美標(biāo)中低溫壓力容器用碳鋼A516M GR65的生產(chǎn)實(shí)踐

徐　博　李　娜　王立群　宋立偉　陳尹澤

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

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美標(biāo)中低溫壓力容器用碳鋼A516M GR65的生產(chǎn)實(shí)踐

徐博李娜王立群宋立偉陳尹澤

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

介紹了安鋼生產(chǎn)美標(biāo)中低溫壓力容器鋼A516M GR65鋼板的試制過(guò)程，通過(guò)采取潔凈鋼技術(shù)，設(shè)計(jì)合理的成分體系，冶煉、連鑄和軋制工藝措施，確保了開(kāi)發(fā)的A516M GR65鋼板滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)及用戶(hù)要求。實(shí)踐表明，該鋼種的各項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求；用戶(hù)使用結(jié)果表明，安鋼生產(chǎn)的A516M GR65能夠滿(mǎn)足海外市場(chǎng)的要求。

美標(biāo)中低溫壓力容器板A516M GR65生產(chǎn)實(shí)踐

0　前言

美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTM A516/A516M《中低溫壓力容器用碳鋼板》是國(guó)際上具有權(quán)威的壓力容器類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力的增加，鋼鐵企業(yè)及下游用戶(hù)開(kāi)拓海外市場(chǎng)也就成了必然選擇。在這樣的背景下，2015年安鋼按照市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了A516M GR65。

1　技術(shù)要求

1)A516M GR65力學(xué)性能和化學(xué)成分參照《中低溫壓力容器用碳鋼板》(ASTM A516 / A516M-10)中的GR65部分，沖擊性能要求參照ASTM A20/A20M-06《壓力容器用鋼板一般要求》，探傷要求參照ASTM A435/A435M-09《鋼板超聲直射波檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》，熔煉化學(xué)成分要求見(jiàn)表1，力學(xué)性能見(jiàn)表2。

2)鋼板表面質(zhì)量應(yīng)無(wú)裂紋、氣泡、折疊、夾雜等缺陷，表面光滑。

3)交貨狀態(tài)為熱軋。

表1　熔煉化學(xué)成分要求

注：在規(guī)定的最大含碳量以下每降低0.01%，規(guī)定最大錳含量的上限可增加0.06%，熔煉分析最大允許到1.50%，成品分析最大允許到1.60%。

表2　力學(xué)性能

2　化學(xué)成分設(shè)計(jì)

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，在滿(mǎn)足強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，需保證鋼板的低溫沖擊性能。

1)降低P、S含量:P、S為鋼中有害元素，對(duì)低溫沖擊性能影響較大，盡可能去除鋼中P、S含量，因此需強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐脫磷效果及防止出鋼過(guò)程中回磷，保證出鋼P(yáng)含量小于0.015%。并在LF精煉工序進(jìn)行深度脫硫，將鋼中硫含量脫到0.025%以下。

2)碳、錳元素控制：碳、錳元素為主要提高強(qiáng)度元素，同樣也是偏析的主要元素，為減輕中心偏析對(duì)鋼板性能和焊接性能的影響要求碳含量不得高于0.22%，錳含量不得高于1.50%。

3)鈮微合金化控制：為了彌補(bǔ)降低碳和Mn含量所帶來(lái)的強(qiáng)度降低，采用鈮微合金化方式來(lái)提高強(qiáng)度。

4)綜上所述，該鋼種采用“Mn+少量Nb的中碳，低P、S”的成分體系設(shè)計(jì)?；瘜W(xué)成分設(shè)計(jì)見(jiàn)表3。

表3　化學(xué)成分設(shè)計(jì) 　 /%

3　生產(chǎn)過(guò)程

3.1工藝流程

轉(zhuǎn)爐—LF精煉—板坯連鑄—鑄坯堆冷—加熱爐加熱—控制軋制—矯直—表面檢查—取樣及定尺—標(biāo)識(shí)—探傷—入庫(kù)。

3.2轉(zhuǎn)爐冶煉

冶煉時(shí)使用鐵水及廢鋼，脫磷主要在轉(zhuǎn)爐的氧化性氣氛下完成，為保證成品磷含量，因此要求入爐鐵水[P]≤0.130%，終點(diǎn)[P]≤0.015%，出鋼采用滑板擋渣來(lái)控制下渣量；出完鋼前將合金加入完畢，終脫氧采用鋁鐵合金，以保證脫氧效果。

3.3LF精煉

LF工序的主要目的是脫氧、脫硫、去除夾雜、調(diào)整鋼液成分及溫度。為完成脫氧及脫硫目的，LF精煉應(yīng)快速造白渣，并保證白渣保持時(shí)間，將硫脫至0.010%以下，保證成品硫含量。同時(shí)對(duì)鋼液的化學(xué)成分進(jìn)行微調(diào)，以滿(mǎn)足表3要求。待化學(xué)成分和溫度合適厚，精煉結(jié)束必須留有弱攪拌時(shí)間，以促使夾雜物的充分上浮和排出，保證鋼水的潔凈度。

