大厚度核電用q345r鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大厚度鋼板，尤其是一種大厚度核電用Q345R鋼板及其生產(chǎn)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 進入21世紀，中國為解決能源瓶頸，核電站建設迅猛，我國目前正在運行的核電 機組有17臺，在建的核電機組達24臺。核電事業(yè)的發(fā)展，將需求大量的大厚度高性能核電 用鋼板。針對國內(nèi)核電事業(yè)的發(fā)展，需要大量高強度和良好焊接性能的壓力容器用和合金 結(jié)構(gòu)用寬厚鋼板。由于市場的需求，特別是近期核電項目大量的啟動，核反應堆壓力容器用 Q345R大厚度鋼板需求量上升，一般核電用壓力容器鋼板都需要長時間模擬焊后和交貨狀 態(tài)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有良好的兩套力學性能匹配的大厚度核 電用Q345R鋼板；本發(fā)明還提供了一種大厚度核電用Q345R鋼板的生產(chǎn)方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明由下述重量百分含量的化學成分組成：C < 0. 20%， Si 彡 0· 55%，Mn L 20 ~L 60%，P 彡 0· 025%，S 彡 0· 015%，Ni 彡 0· 30%，Cr 彡 0· 30%， Cu 彡 0· 30%，Mo 彡 0· 080%，Alt 彡 0· 020%，Nb 0· 015 ~0· 030%，其余為 Fe 和不可避免的雜 質(zhì)。
[0005] 優(yōu)選的，所述化學成分的重量百分含量為：C 0. 16~0. 20%，Si 0. 40~0. 50%，Mn L 20 ~L 50%，P 彡 0· 015%，S 彡 0· 010%，Ni 0· 10 ~0· 30%，Cr 0· 10 ~0· 30%，Cu 彡 0· 30%， Mo彡0. 080%，Alt彡0. 020%，Nb 0. 015~0. 030%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0006] 本發(fā)明所述鋼板厚度為110mm。
[0007] 本發(fā)明鋼板的化學成分設計除符合要求外，添加一定量的微合金元素 Nb ;其中，C 含量為0. 16~0. 20%，C主要與其他元素形成碳化物，起組織強化和析出強化的作用，使鋼 板強度增加；Mn的含量在1. 20~1. 50%，Mn主要起固溶強化和降低相變溫度，提高鋼板強 度的作用；主要作用是增大奧氏體的過冷度，從而細化組織，取得強化效果；提高低溫沖擊 韌性和降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度；Nb 0. 015~0. 030%，細化晶粒，提高各項性能指標；少量的Ni、 Cr 0. 10~0. 30%主要作用是增大奧氏體的過冷度，從而細化組織，取得強化效果；雜質(zhì)元 素 P、S等含量下限不做限制，在工藝設備能力下盡可能降低，以達到鋼質(zhì)純凈。
[0008] 本發(fā)明方法包括冶煉、澆鑄、加熱、乳制和熱處理工序；所述冶煉工序出鋼鋼水中 化學成分的重量百分含量如上所述； 所述軋制工藝：鋼板軋制采用II型控軋工藝；第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，乳制溫 度950~1150°C，單道次壓下量為6~20%，使奧氏體發(fā)生完全再結(jié)晶，以細化奧氏體晶粒； 第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，開軋溫度< 950°C，終軋溫度< 860°C，在這一階段內(nèi)，奧 氏體晶粒被拉長，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，因而增加了鐵素體的形核位置， 細化了鐵素體晶粒，此階段壓下率應盡量大，累計壓下率多55% ; 所述熱處理工序：對鋼板進行正火后加速冷卻處理；正火溫度為910± KTC，保溫時間 為彡1.8min/mm，鋼板出爐加速冷卻至< 350°C。
[0009] 本發(fā)明方法所述加熱工序：采用低速加熱，1000°C以下升溫速度< 120°C /h，最高 加熱溫度1250°C。
[0010] 本發(fā)明方法所述澆鑄工序：采用鋼錠模進行澆鑄，鋼錠脫帽后帶模入坑緩冷，緩冷 24小時后溫送到軋鋼進行溫清，溫清溫度多150°C。 toon] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明鋼板的化學成分設計除符合要 求外，添加一定量的微合金元素 Nb，得到組織更為穩(wěn)定、晶粒更細的珠光體，提高鋼板的力 學性能。本發(fā)明鋼板具有純凈度較高、成分均勻、內(nèi)部致密的特點，模擬焊后熱處理狀態(tài)(保 溫29h)和交貨狀態(tài)的兩套力學性能完全滿足美國GB/T713的標準要求。
[0012] 本發(fā)明方法通過添加微合金元素 Nb的設計及控軋+正火(允許加速冷卻）生產(chǎn) 工藝，生產(chǎn)出符合大厚度高性能要求的IlOmm厚Q345R鋼板；鋼板經(jīng)過充分晶粒細化，在設 定冷卻速度下得到更為細化的珠光體組織；鋼板具有純凈度較高、成分均勻、內(nèi)部致密的特 點；保證模擬焊后熱處理狀態(tài)(保溫29h)和交貨狀態(tài)的兩套力學性能同時滿足GB/T713的 相關(guān)要求。本發(fā)明方法所得鋼板應用于核反應堆壓力容器換料密封環(huán)材料，具有良好的強 韌性和良好的焊接性能等特點，滿足壓力容器關(guān)鍵受力處的要求；其生產(chǎn)制造工序簡單、產(chǎn) 品質(zhì)量穩(wěn)定、可實現(xiàn)批量生產(chǎn)。
