460MPa级压力容器用钢的制备方法、压力容器用钢与流程

本申请涉及钢材制备，尤其涉及一种460mpa级压力容器用钢的制备方法、压力容器用钢。

背景技术：

1、随着随着国民经济的快速发展，气体工业发展迅速，每年约以10％的速度增长，使得移动式压力容器槽车的需求也迅速增加。移动式压力容器槽车对其储运的安全性提出了非常高的要求，进一步对其槽车罐体材料的强度、低温韧性、屈强比、应变时效性能和模拟焊后性能提出了更高的要求。国外广泛采用rm≥570mpa级的高强度钢，其罐体壁厚薄，自重系数低，从而提高了槽车的容重比和运载效率，为槽车向大型化发展奠定了基础；其运输材料多为低温液态燃料，因此对钢板低温韧性提出了更高的要求，-60℃冲击功≥60j；由于罐体材料需要经过折弯成圆环，因此对钢板的应变时效敏感性要求较高，应变时效敏感指数＜30％；圆环与圆环之间通过焊接进行连接，且需要对焊接后的工件进行焊后热处理，因此对钢板的焊后热处理性能提出了要求；钢板的封头需要进行热加工，并保证经过加热自然冷却后钢板的性能仍满足要求，因此钢板要求正火的交货状态。

2、现有技术都采用v的析出来保证正火后钢板的强度，但均未对v的析出行为和析出相的尺寸进行有效的控制，因此也未充分的发挥v的析出强化效果；同时现有技术中的v的析出相较为粗大，因此也不得不加入ni元素保证钢板的低温韧性，造成合金成本的增加；另外，现有生产技术均未关注钢板的应变时效性能，在添加高的n元素的条件下，如果不采取工艺进行控制，钢板的应变时效敏感性将会大大增加，导致冷变形后钢板低温冲击韧性迅速恶化，为其服役安全性带来了巨大的隐患。因此，在保证压力容器用钢的强韧性匹配的基础上满足应变时效性能要求，是目前急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种460mpa级压力容器用钢的制备方法、压力容器用钢，通过调控v析出相的化学成分、尺寸及分布，以解决现有技术中在保证压力容器用钢的强韧性匹配的基础上难以满足应变时效性能要求的技术问题。

2、第一方面，本申请提供了一种460mpa级压力容器用钢的制备方法，所述方法包括：

3、得到铸坯；以质量分数计，所述铸坯的化学成分包括：c：0.16％～0.18％，si：0.20％～0.30％，mn：1.50％～1.70％，p≤0.010％，s≤0.003％，cr：0.10％～0.30％，v：0.055％～0.075％，n：0.010％～0.015％，余量为fe及不可避免杂质；

4、将所述铸坯依次进行加热、除鳞、轧制、预矫直以及轧后快速冷却，得到热轧板；

5、将所述热轧板进行正火、空冷以及缓冷，得到460mpa级压力容器用钢。

6、可选的，所述加热的温度为1130℃～1160℃，以及时间为150min～440min。

7、可选的，所述两阶段轧制采用直接轧制工艺，所述轧制的开轧温度为1050℃～1080℃，终轧温度为900℃～950℃。

8、可选的，在所述轧制的过程中，至少3个道次的单道次压下率≥25％，后5个道次中压下率＜5％的压下道次数量在2个以内。

9、可选的，所述轧后快速冷却采用ufc+acc联动冷却或ufc单独冷却，所述轧后快速冷却的终点温度为250℃～400℃，以及冷速为15℃/s～30℃/s。

10、可选的，所述正火的加热速率为1.5min/mm～2.0min/mm，所述正火的加热终点温度t满足：t＝ac3+t，式中，ac3为碳钢加热时的相变实际温度，t为增加温度，所述增加温度为2℃～10℃；所述正火的保温时间为5min～20min。

11、可选的，所述空冷的终点温度为550℃～600℃；所述缓冷采用堆垛冷却工艺，所述堆垛冷却的时间≥24h。

12、可选的，以质量分数计，所述化学成分还包括：ti≤0.005％，nb≤0.005％，al≤0.005％。

13、第二方面，本申请提供了一种由第一方面中任意一项实施例所述的方法制备得到的460mpa级压力容器用钢，以体积分数计，所述压力容器用钢的金相组织中的析出相为v(c，n)粒子，所述v(c，n)粒子的尺寸≤20nm；所述金相组织包括：铁素体：65％～80％，珠光体：20％～35％，所述铁素体的平均晶粒尺寸≤8um。

