一种均质化485MPa级别抗拉伸应力SSCC性能钢板及其生产方法与流程

本发明涉及一种均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板及其生产方法，属于压力容器用钢技术领域。

背景技术：

抗拉强度485mpa级别钢板通常采用碳锰元素来提高强度，由于碳锰均为易偏析元素，因此钢板的均质性通常不高，尤其是当要求钢板具有抗拉伸应力sscc性能时，其生产难度极大。

一般认为，湿硫化氢环境中的开裂有氢鼓泡(hb)、氢致开裂(hic)、硫化物应力腐蚀开裂(sscc)和应力导向氢致开裂(sohic)等4中形式。

抗拉伸应力下sscc检验国家标准执行gb/t4157-2006《金属在硫化氢环境中抗特殊性能环境开裂实验室试验》中的方法a，其简介如下：在钢板厚度中心位置取出拉伸试样，拉伸试样的工作段长25.4mm、直径6.35mm，试样需保证与试验容器密封，并保持在一定的拉伸应力下，其大小通常为屈服强度的70％～90％之间，试验溶液a为含有5％(质量分数)氯化钠和0.5％(质量分数)冰乙酸，试验溶液以(100～200)ml/min的速度和每升溶液20min的时间进行硫化氢饱和。在试验期间，以低流速维持硫化氢在试验容器和出口捕集器间连续流动。这维持了硫化氢浓度和微正压，阻止了空气通过小缝隙进入试验容器。

试验后，清洗未断裂试样的工作段表面，检查开裂迹象。试验时间720h。如试验未满720h，试样完全断裂说明材料未通过测试；如试验720h后，试样未断裂，则在放大10倍下目测观察工作段裂纹，可使用金相、扫描显微镜或力学试验研究技术确定工作段裂纹是否由环境开裂造成，如果裂纹证明不是环境开裂造成，则试样通过试验。

目前生产抗拉伸应力sscc性能的485mpa级别钢板，对其均质化要求极高，普通的生产方式很难满足要求，因此急需一种更佳的生产方法，来生产均质化更高的具备抗拉伸应力sscc性能的高品质钢板。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板及其生产方法，解决了现有技术中抗拉强度达到485mpa级别的钢板均质性不高的问题。本发明所述钢板组织均匀致密，有良好的抗拉伸应力sscc性能且生产工序简单，易于推广。

本发明涉及一种均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板，其原料化学成分质量百分比(％)为：c0.12～0.24％、mn1.2～2.0％、si0.2～0.6％、p≤0.01％、s≤0.002％，其它为fe和不可避免杂质。

另一方面，本发明还涉及一种上述均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板的生产方法，其包括转炉冶炼—lf精炼—rh真空精炼—板坯连铸—轧制—冷却—热处理。

本发明详细说明

本发明提供了一种均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板，其原料化学成分质量百分比(％)为：c0.12～0.24％、mn1.2～2.0％、si0.2～0.6％、p≤0.01％、s≤0.002％，其它为fe和不可避免杂质。

以下是本发明所涉及的主要组分的作用及其限定说明：

碳：碳可以在钢中形成固溶体组织，提高钢的强度。但过高碳元素会降低钢的耐腐蚀性和均匀性，因此，本发明采用0.12～0.24％，在保证产品强度的前提下，同时不会形成严重的宏观偏析。

锰：本发明中利用锰推迟珠光体转变，提高钢的淬透性且降低贝氏体转变温度，使钢的组织亚结构细化。因此，本发明采用1.2～2.0％的mn含量，在保障产品抗拉强度的前提下，同时具有良好的成形性。

硅：硅有一定的强化作用但恶化耐蚀性，本发明将si含量限定在0.2～0.6％，用来促进铁素体基体中的纯净度。

磷：通过对氢致裂纹的大量分析后发现，氢致裂纹周边均会存在一定程度的磷偏析，过高的磷元素会降低基体的止裂性能，在氢致裂纹形成后，将会沿止裂性能低的含磷脆性相扩展，因此本发明中p的含量≤0.01％。

