美标中低温压力容器用碳钢A516M GR65的生产实践

徐　博　李　娜　王立群　宋立伟　陈尹泽

(安阳钢铁股份有限公司)



美标中低温压力容器用碳钢A516M GR65的生产实践

徐博李娜王立群宋立伟陈尹泽

(安阳钢铁股份有限公司)

介绍了安钢生产美标中低温压力容器钢A516M GR65钢板的试制过程，通过采取洁净钢技术，设计合理的成分体系，冶炼、连铸和轧制工艺措施，确保了开发的A516M GR65钢板满足标准及用户要求。实践表明，该钢种的各项检测项目均符合相关标准要求；用户使用结果表明，安钢生产的A516M GR65能够满足海外市场的要求。

美标中低温压力容器板A516M GR65生产实践

0　前言

美国材料与试验协会标准ASTM A516/A516M《中低温压力容器用碳钢板》是国际上具有权威的压力容器类标准，随着近年来国内市场竞争压力的增加，钢铁企业及下游用户开拓海外市场也就成了必然选择。在这样的背景下，2015年安钢按照市场需求开发生产了A516M GR65。

1　技术要求

1)A516M GR65力学性能和化学成分参照《中低温压力容器用碳钢板》(ASTM A516 / A516M-10)中的GR65部分，冲击性能要求参照ASTM A20/A20M-06《压力容器用钢板一般要求》，探伤要求参照ASTM A435/A435M-09《钢板超声直射波检验的标准规范》，熔炼化学成分要求见表1，力学性能见表2。

2)钢板表面质量应无裂纹、气泡、折叠、夹杂等缺陷，表面光滑。

3)交货状态为热轧。

表1　熔炼化学成分要求

注：在规定的最大含碳量以下每降低0.01%，规定最大锰含量的上限可增加0.06%，熔炼分析最大允许到1.50%，成品分析最大允许到1.60%。

表2　力学性能

2　化学成分设计

依据标准要求，在满足强度达到标准要求的同时，需保证钢板的低温冲击性能。

1)降低P、S含量:P、S为钢中有害元素，对低温冲击性能影响较大，尽可能去除钢中P、S含量，因此需强化转炉脱磷效果及防止出钢过程中回磷，保证出钢P含量小于0.015%。并在LF精炼工序进行深度脱硫，将钢中硫含量脱到0.025%以下。

2)碳、锰元素控制：碳、锰元素为主要提高强度元素，同样也是偏析的主要元素，为减轻中心偏析对钢板性能和焊接性能的影响要求碳含量不得高于0.22%，锰含量不得高于1.50%。

3)铌微合金化控制：为了弥补降低碳和Mn含量所带来的强度降低，采用铌微合金化方式来提高强度。

4)综上所述，该钢种采用“Mn+少量Nb的中碳，低P、S”的成分体系设计。化学成分设计见表3。

表3　化学成分设计 　 /%

3　生产过程

3.1工艺流程

转炉—LF精炼—板坯连铸—铸坯堆冷—加热炉加热—控制轧制—矫直—表面检查—取样及定尺—标识—探伤—入库。

3.2转炉冶炼

冶炼时使用铁水及废钢，脱磷主要在转炉的氧化性气氛下完成，为保证成品磷含量，因此要求入炉铁水[P]≤0.130%，终点[P]≤0.015%，出钢采用滑板挡渣来控制下渣量；出完钢前将合金加入完毕，终脱氧采用铝铁合金，以保证脱氧效果。

3.3LF精炼

LF工序的主要目的是脱氧、脱硫、去除夹杂、调整钢液成分及温度。为完成脱氧及脱硫目的，LF精炼应快速造白渣，并保证白渣保持时间，将硫脱至0.010%以下，保证成品硫含量。同时对钢液的化学成分进行微调，以满足表3要求。待化学成分和温度合适厚，精炼结束必须留有弱搅拌时间，以促使夹杂物的充分上浮和排出，保证钢水的洁净度。

3.4板坯连铸

采用全程保护浇注，主要采用大包长水口、浸入式水口、中包覆盖件及惰性气体密封等措施。降低钢水过热度及稳定拉速，要求过热度10 ℃～25 ℃，工作拉速稳定，严格控制连铸非稳态浇注时间，塞棒位置单包波动值稳定在0～±2 mm之内，控制结晶器页面波动在±3 mm以内。采用动态轻压下技术，减少铸坯中心偏析，二次冷却采用专用弱冷模式，动态配水，保证铸坯内部质量[1]。

3.5板坯堆冷

为保证产品探伤性能，对钢中气体及板坯内部质量要求严格。采取坯料堆冷可有效缓解氢致裂纹的产生，堆垛高度高于1.5 m，堆垛时间不小于48 h。

3.6加热及轧制

为保证材料组织和力学性能，严格制定了加热及轧制工艺，加热采用步进梁式加热炉加热，确保加热温度均匀；为保证未再结晶区的轧制效果，轧制采用再结晶及未再结晶区两阶段轧制，降低第二阶段开轧温度，增大道次变形率和总压下率以及合适的终轧温度，使奥氏体晶粒压扁、拉长，奥氏体晶粒被拉长，将阻碍铁素体晶粒的长大，随着变形量的加大，变形带的数量也增加，铁素体形核增加，相变后铁素体的晶粒更加细小，未再结晶区轧制导致钢的强度提高和韧性改善[2]。其主要供应参数控制范围见表4。

表4　加热及轧制参数

4　产品实物质量控制分析

4.1化学成分

安钢生产的A516M GR65熔炼化学成分符合表3的要求。

4.2力学性能

安钢生产的A516M GR65产品，共20批次力学性能及冷弯检验，结果见表5。

表5　产品力学性能及冷弯检验结果

4.3低倍检验及探伤结果

取铸坯全横断面的一半进行低倍检验，如图1所示。

图1　铸坯低倍

从图1可以看出，评级结果：中心偏析B1，中心疏松1，无裂纹及缩孔，钢板内部质量较好。探伤检验结果符合探伤标准。

4.4金相组织

该产品金相组织检验如图2所示。

图2　1/4板厚 铁素体+珠光体 晶粒度8.5级

从图2可以看出，钢板1/4处金相组织主要为铁素体+珠光体组织，未发现其他异常组织，晶粒度为8.5级。

5　结论

生产实践表明，安钢研制生产的A516M GR65化学成分、工艺路径设计及工艺参数制定合理可行，综合性能达到相关标准的技术要求，实物质量稳定。产品其它指标也能够达到用户使用标准，帮助用户开拓海外市场的同时，实现了安钢产品多元化战略和开发新用户的目的。

[1]刘勇,吴红广.高层建筑用钢Q420GJCZ25的生产实践[J].河南冶金,2015,23(2):32-34,52.

[2]王有铭,李曼云,韦光.钢材的控制轧制及控制冷却[M].北京:冶金工业出版社,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

联系人：徐博，助理工程师，河南，安阳(455004)，安阳钢铁股份有限公司技术中心；2016—3—31