本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鍋爐容器用q345r鋼板及其正火熱處理方法。
背景技術(shù)：
目前q245r、q345r、q370r、18mnmonbr、13mnnimor、15crmor等系列壓力容器用鋼板，被廣泛用于制造中高溫工業(yè)鍋爐和電站鍋爐的鍋爐容器、壓力容器、精密部件制造等。特別是q345r鋼板，作為低溫及高溫壓力容器用低合金結(jié)構(gòu)鋼，由于該類鋼板具有高純凈度、高韌性、高內(nèi)在質(zhì)量、高技術(shù)要求的特點(diǎn)，被大量應(yīng)用在各類鍋爐容器的生產(chǎn)制造中。
近年來(lái)，各種用于制造鍋爐設(shè)備的中高溫壓力容器用鋼得到迅猛發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)此類容器鋼板的需求量與日俱增，寬厚板用戶對(duì)寬厚鋼板使用條件提出越來(lái)越嚴(yán)苛的要求，比如，對(duì)q345r鋼板提出板厚1/2處-30℃沖擊韌性，同時(shí)規(guī)定鋼板交貨態(tài)、最小模焊態(tài)、最大模焊態(tài)三套性能均滿足技術(shù)條件要求；對(duì)鋼板交貨態(tài)維氏硬度進(jìn)行了不大于200hv的規(guī)定；并且部分鋼板更要滿足模擬封頭熱成型以及模擬筒體熱成型的性能。這在以前都是沒(méi)有要求過(guò)的或是要求沒(méi)有這么嚴(yán)格，這些要求直接給此類鋼板組織生產(chǎn)帶來(lái)很大難度。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)該種壓力容器用鋼板的綜合力學(xué)性能不佳，使用效果不理想，不能滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。常規(guī)的q345r鋼板熱處理制度由簡(jiǎn)單的正火空冷完成，性能不合（尤其同批多套力學(xué)性能不能同時(shí)滿足）現(xiàn)象較多。為了滿足q345r鋼板更加復(fù)雜性能的要求，設(shè)計(jì)和研制更加有效及合理的正火熱處理工藝顯得尤為緊張和必要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目是提供一種鍋爐容器用q345r鋼板；本發(fā)明還提供一種鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種鍋爐容器用q345r鋼板，所述鋼板主要化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.17～0.20%，si：0.25～0.55%，mn：1.45～1.60%，p≤0.015%，s≤0.005%，alt：0.025～0.050%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明所述鋼板化學(xué)成分組成還包括以下元素中的一種或幾種：nb：0.010～0.040%，v：0.020～0.050%，cr：0.10～0.20%。
本發(fā)明所述鋼板厚度為8-250mm。
本發(fā)明所述鋼板的內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體。
本發(fā)明所述鋼板力學(xué)性能在不同交貨狀態(tài)下的屈服強(qiáng)度均≥380mpa，抗拉強(qiáng)度在500～600mpa，延伸率≥25%，-40～20℃不同沖擊溫度下的夏比沖擊功均≥100j。
本發(fā)明還提供一種鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法，所述方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝。
本發(fā)明所述加熱保溫工藝，在熱處理爐內(nèi)進(jìn)行，保溫溫度為880～920℃，總加熱時(shí)間≥2.5min/mm×h，h為鋼板厚度，單位為mm。
本發(fā)明所述加速冷卻工藝，當(dāng)h≤25mm時(shí)，出爐空冷；當(dāng)25mm＜h≤40mm時(shí)，出爐適度水冷，水冷返紅溫度≥680℃；當(dāng)40mm＜h≤70mm時(shí)，nac出水表面溫度≥550℃，返紅溫度650～700℃；當(dāng)70mm＜h≤120mm時(shí)，nac出水表面溫度≥500℃，返紅溫度620～680℃；當(dāng)h＞120mm時(shí)，出水表面溫度≥500℃，返紅溫度630～750℃；h為鋼板厚度，單位為mm。
本發(fā)明所述加熱保溫工藝，在加熱保溫過(guò)程中，當(dāng)h＞120mm時(shí)，鋼板正火在車底爐或外機(jī)爐進(jìn)行，總保溫時(shí)間為1.8～2.2min/mm×h，h為鋼板厚度，單位為mm。
本發(fā)明所述加速冷卻工藝，在加速冷卻過(guò)程中，當(dāng)h＞120mm時(shí)，鋼板出爐入水冷卻時(shí)間≤5min，h為鋼板厚度，單位為mm。
本發(fā)明依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb713-2014中制定的q345r鋼板標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，優(yōu)化了鋼板中各元素組分及配比，保證了鋼板不同狀態(tài)下的各項(xiàng)力學(xué)性能高標(biāo)準(zhǔn)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。并且本發(fā)明對(duì)鋼板的正火熱處理工藝進(jìn)行了改進(jìn)，優(yōu)化了正火加熱保溫和加速冷卻過(guò)程，使得經(jīng)本發(fā)明熱處理后鋼板的力學(xué)性能得到了進(jìn)一步的提高，而且還滿足模擬焊后狀態(tài)、模擬熱成型狀態(tài)的力學(xué)性能要求。