硫：通过对氢致裂纹的大量分析后发现，氢致裂纹内部100％存在mns夹杂物，且有证据表明，氢致裂纹起源于mns夹杂物，因此对于该类产品，硫含量为第一控制元素，因此本发明中s含量≤0.002％。

本发明所述均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板的内部显微组织为回火马氏体+少量贝氏体组织。

进一步地，所述钢板的内部显微组织由回火马氏体和贝氏体组成。该比例的组织类型可保证所述钢板的屈服强度为345mpa～380mpa，抗拉强度为485mpa～550mpa，且均匀性较高。

本发明还提供一种上述均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板的生产方法，其包括转炉冶炼—lf精炼—rh真空精炼—板坯连铸—轧制—冷却—热处理。

根据本发明所述均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板的生产方法，所述lf精炼过程使用深脱硫工艺，lf结束时，钢中硫含量≤0.002％。

根据本发明所述均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板的生产方法，所述rh真空精炼保证深真空时间≥15min，rh结束时，钢中氢含量≤1.5ppm。

根据本发明所述均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板的生产方法，所述连铸板坯尺寸厚度为200～400mm，宽度为1400mm～2400mm，铸坯拉速为0.6m/min～1.4m/min。

根据本发明所述均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板的生产方法，所述钢种采用二阶段控制轧制，轧后进行控制冷却，其特征如下：

铸坯粗轧开轧温度1100℃～1300℃，精轧开轧温度为800℃～900℃，轧后冷却开冷温度为700℃～800℃，终冷温度为500℃～600℃，冷却速率为20℃/s～40℃/s。

根据本发明所述均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板的生产方法，轧制后钢板厚度为10mm～60mm。

根据本发明所述均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板的生产方法，所述热处理采用热处理为淬火+高温回火，淬火热处理后水冷至室温，回火热处理消除内应力，从而获得均匀的回火马氏体+少量贝氏体组织。

进一步地，所述淬火热处理温度为850℃～950℃；保温时间为2～3倍的钢板厚度，单位为min；终冷温度≤100℃。

进一步地，回火热处理温度为600℃～700℃；保温时间为2～4倍的钢板厚度，单位为min；之后空冷至室温。

本发明提供的均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板及其生产方法，通过对化学成分的控制及轧制、冷却和热处理工艺参数的控制，使得生产出来的钢板的内部显微组织为回火马氏体+少量贝氏体组织，所述钢板屈服强度为345mpa～380mpa，抗拉强度为485mpa～550mpa，其组织均匀致密，可以阻止氢原子在组织间的扩散，同时具有良好的止裂性能，有效提高了钢板的抗拉伸应力sscc性能。此外，使用本发明提供的生产方法，工艺简单易行，值得向全行业推广。

附图说明

图1为本发明所述均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板厚度中心位置显微组织。

图2为本发明所述均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板厚度1/4位置显微组织。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

实施例1

一种均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板及其生产方法，钢板的化学成分为：c0.16％、mn1.43％、si0.3％、p0.006％、s0.0007％，其它为fe和不可避免杂质。该钢种的冶炼工艺使用转炉冶炼—lf精炼—rh真空精炼—板坯连铸—轧制—冷却—热处理。

lf精炼过程使用深脱硫工艺，lf结束时刻钢中硫含量为0.0007％；rh真空精炼深真空时间为16min，rh结束时刻钢中氢含量为1.2ppm；连铸板坯尺寸厚度300mm，宽度2000mm，铸坯拉速0.9m/min。

该钢种采用二阶段控制轧制，轧后进行控制冷却，铸坯粗轧开轧温度1180℃，精轧开轧温度840℃，轧后冷却开冷温度741℃，终冷温度551℃，冷却速率27.9℃/s；钢板厚度48mm。

