是微乎其微。高强度、高韧性、高Z向等层状性能容器用钢研制开发对大厚度超低温容器钢市场开发具有指标性引领意义。经检索，公开号为CN107287527B的一种优良低温韧性的160mm特厚钢板及其生产方法，该申请案通过合理的工艺设计，描述了一种低碳+0.07％Nb低碳当量成分设计，且采用2块或多块连铸坯复合轧制得到合理对的性能，但该申请案通篇主要介绍是160mm厚度生产方法，在最终得到的性能描述中，冲击温度均为-20℃，且对冲击方向没有明确，NDT性能没有描述，探伤仅能到GB/T2970Ⅰ级，与能标Ⅰ级相比，探伤缺陷面积检测相差很大。又如公开号为CN108070792A的一种200-350mm厚高探伤要求中碳合金模具钢板及其制造方法，该申请案采用合理的成分设计，生产200-350mm厚度钢板，通过正火+回火工艺，得到合理的性能，但该申请案只介绍了硬度性能，其它性能均没有介绍。又如公开号为CN110605530A的一种生产特厚钢板的组坯方法，该申请案通过合理的工艺设计，描述了一种低碳+0.028％Nb及Cu+Ni合计成分设计，且采用2块不同厚度连铸坯复合轧制得到合理对的性能，但该申请案通篇主要介绍是不同厚度坯料化学成分差异性控制情况，在最终得到的性能描述中，冲击温度均为-40℃，但冲击方向为纵向，NDT性能没有描述，探伤仅能到GB/T2970Ⅰ级，与能标NB/T47013.3Ⅰ级相比，探伤缺陷面积检测相差很大。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有技术中高强度、高韧性、高Z向层状性能容器用钢难以生产的不足，考虑到复合坯轧制大厚度高强度高Z向层状性能的容器钢需要有良好的低温冲击性能和高强度，还要求有良好的NDT性能和高标准的探伤性能，所有的要求均要易于生产且成本较低的需求，拟提供一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板及其制造方法，本专利技术根据GB713-2014标准，通过低碳合金化成份设计，采用铸坯组成的复合坯生产大厚度500MPa级高断面性能容器钢，经过轧制+正火热处理后，制得钢板的力学性能达到技术标准要求，其实际水平达到：容器钢板具有210mm厚度，试样的1/2厚度抗拉强度≥500MPa，同时Z向性能≥71％，Z向试样拉伸抗拉强度≥514MPa，同时-40℃，1/2厚度横向冲击功单值Akv≥133J，NDT试验达到-30℃正反面均无裂纹，钢板实物探伤满足NB/T47013.3Ⅰ级水平，良好强韧性性能。本专利技术的制造方法成功解决了大厚度钢板需要钢锭或电渣重熔坯料，生产低温高强度容器钢1/2厚度位置低温冲击性能不稳定、探伤等级不高及NDT性能不稳定技术难点。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板，该钢板的化学成分组成，按照重量百分比计，包括C：0.13-0.15％，Si：0.30-0.40％，Mn：1.40-1.60％，P≤0.008％，S≤0.001％，Ni：0.20-0.30％，Nb：0.015-0.025％，V：0.035-0.05％，Alt：0.035-0.065％，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.43％，余量为Fe及不可避免的杂质。更进一步地，该钢板的1/2厚度抗拉强度≥500MPa，同时Z向性能≥71％，Z向试样拉伸抗拉强度≥514MPa，同时-40℃，1/2厚度横向冲击功单值Akv≥133J，NDT试验达到-30℃正反面均无裂纹，钢板实物探伤满足NB/T47013.3Ⅰ级水平。更进一步地，该钢板显微组织为珠光体+铁素体组织，晶粒尺寸控制在10μm-12μm，晶粒度控制在10级。本专利技术的一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板的制造方法，包括以下步骤：S1、转炉炼钢：其中熔炼钢水化学成分以重量百分比计，包括C：0.13-0.15％，Si：0.30-0.40％，Mn：1.40-1.60％，P≤0.008％，S≤0.001％，Ni：0.20-0.30％，Nb：0.015-0.025％，V：0.035-0.05％，Alt：0.035-0.065％，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.43％，余量为Fe及不可避免的杂质；S2、加热及轧制处理：将两块同炉号同厚度等尺寸坯料通过真空焊接复合后，对复合坯料进行加热；复合坯料轧制采用二阶段控制轧制；S3、热处理：正火处理，正火温度890-900℃，在炉时间3.7±0.1min/mm。