本發(fā)明突出特點(diǎn)在于：基于鋼板不同的厚度以及不同狀態(tài)性能的要求，在所設(shè)計(jì)的化學(xué)成分基礎(chǔ)上，正火后采用不同的冷卻工藝，保證珠光體形核率，抑制鐵素體長(zhǎng)大，進(jìn)而細(xì)化組織提高鋼板屈服強(qiáng)度、沖擊韌性等性能，有效避免了由于加速冷卻工藝不當(dāng)，出現(xiàn)異常組織，殘余應(yīng)力增加，力學(xué)性能變差等問(wèn)題。解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的不能滿足不同狀態(tài)的力學(xué)性能要求、產(chǎn)能較低、反復(fù)挽救等問(wèn)題。
采用上述技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明化學(xué)成分以碳、錳為基礎(chǔ)，降低合金使用量，節(jié)約成本。2、本發(fā)明針對(duì)不同板厚及性能要求，正火工藝靈活，有效保證鋼板加熱及冷速效果，使鋼板表面與心部組織更加均勻，減少殘余應(yīng)力，降低開裂的危險(xiǎn)性。3、本發(fā)明生產(chǎn)產(chǎn)品滿足交貨態(tài)、模擬焊后狀態(tài)、模擬熱成型狀態(tài)的力學(xué)性能要求，各項(xiàng)力學(xué)性能有相當(dāng)大的富裕量，可廣泛用于各類鍋爐的制造。4、本發(fā)明通過(guò)適合的成分設(shè)計(jì)、合理的加熱保溫和加速冷卻的熱處理工藝，得到內(nèi)部組織為均勻細(xì)小的鐵素體+珠光體+貝氏體，且鋼板組織均勻、細(xì)小、非金屬夾雜極微，保證了鋼板具有良好的綜合力學(xué)性能，滿足了復(fù)雜的市場(chǎng)需求。5、本發(fā)明生產(chǎn)鋼板力學(xué)性能在不同交貨狀態(tài)下的屈服強(qiáng)度≥380mpa，抗拉強(qiáng)度在500～600mpa，延伸率≥25%，-40～20℃不同沖擊溫度下的夏比沖擊功均≥100j。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為8mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.17%，si：0.45%，mn：1.45%，p：0.012%，s：0.005%，alt：0.025%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為880℃，總加熱時(shí)間為20min。
（2）加速冷卻工藝：采用出爐空冷。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例2
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為30mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.20%，si：0.30%，mn：1.50%，p：0.009%，s：0.003%，alt：0.030%，nb：0.015%，v：0.025%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為890℃，總加熱時(shí)間為75min。
（2）加速冷卻工藝：出爐適度水冷至返紅溫度680℃。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例3
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為60mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.18%，si：0.55%，mn：1.60%，p：0.011%，s：0.004%，alt：0.045%，nb：0.035%，v：0.040%，cr：0.12%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為900℃，總加熱時(shí)間為160min。
（2）加速冷卻工藝：出爐水冷，nac出水表面溫度570℃，鋼板返紅溫度650℃。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例4
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為100mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.18%，si：0.35%，mn：1.55%，p：0.010%，s：0.002%，alt：0.038%，nb：0.035%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為910℃，總加熱時(shí)間為265min。
（2）加速冷卻工藝：出爐水冷，nac出水表面溫度540℃，鋼板返紅溫度620℃。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例5
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為160mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.17%，si：0.50%，mn：1.52%，p：0.010%，s：0.004%，alt：0.030%，nb：0.030%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為920℃，總加熱時(shí)間為400min。
（2）加速冷卻工藝：出爐水冷，總保溫時(shí)間為288min，出爐入水冷卻時(shí)間4min，出水表面溫度500℃，返紅溫度630℃。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例6