采用淬火+高温回火的热处理方式，淬火热处理温度880℃，保温时间为2.4倍钢板厚度，约为115min，出炉后淬火，终冷温度25℃。高温回火热处理温度670℃，保温时间为3.4倍的钢板厚度，约为163min，之后空冷至室温。

获得的钢板的组织为回火马氏体+少量贝氏体组织，钢板的屈服强度366mpa，抗拉强度529mpa，钢板的微观组织如图1和图2所示。

在钢板厚度中心取抗sscc试样，试验方法为国家标准gb/t4157-2006，《金属在硫化氢环境中抗特殊性能环境开裂实验室试验》中的方法a，夹持应力为247mpa，试验时间720小时，试验结束，试样未断裂，微观检验，试样表面无明显裂纹，试样通过试验。

实施例2

一种均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板及其生产方法，钢板的化学成分为：c0.16％、mn1.43％、si0.3％、p0.006％、s0.0007％，其它为fe和不可避免杂质。该钢种的冶炼工艺使用转炉冶炼—lf精炼—rh真空精炼—板坯连铸—轧制—冷却—热处理。

lf精炼过程使用深脱硫工艺，lf结束时刻钢中硫含量为0.0007％；rh真空精炼深真空时间为16min，rh结束时刻钢中氢含量为1.2ppm；连铸板坯尺寸厚度300mm，宽度2000mm，铸坯拉速0.9m/min。

该钢种采用二阶段控制轧制，轧后进行控制冷却，铸坯粗轧开轧温度1183℃，精轧开轧温度850℃，轧后冷却开冷温度755℃，终冷温度525℃，冷却速率25.1℃/s；钢板厚度48mm。

采用淬火+高温回火的热处理方式，淬火热处理温度880℃，保温时间为2.4倍钢板厚度，约为115min，出炉后淬火，终冷温度25℃。高温回火热处理温度650℃，保温时间为3.4倍的钢板厚度，约为163min，之后空冷至室温。

获得的钢板的组织为回火马氏体+少量贝氏体组织，钢板的屈服强度357mpa，抗拉强度507mpa。

在钢板厚度中心取抗sscc试样，试验方法为国家标准gb/t4157-2006，《金属在硫化氢环境中抗特殊性能环境开裂实验室试验》中的方法a，夹持应力为247mpa，试验时间720小时，试验结束，试样未断裂，微观检验，试样表面无明显裂纹，试样通过试验。

实施例3

一种均质化485mpa级别抗拉伸应力sscc性能钢板及其生产方法，钢板的化学成分为：c0.18％、mn1.23％、si0.37％、p0.007％、s0.0015％，其它为fe和不可避免杂质。该钢种的冶炼工艺使用转炉冶炼—lf精炼—rh真空精炼—板坯连铸—轧制—冷却—热处理。

lf精炼过程使用深脱硫工艺，lf结束时刻钢中硫含量为0.0014％；rh真空精炼深真空时间为15min，rh结束时刻钢中氢含量为1ppm；连铸板坯尺寸厚度300mm，宽度2000mm，铸坯拉速0.9m/min。

该钢种采用二阶段控制轧制，轧后进行控制冷却，铸坯粗轧开轧温度1188℃，精轧开轧温度837℃，轧后冷却开冷温度741℃，终冷温度555℃，冷却速率21.4℃/s；钢板厚度36mm。

采用淬火+高温回火的热处理方式，淬火热处理温度880℃，保温时间为2.4倍钢板厚度，约为86min，出炉后淬火，终冷温度25℃。高温回火热处理温度650℃，保温时间为3.4倍的钢板厚度，约为122min，之后空冷至室温。

获得的钢板的组织为回火马氏体+少量贝氏体组织，钢板的屈服强度385mpa，抗拉强度532mpa。

在钢板厚度中心取抗sscc试样，试验方法为国家标准gb/t4157-2006，《金属在硫化氢环境中抗特殊性能环境开裂实验室试验》中的方法a，夹持应力为247mpa，试验时间720小时，试验结束，试样未断裂，微观检验，试样表面无明显裂纹，试样通过试验。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。