美標中低溫壓力容器用碳鋼A516M GR65的生產實踐

徐　博　李　娜　王立群　宋立偉　陳尹澤

(安陽鋼鐵股份有限公司)

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美標中低溫壓力容器用碳鋼A516M GR65的生產實踐

徐博李娜王立群宋立偉陳尹澤

(安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了安鋼生產美標中低溫壓力容器鋼A516M GR65鋼板的試制過程，通過采取潔凈鋼技術，設計合理的成分體系，冶煉、連鑄和軋制工藝措施，確保了開發的A516M GR65鋼板滿足標準及用戶要求。實踐表明，該鋼種的各項檢測項目均符合相關標準要求；用戶使用結果表明，安鋼生產的A516M GR65能夠滿足海外市場的要求。

美標中低溫壓力容器板A516M GR65生產實踐

0　前言

美國材料與試驗協會標準ASTM A516/A516M《中低溫壓力容器用碳鋼板》是國際上具有權威的壓力容器類標準，隨著近年來國內市場競爭壓力的增加，鋼鐵企業及下游用戶開拓海外市場也就成了必然選擇。在這樣的背景下，2015年安鋼按照市場需求開發生產了A516M GR65。

1　技術要求

1)A516M GR65力學性能和化學成分參照《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的標準規范》，熔煉化學成分要求見表1，力學性能見表2。

2)鋼板表面質量應無裂紋、氣泡、折疊、夾雜等缺陷，表面光滑。

3)交貨狀態為熱軋。

表1　熔煉化學成分要求

注：在規定的最大含碳量以下每降低0.01%，規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　力學性能

2　化學成分設計

依據標準要求，在滿足強度達到標準要求的同時，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，因此需強化轉爐脫磷效果及防止出鋼過程中回磷，保證出鋼P含量小于0.015%。并在LF精煉工序進行深度脫硫，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度元素，同樣也是偏析的主要元素，為減輕中心偏析對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：為了彌補降低碳和Mn含量所帶來的強度降低，采用鈮微合金化方式來提高強度。

4)綜上所述，該鋼種采用“Mn+少量Nb的中碳，低P、S”的成分體系設計。化學成分設計見表3。

表3　化學成分設計 　 /%

3　生產過程

3.1工藝流程

轉爐—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—標識—探傷—入庫。

3.2轉爐冶煉

冶煉時使用鐵水及廢鋼，脫磷主要在轉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[P]≤0.015%，出鋼采用滑板擋渣來控制下渣量；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、調整鋼液成分及溫度。為完成脫氧及脫硫目的，LF精煉應快速造白渣，并保證白渣保持時間，將硫脫至0.010%以下，保證成品硫含量。同時對鋼液的化學成分進行微調，以滿足表3要求。待化學成分和溫度合適厚，精煉結束必須留有弱攪拌時間，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

采用全程保護澆注，主要采用大包長水口、浸入式水口、中包覆蓋件及惰性氣體密封等措施。降低鋼水過熱度及穩定拉速，要求過熱度10 ℃～25 ℃，工作拉速穩定，嚴格控制連鑄非穩態澆注時間，塞棒位置單包波動值穩定在0～±2 mm之內，控制結晶器頁面波動在±3 mm以內。采用動態輕壓下技術，減少鑄坯中心偏析，二次冷卻采用專用弱冷模式，動態配水，保證鑄坯內部質量[1]。

3.5板坯堆冷

為保證產品探傷性能，對鋼中氣體及板坯內部質量要求嚴格。采取坯料堆冷可有效緩解氫致裂紋的產生，堆垛高度高于1.5 m，堆垛時間不小于48 h。

3.6加熱及軋制

為保證材料組織和力學性能，嚴格制定了加熱及軋制工藝，加熱采用步進梁式加熱爐加熱，確保加熱溫度均勻；為保證未再結晶區的軋制效果，軋制采用再結晶及未再結晶區兩階段軋制，降低第二階段開軋溫度，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，奧氏體晶粒被拉長，將阻礙鐵素體晶粒的長大，隨著變形量的加大，變形帶的數量也增加，鐵素體形核增加，相變后鐵素體的晶粒更加細小，未再結晶區軋制導致鋼的強度提高和韌性改善[2]。其主要供應參數控制范圍見表4。

表4　加熱及軋制參數

4　產品實物質量控制分析

4.1化學成分

安鋼生產的A516M GR65熔煉化學成分符合表3的要求。

4.2力學性能

安鋼生產的A516M GR65產品，共20批次力學性能及冷彎檢驗，結果見表5。

表5　產品力學性能及冷彎檢驗結果

4.3低倍檢驗及探傷結果

取鑄坯全橫斷面的一半進行低倍檢驗，如圖1所示。

圖1　鑄坯低倍

從圖1可以看出，評級結果：中心偏析B1，中心疏松1，無裂紋及縮孔，鋼板內部質量較好。探傷檢驗結果符合探傷標準。

4.4金相組織

該產品金相組織檢驗如圖2所示。

圖2　1/4板厚 鐵素體+珠光體 晶粒度8.5級

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，未發現其他異常組織，晶粒度為8.5級。

5　結論

生產實踐表明，安鋼研制生產的A516M GR65化學成分、工藝路徑設計及工藝參數制定合理可行，綜合性能達到相關標準的技術要求，實物質量穩定。產品其它指標也能夠達到用戶使用標準，幫助用戶開拓海外市場的同時，實現了安鋼產品多元化戰略和開發新用戶的目的。

[1]劉勇,吳紅廣.高層建筑用鋼Q420GJCZ25的生產實踐[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

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