一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢及其制造方法，所述钢的组分包括C、S、Mn、P、S、Cu、Ni、Nb、V、T、Zr、Als、N、Ca以及余量为Fe及不可避免的杂质，且同时满足：V/Nb≥2，3≤Ti/N≤4，Ca/S≥2，Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+V/10≤0.25%，其制造方法采用铁水预处理、LF炉转炉冶炼、真空处理、连铸、加热轧制、冷却、离线回火和检验等工艺步骤；本发明专利技术提供的技术方案，通过成分设计、夹杂物控制、轧制、冷却和回火热处理，控制开冷温度和返红温度，并采用弱冷区和强冷区的两段分区冷却，控制离线回火温度，保证大线能量焊接钢板达到高强度水平，以获得良好的高强度、高韧性的压力容器用钢。

【技术实现步骤摘要】
一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢及其制造方法
本专利技术涉及钢的冶炼
，特别涉及一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢的制造方法。
技术介绍
随着我国能源、石油、化工等工业产业的迅速发展，石油等相关产品的储存关乎国家能源安全，有着重要的、不可替代的作用。我国大型固定式储罐罐体制造过程为了提高生产效率，需要进行大线能量焊接。现有技术中，有部分涉及大线能量焊接压力容器制造领域的同类技术产品，但使用钢种的大线能量焊接性能仅能满足100kJ/cm，且抗拉强度一般为600~610MPa级，强度偏低，不能适应行业快速发展要求。如有中国专利“低屈强比可大线能量焊接高强高韧性钢板及其制造方法”，专利号200710039741.0，钢的化学成分重量百分比为C：0.025%～0.055%，Si≤0.20%，Mn：1.40%～1.75%，P≤0.013%，S≤0.002%，Cu：0.25%～0.55%，Ni：0.40%～0.80%，Mo：0.10%～0.40%，Nb：0.02%～0.04%，Ti：0.007%～0.013%，N≤0.0040%，Ca：0.001%~0.005%，B≤0.0003%，Als：0.04～0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述生产方法包括冶炼、控轧控冷、调质热处理工序。该专利优化了钢板中各成分组成及配比，钢板具有良好的力学性能和焊接性能，内在组织致密，非金属夹杂物和有害元素含量低，可用于制备不同厚度的高强度低温钢。该钢板在化学成分上减少了C、Ni、Nb含量，添加了一定量的Mo，虽然低温韧性、焊接性能优良，但抗拉强度仅为600MPa级，不能满足大型固定式球罐的制造要求。另有中国专利“高强度大线能量焊接用钢板及其制备方法”，专利号201610941839.4，钢的化学成分重量百分比为C：0.08%～0.10%、Si：0.20%～0.30%、Mn：1.35%～1.55%、P≤0.015%、S≤0.010%、Ni：0.20%～0.30%，Mo：0.10%～0.20%，V：0.04%～0.05%，Ti：0.008%～0.015%，Alt：0.03%～0.04%，稀土Ce：0.0005%～0.0015%，余量为Fe和不可避免的杂质。该钢板抗拉强度大于610MPa，满足120KJ/cm以上焊接线能量的高强度调质钢板的需求。该钢板在化学成分上减少了Ni含量，不添加Nb，添加了一定量的Mo和稀土，虽然能够抗大线能力焊接，但抗拉强度仅为610MPa级，不能满足大型固定式球罐的制造要求，可用于建造大型原油储罐。还有中国专利“一种可大热输入焊接超低温用钢及其制造方法”，专利号201310124065.2，其成分重量百分比为：C：0.040%～0.090%、Si≤0.15%、Mn：1.10%～1.50%、P≤0.013%、S≤0.0020%、Cu：0.10%～0.30%、Ni：0.05%～0.20%、Nb：0.008%～0.020%、Als≤0.010%、Ti：0.008%～0.013%、N：0.0035%～0.0065%、Ca：0.001%～0.004%、B：0.0008%～0.0020%、余Fe及不可避免杂质；该专利通过简单的合金元素组合设计，无需大量添加Ni、Cu贵重元素，优化TMCP工艺，在获得优异的母材钢板低温韧性的同时，大线能量焊接时HAZ的低温韧性也同样优异；获得均匀优异的力学性能、优良的焊接性及耐海洋气氛腐蚀，特别适用于海上风塔结构、低温压力容器、海洋平台及桥梁用钢等。该钢板在化学成分上减少了Mn、Ni、Nb含量，不添加V，添加了一定量的B，虽然能够抗大线能量焊接，但抗拉强度仅为610MPa级，不能满足大型固定式球罐的制造要求。因此，设计研发高强度的大线能量焊接用压力容器用钢，以适用于埋弧焊、气体保护焊、气电立焊、电渣焊等大线能量输入的焊接，满足市场需求，降低制造成本和提高建造效率，具有经济环保的重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢的制造方法，解决现有的钢种的大线能量焊接性能不高，且抗拉强度偏低的问题。为实现上述目的，本专利技术提出一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢，所述钢的化学成分重量百分比为：C：0.05~0.10%，Si：0.15~0.50%，Mn：1.50~2.00%，P≤0.010%，S≤0.002%，Cu：0.10~0.50%，Ni：0.50~1.50%，Nb：0.020~0.040%，V：0.040~0.080%，Ti：0.010~0.025%，Zr：0.010~0.025%，Als：0.015~0.045%，N≤0.0065%，Ca：0.002~0.006%，V/Nb≥2，3≤Ti/N≤4，Ca/S≥2，余量为Fe及不可避免的杂质，且同时满足：Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+V/10≤0.25%。优选地，所述钢板的屈服强度Rel为650~780MPa，抗拉强度Rm为690~820MPa、-40℃冲击韧性KV2≥200J，焊接线能量≤200KJ/cm。为实现上述目的，本专利技术还提出一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢的制造方法，包括如下生产步骤：铁水预处理→LF炉转炉冶炼→真空处理→连铸→加热轧制→冷却→离线回火→检验，所述冷却控制开冷温度≥880℃，返红温度≤300℃，并采用弱冷区和强冷区的两段分区冷却，所述离线回火控制回火温度600~680℃。优选地，所述真空处理利用精炼炉吸取钢液循环进入真空泵，分离钢液中的残留气体，均匀钢液成分，所述真空处理时间≥18min。优选地，所述连铸前进行电磁搅拌，连铸时进行动态轻压下处理，连铸后及时进行铸坯缓冷。优选地，所述加热轧制采用粗轧和精轧两段轧制，包括轧制前铸坯加热温度为1100~1300℃，加热速率为8~15min/cm，钢的粗轧开轧温度为≥1080℃，粗轧终轧温度≥1000℃，道次压下率≥12%；精轧开轧温度≤980℃，精轧终轧温度为850~950℃，精轧道次5~10，道次压下率≥10%，精轧末三道次压下率≥30%，总压下率≥50%。优选地，所述钢板厚度为10~80mm，钢板厚度为10~30mm时，所述冷却的开冷温度≥880℃，弱冷区喷水量70~130L/s，强冷区喷水量350~450L/s，辊速≤0.9m/s，冷却速度≥10℃/s，返红温度≤300℃；钢板厚度为30~60mm时，所述冷却的开冷温度≥890℃，弱冷区喷水量80~140L/s，强冷区喷水量380~480L/s，辊速≤0.8m/s，冷却速度≥15℃/s，返红温度≤200℃；所述钢板厚度为60~80mm时，所述冷却的开冷温度≥900℃，弱冷区喷水量90~150L/s，强冷区喷水量400~500L/s，辊速≤0.7m/s，冷却速度≥20℃/s，返红温度≤150℃。优选地，所述钢板厚度为10~80mm，钢板厚度为10~30mm时，所述离线回火保温温度640~680℃，保温时间12~36本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢，其特征在于：所述钢的化学成分重量百分比为：C：0.05~0.10%，Si：0.15~0.50%，Mn：1.50~2.00%，P≤0.010%，S≤0.002%，Cu：0.10~0.50%，Ni：0.50~1.50%，Nb：0.020~0.040%，V：0.040~0.080%，Ti：0.010~0.025%，Zr：0.010~0.025%，Als：0.015~0.045%，N≤0.0065%，Ca：0.002~0.006%，V/Nb≥2，3≤Ti/N≤4，Ca/S≥2，余量为Fe及不可避免的杂质，且同时满足：Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+V/10≤0.25%。/n