更进一步地，步骤S2中加热处理中，加热段温度为1250-1260℃，均热段温度：1220-1240℃，均热段时间为80-100min，坯料总在炉时间为1510-1520min，出钢温度介于1200-1220℃。更进一步地，步骤S2中将复合坯料轧制210mm厚度成品钢板，采用二阶段进行控制轧制，一阶段轧制道次形变率≥10％，二阶段道次形变率≥15％。更进一步地，步骤S2中粗轧开轧温度≥950℃，粗轧终扎温度≥930℃，待温坯厚度控制在≥1.4h，h为成品钢板厚度，精轧开轧温度900-920℃，精轧终扎温度860-880℃，轧后空冷。更进一步地，步骤S2中待温坯阶段增加中间冷却工序，待温坯穿水1～2道，辊速为1.5-2m/s。更进一步地，所得钢板力学性能达到以下水平：1/2厚度抗拉强度≥500MPa，同时Z向性能≥71％，Z向试样拉伸抗拉强度≥514MPa，同时-40℃，1/2厚度横向冲击功单值Akv≥133J，NDT试验达到-30℃正反面均无裂纹，钢板实物探伤满足NB/T47013.3Ⅰ级水平。更进一步地，所得钢板的显微组织为珠光体+铁素体组织，晶粒尺寸控制在10μm-12μm，晶粒度控制在10级。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本专利技术的一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板，各力学性能指标均达到标准要求，其实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板，其特征在于：该钢板的化学成分组成，按照重量百分比计，包括C：0.13-0.15％，Si：0.30-0.40％，Mn：1.40-1.60％，P≤0.008％，S≤0.001％，Ni：0.20-0.30％，Nb：0.015-0.025％，V：0.035-0.05％，Alt：0.035-0.065％，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.43％，余量为Fe及不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板，其特征在于：该钢板的化学成分组成，按照重量百分比计，包括C：0.13-0.15％，Si：0.30-0.40％，Mn：1.40-1.60％，P≤0.008％，S≤0.001％，Ni：0.20-0.30％，Nb：0.015-0.025％，V：0.035-0.05％，Alt：0.035-0.065％，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.43％，余量为Fe及不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板，其特征在于：该钢板的1/2厚度抗拉强度≥500MPa，同时Z向性能≥71％，Z向试样拉伸抗拉强度≥514MPa，同时-40℃，1/2厚度横向冲击功单值Akv≥133J，NDT试验达到-30℃正反面均无裂纹，钢板实物探伤满足NB/T47013.3Ⅰ级水平。


3.根据权利要求1或2所述的一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板，其特征在于：该钢板显微组织为珠光体+铁素体组织，晶粒尺寸控制在10μm-12μm，晶粒度控制在10级。


4.一种复合坯轧制大厚度500MPa级高Z向层状性能低温容器钢板的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、转炉炼钢：
其中熔炼钢水化学成分以重量百分比计，包括C：0.13-0.15％，Si：0.30-0.40％，Mn：1.40-1.60％，P≤0.008％，S≤0.001％，Ni：0.20-0.30％，Nb：0.015-0.025％，V：0.035-0.05％，Alt：0.035-0.065％，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.43％，余量为Fe及不可避免的杂质；
S2、加热及轧制处理：将两块同炉号同厚度等尺寸坯料通过真空焊接复合后，对复合坯料进行加热；复合坯料轧制采用二阶段控制轧制；
S3、热处理：正火处理，正火温度890-900℃，在炉时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长宏，廖直友，孙小雨，张束宏，李文军，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34