3.4板坯連鑄

采用全程保護(hù)澆注，主要采用大包長(zhǎng)水口、浸入式水口、中包覆蓋件及惰性氣體密封等措施。降低鋼水過(guò)熱度及穩(wěn)定拉速，要求過(guò)熱度10 ℃～25 ℃，工作拉速穩(wěn)定，嚴(yán)格控制連鑄非穩(wěn)態(tài)澆注時(shí)間，塞棒位置單包波動(dòng)值穩(wěn)定在0～±2 mm之內(nèi)，控制結(jié)晶器頁(yè)面波動(dòng)在±3 mm以?xún)?nèi)。采用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)，減少鑄坯中心偏析，二次冷卻采用專(zhuān)用弱冷模式，動(dòng)態(tài)配水，保證鑄坯內(nèi)部質(zhì)量[1]。

3.5板坯堆冷

為保證產(chǎn)品探傷性能，對(duì)鋼中氣體及板坯內(nèi)部質(zhì)量要求嚴(yán)格。采取坯料堆冷可有效緩解氫致裂紋的產(chǎn)生，堆垛高度高于1.5 m，堆垛時(shí)間不小于48 h。

3.6加熱及軋制

為保證材料組織和力學(xué)性能，嚴(yán)格制定了加熱及軋制工藝，加熱采用步進(jìn)梁式加熱爐加熱，確保加熱溫度均勻；為保證未再結(jié)晶區(qū)的軋制效果，軋制采用再結(jié)晶及未再結(jié)晶區(qū)兩階段軋制，降低第二階段開(kāi)軋溫度，增大道次變形率和總壓下率以及合適的終軋溫度，使奧氏體晶粒壓扁、拉長(zhǎng)，奧氏體晶粒被拉長(zhǎng)，將阻礙鐵素體晶粒的長(zhǎng)大，隨著變形量的加大，變形帶的數(shù)量也增加，鐵素體形核增加，相變后鐵素體的晶粒更加細(xì)小，未再結(jié)晶區(qū)軋制導(dǎo)致鋼的強(qiáng)度提高和韌性改善[2]。其主要供應(yīng)參數(shù)控制范圍見(jiàn)表4。

表4　加熱及軋制參數(shù)

4　產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量控制分析

4.1化學(xué)成分

安鋼生產(chǎn)的A516M GR65熔煉化學(xué)成分符合表3的要求。

4.2力學(xué)性能

安鋼生產(chǎn)的A516M GR65產(chǎn)品，共20批次力學(xué)性能及冷彎?rùn)z驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5　產(chǎn)品力學(xué)性能及冷彎?rùn)z驗(yàn)結(jié)果

4.3低倍檢驗(yàn)及探傷結(jié)果

取鑄坯全橫斷面的一半進(jìn)行低倍檢驗(yàn)，如圖1所示。

圖1　鑄坯低倍

從圖1可以看出，評(píng)級(jí)結(jié)果：中心偏析B1，中心疏松1，無(wú)裂紋及縮孔，鋼板內(nèi)部質(zhì)量較好。探傷檢驗(yàn)結(jié)果符合探傷標(biāo)準(zhǔn)。

4.4金相組織

該產(chǎn)品金相組織檢驗(yàn)如圖2所示。

圖2　1/4板厚 鐵素體+珠光體 晶粒度8.5級(jí)

從圖2可以看出，鋼板1/4處金相組織主要為鐵素體+珠光體組織，未發(fā)現(xiàn)其他異常組織，晶粒度為8.5級(jí)。

5　結(jié)論

生產(chǎn)實(shí)踐表明，安鋼研制生產(chǎn)的A516M GR65化學(xué)成分、工藝路徑設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)制定合理可行，綜合性能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，實(shí)物質(zhì)量穩(wěn)定。產(chǎn)品其它指標(biāo)也能夠達(dá)到用戶(hù)使用標(biāo)準(zhǔn)，幫助用戶(hù)開(kāi)拓海外市場(chǎng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了安鋼產(chǎn)品多元化戰(zhàn)略和開(kāi)發(fā)新用戶(hù)的目的。

[1]劉勇,吳紅廣.高層建筑用鋼Q420GJCZ25的生產(chǎn)實(shí)踐[J].河南冶金,2015,23(2):32-34,52.

[2]王有銘,李曼云,韋光.鋼材的控制軋制及控制冷卻[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1995:38-39.

PRODUCTION AND PRACTICE OF AMERICAN STANDARD LOW TEMPERATURE PRESSURE VESSEL STEEL A516M GR65

Xu BoLi NaWang LiqunSong LiweiChen Yinze

(Anyang lron and Steel Stock Co., Ltd)

This paper introduces the manufacture process of American standard low temperature pressure vessel steel A516M GR65 produced by Anyang lron and Steel Stock Co., Ltd. By adopting clean steel technology, designing reasonable composition system, smelting, continuous casting and rolling process and so on, A516M GR65 steel plates can meet the standards and user requirements. Practice shows that the steel of the test items are in line with the requirements of relevant standards; use results of the users show that A516M GR65 produced by Anyang lron and Steel Stock Co.,Ltd can meet the requirements of the overseas market.

American standard low temperature pressure vessel steelA516M GR65production and practice

聯(lián)系人：徐博，助理工程師，河南，安陽(yáng)(455004)，安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心；2016—3—31