[发明专利]一种压力容器用钢板Q420R钢的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼及轧制技术，具体涉及到一种压力容器用钢板Q420R钢的生产方法。

技术背景

Q420R为中国标准GB713-2014中新增的钢种，正火状态交货，主要用于制作车辆卧罐、槽罐等压力容器，钢板厚度规格为10~30mm。车辆卧罐在轻量化设计的基础上，要求材料具有较高的强度和低温韧性。目前在国际上有相同类别的钢种，如美国标准ASTMA612所对应的钢种。

在成分设计上，为了保证材料的强度、低温韧性和显微组织要求，需在C、Si、Mn成分基础上、控制有害元素的含量，并采用Nb、V、Ti多元微合金复合设计。控制轧制是在轧制过程中通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合，以获得细小的晶粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能的轧制新工艺。它能改善钢材组织晶粒，提高钢板的强度和低温韧度,同时可以节约能源、简化工艺,也可以充分发挥合金元素的作用。正火热处理可以细化晶粒、均匀组织,消除内部缺陷及内应力，从而使得钢产品在正火后得到优良的强度和韧度组合。

发明内容

本发明的目的是提供一种压力容器用钢板Q420R钢的生产方法，采用转炉冶炼+炉后精炼+连铸+控制轧制+正火热处理相结合的方法生产10mm~30mm保性能、保探伤的压力容器用钢板Q420R钢。钢板屈服强度富余量在20～40Mpa，抗拉强度富余量在30～50Mpa，-20℃低温冲击性能稳定、富裕量大。

发明的技术方案：

一种压力容器用钢板Q420R钢的生产方法，采用工艺路线为：转炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→连铸→板坯加热→控制轧制→热处理。钢的化学成分质量百分比(wt%)为：C=0.17～0.20，Si≤0.50，Mn=1.50～1.70，P≤0.015，S≤0.005，Alt=0.020～0.050，Nb=0.030～0.045，V=0.050～0.070，Ni=0.25~0.40，Ti=0.010~0.020；其余为Fe和残留元素。

包括如下工艺步骤：

a.转炉冶炼：控制出钢C≥0.05%，P≤0.010%；避免出钢过程下渣；

b.LF精炼：白渣保持时间在20min以上；控制P≤0.015%；

c.VD真空精炼：在≤67Pa下的保真空时间≥23min；VD破空后进行钙处理；

d.连铸：采用断面为260mm，实行全程保护浇铸，浇注温度按液相线温度+(15～25℃)控制；

e.板坯加热：板坯在步进炉中进行加热，温度控制在1150~1250℃；

f.控制轧制：采用CR方式轧制，开轧温度1000～1150℃；一阶段终轧温度＞950℃，保证后三道次压下率在17%以上；二阶段开轧温度在880~910℃，精轧累计压下率＞48%，终轧温度≥800℃；

g.热处理：采用正火工艺，正火温度870~890℃，保温时间1.3~1.7min/mm。

发明原理及化学元素用量控制机理：

C：碳元素在合金钢中，常与其它合金元素形成碳化物，在室温或较低温度下能起到强化作用。

Si：对提高钢的强度有帮助。

Mn：是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利。

P：为降低冷脆倾向，含量应尽量低。

S：不利上平台能量和韧性的提高，且有热裂倾向，含量应尽量低。

Nb：在钢中与氮、碳有极强的亲合力，可与之形成极稳定的Nb（C,N）化合物。沿奥氏体晶界弥散分布的Nb（C,N）粒子，可以大大提高原始奥氏体晶粒粗化温度，从而细化了铁素体晶粒，提高低温韧性和强度。

V：有较强的细化晶粒效果，可提高钢的强度和韧性，减小过热敏感性，提高热稳定性。

Ni：在钢中为纯固溶元素，它与铁以互溶形式存在于α和γ铁相中，通过其在晶粒内的内吸附作用细化铁素体晶粒，提高钢的低温冲击韧度。