【技术特征摘要】
1.一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢，其特征在于：所述钢的化学成分重量百分比为：C：0.05~0.10%，Si：0.15~0.50%，Mn：1.50~2.00%，P≤0.010%，S≤0.002%，Cu：0.10~0.50%，Ni：0.50~1.50%，Nb：0.020~0.040%，V：0.040~0.080%，Ti：0.010~0.025%，Zr：0.010~0.025%，Als：0.015~0.045%，N≤0.0065%，Ca：0.002~0.006%，V/Nb≥2，3≤Ti/N≤4，Ca/S≥2，余量为Fe及不可避免的杂质，且同时满足：Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+V/10≤0.25%。


2.根据权利要求1所述的一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢，其特征在于：所述钢板的屈服强度Rel为650~780MPa，抗拉强度Rm为690~820MPa，延伸率A≥16%，-40℃冲击韧性KV2≥200J，焊接线能量≤200KJ/cm。


3.一种根据权利要求1或2所述的一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢的制造方法，其特征在于：包括如下生产步骤：铁水预处理→LF炉转炉冶炼→真空处理→连铸→加热轧制→冷却→离线回火→检验，所述冷却控制开冷温度≥880℃，返红温度≤300℃，并采用弱冷区和强冷区的两段分区冷却，所述离线回火控制回火温度600~680℃。


4.根据权利要求3所述的一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢的制造方法，其特征在于：所述真空处理利用精炼炉吸取钢液循环进入真空泵，分离钢液中的残留气体，均匀钢液成分，所述真空处理时间≥18min。


5.根据权利要求3所述的一种690MPa级大线能量焊接用压力容器用钢的制造方法，其特征在于：所述连铸前进行电磁搅拌，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文斌，梁宝珠，杨秀利，卜勇，李书瑞，
申请(专利权)人：宝武集团鄂城钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42