[0013] 本發(fā)明方法所得鋼板模擬焊后熱處理狀態(tài)(模焊時間為29h)和交貨狀態(tài)的兩套力 學性能同時滿足GB/T713標準中該厚度力學性能：Rel彡285MPa，Rm 480~610MPa ;伸長 率A多20% ;板厚1/4位置0°C橫向夏比沖擊功不小于41J ;具有良好的焊接性。
【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0015] 實施例1 :本大厚度核電用Q345R鋼板的成分配比以及生產(chǎn)工藝如下所述。
[0016] 本Q345R鋼板的厚度為110_，實際成分(按重量百分比）為：C 0. 17%、Si 0. 43%、 Mn 1.45%、P 0.015%、S 0.002 %、Ni 0.22%、Cr 0.22%、Cu 0.01%、M〇 0.038%、Alt 0.063%、 Nb 0. 023%、V 0. 006%，Ceq為0. 480%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0017] 本Q345R鋼板生產(chǎn)方法的具體工藝如下所述： (1)冶煉工序：將含有上述各重量百分含量化學成份的鋼水經(jīng)電爐冶煉；粗煉控制時， P彡0. 015%，大包鋼水溫度1550~1600°C，出鋼溫度1650°C ;LF爐精煉時，精煉時間45~ 50分鐘，白渣保持時間30~35分鐘；VD真空處理時，真空度控制在66Pa以下，保持25~ 30分鐘。
[0018] (2)澆鑄工序：鋼板采用模鑄生產(chǎn)，過熱度不超過35°C，鋼錠脫帽后帶模入坑緩 冷，緩冷24小時后溫送到軋鋼進行溫清，溫清溫度200°C。
[0019] (3)加熱工藝：采用低速加熱，1000 °C以下升溫速度110 °C /h，最高加熱溫度 1250。。。
[0020] (4)軋制工序：鋼板軋制采用II型控軋工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，在 950~1000°C之間，此階段單道次壓下量為15%，使奧氏體發(fā)生完全再結(jié)晶，以細化奧氏體 晶粒；第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，開軋溫度AC3~950°C，終軋溫度ACl~860°C，在 這一階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，因而增加了鐵素 體的形核位置，細化了鐵素體晶粒，此階段壓下率應盡量大，累計壓下率55~60%。
[0021] (5)熱處理(正火）工序：對鋼板進行正火后加速冷卻處理，正火溫度為910°C，保 溫時間為2min/mm，鋼板出爐加速冷卻至300°C。
[0022] 本Q345R鋼板經(jīng)測試，其模擬焊后(保溫29h)力學性能，交貨態(tài)力學性能，以及 d=3a、180°冷彎試驗結(jié)果見表1。
[0023] 表1 :本Q345R鋼板的力學性能
實施例2 :本大厚度核電用Q345R鋼板的成分配比以及生產(chǎn)工藝如下所述。
[0024] 本Q345R鋼板的厚度為110_，實際成分(按重量百分比）為：C 0. 20%、Si 0. 45%、 Mn 1.32%、P 0.007%、S 0.007%、Ni 0.10%、Cr 0.18%、Cu 0.30%、Mo 0.052%、Alt 0.043%、 Nb 0.030%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0025] 本鋼板生產(chǎn)方法發(fā)具體工藝如下所述： (1)冶煉工序同實施例1。
[0026] (2)澆鑄工序：鋼板采用模鑄生產(chǎn)，鋼錠脫帽后帶模入坑緩冷，緩冷24小時后溫送 到軋鋼進行溫清，溫清溫度150°C。
[0027] (3)加熱工藝：采用低速加熱，1000 °C以下升溫速度120 °C /h，最高加熱溫度 1250。。。
[0028] (4)軋制工序：鋼板軋制采用II型控軋工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，在 1000~1100°C之間，此階段單道次壓下量為6~10%，使奧氏體發(fā)生完全再結(jié)晶，以細化 奧氏體晶粒；第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，開軋溫度AC3~950°C，終軋溫度ACl~ 860°C，在這一階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，因而 增加了鐵素體的形核位置，細化了鐵素體晶粒，此階段壓下率應盡量大，累計壓下率58~ 62%〇
[0029] (5)熱處理(正火）工序：對鋼板進行正火后加速冷卻處理，正火溫度為905°C，保 溫時間為2. 2min/mm，鋼板出爐加速冷卻至350°C。
[0030] 本Q345R鋼板經(jīng)測試，其模擬焊后(保溫29h)力學性能，交貨態(tài)力學性能，以及 d=3a、180°冷彎試驗結(jié)果見表2。
[0031] 表2 :本Q345R鋼板的力學性能 .'I
實施例3 :本大