14、可选的，所述压力容器用钢满足如下至少一种性能：屈服强度≥460mpa，抗拉强度≥570mpa，断后伸长率≥23％，-60℃低温韧性≥100j，应变时效敏感系数≤30％。

15、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

16、本申请提供了一种460mpa级压力容器用钢的制备方法，通过化学成分设计和直轧+轧后快冷+正火及缓冷工艺，保证钢板沉淀强化粒子100％为v(c，n)，且尺寸控制在20nm以内，起到良好的析出强化效果，且未对钢板的低温韧性产生恶化影响，通过调控v的析出，降低钢中固溶n的含量，避免了n元素对钢板应变时效敏感性的影响，实现正火后钢板的强韧性匹配，且模拟焊后热处理及应变时效性能良好。通过本申请的方法制备得到的压力容器用钢的屈服强度≥460mpa，抗拉强度≥570mpa，断后伸长率≥23％，-60℃钢板冲击韧性稳定控制在100j以上，且模拟焊后性能良好，应变时效敏感系数≤30％。从而解决了现有技术中在保证压力容器用钢的强韧性匹配的基础上难以满足应变时效性能要求的技术问题。

技术特征：

1.一种460mpa级压力容器用钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热的温度为1130℃～1160℃，以及时间为150min～440min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轧制采用直接轧制工艺，所述轧制的开轧温度为1050℃～1080℃，终轧温度为900℃～950℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述轧制的过程中，至少3个道次的单道次压下率≥25％，后5个道次中压下率＜5％的压下道次数量在2个以内。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轧后快速冷却采用ufc+acc联动冷却或ufc单独冷却，所述轧后快速冷却的终点温度为250℃～400℃，以及冷速为15℃/s～30℃/s。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正火的加热速率为1.5min/mm～2.0min/mm，所述正火的加热终点温度t满足：t＝ac3+t，式中，ac3为碳钢加热时的相变实际温度，t为增加温度，所述增加温度为2℃～10℃；所述正火的保温时间为5min～20min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空冷的终点温度为550℃～600℃；所述缓冷采用堆垛冷却工艺，所述堆垛冷却的时间≥24h。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以质量分数计，所述化学成分还包括：ti≤0.005％，nb≤0.005％，al≤0.005％。

9.一种由权利要求1～8中任意一项所述的方法制备得到的460mpa级压力容器用钢，其特征在于，以体积分数计，所述压力容器用钢的金相组织中的析出相为v(c，n)粒子，所述v(c，n)粒子的尺寸≤20nm；所述金相组织包括：铁素体：65％～80％，珠光体：20％～35％，所述铁素体的平均晶粒尺寸≤8um。

10.根据权利要求9所述的压力容器用钢，其特征在于，所述压力容器用钢满足如下至少一种性能：屈服强度≥460mpa，抗拉强度≥570mpa，断后伸长率≥23％，-60℃低温韧性≥100j，应变时效敏感系数≤30％。

技术总结本发明提供了460MPa级压力容器用钢的制备方法、压力容器用钢，属于钢材制备领域。所述方法包括：得到铸坯；将所述铸坯依次进行加热、除鳞、轧制、预矫直以及轧后快速冷却，得到热轧板；将所述热轧板进行正火、空冷以及缓冷，得到460MPa级压力容器用钢。通过化学成分设计和直轧+轧后快冷+正火及缓冷工艺，保证钢板沉淀强化粒子100％为V(C,N)，且尺寸控制在20nm以内，起到良好的析出强化效果，并未对钢板的低温韧性产生恶化影响，通过调控V的析出，降低钢中固溶N的含量，避免了N元素对钢板应变时效敏感性的影响，实现正火后钢板的强韧性匹配，且模拟焊后热处理及应变时效性能良好。技术研发人员：黄乐庆,狄国标,张跃飞,丁文华,李新,马长文,王同良,王彦锋,马龙腾,杨永达,邹扬,董文亮,董占斌,韩承良,马国金,刘美艳,王小勇,周昶受保护的技术使用者：首钢集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1