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為250mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.18%，si：0.47%，mn：1.60%，p：0.012%，s：0.003%，alt：0.030%，nb：0.027%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為920℃，總加熱時(shí)間為630min。
（2）加速冷卻工藝：出爐水冷，總保溫時(shí)間為550min，出爐入水冷卻時(shí)間5min，出水表面溫度550℃，返紅溫度750℃。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例7
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為25mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.17%，si：0.45%，mn：1.45%，p：0.012%，s：0.005%，alt：0.025%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為900℃，總加熱時(shí)間為75min。
（2）加速冷卻工藝：采用出爐空冷。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例8
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為40mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.20%，si：0.30%，mn：1.50%，p：0.009%，s：0.003%，alt：0.030%，nb：0.015%，v：0.025%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為910℃，總加熱時(shí)間為100min。
（2）加速冷卻工藝：出爐適度水冷至返紅溫度690℃。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例9
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為70mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.19%，si：0.25%，mn：1.50%，p：0.015%，s：0.002%，alt：0.050%，nb：0.010%，v：0.020%，cr：0.10%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為905℃，總加熱時(shí)間為210min。
（2）加速冷卻工藝：出爐水冷，nac出水表面溫度550℃，鋼板返紅溫度700℃。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例10
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為120mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.20%，si：0.35%，mn：1.51%，p：0.012%，s：0.004%，alt：0.035%，nb：0.040%，v：0.050%，cr：0.20%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為895℃，總加熱時(shí)間為300min。
（2）加速冷卻工藝：出爐水冷，nac出水表面溫度500℃，鋼板返紅溫度680℃。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例11
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為50mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.18%，si：0.55%，mn：1.60%，p：0.011%，s：0.004%，alt：0.045%，nb：0.035%，v：0.040%，cr：0.12%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為900℃，總加熱時(shí)間為160min。
（2）加速冷卻工藝：出爐水冷，nac出水表面溫度560℃，鋼板返紅溫度675℃。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例12
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為90mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.18%，si：0.35%，mn：1.55%，p：0.010%，s：0.002%，alt：0.038%，nb：0.035%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為910℃，總加熱時(shí)間為270min。
（2）加速冷卻工藝：出爐水冷，nac出水表面溫度530℃，鋼板返紅溫度650℃。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例13
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板厚度為200mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.17%，si：0.50%，mn：1.52%，p：0.010%，s：0.004%，alt：0.030%，nb：0.030%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例鍋爐容器用q345r鋼板的正火熱處理方法包括加熱保溫和加速冷卻工藝，具體步驟如下：
（1）加熱保溫工藝：將鋼板輸送至已達(dá)設(shè)定爐溫的熱處理爐內(nèi)，加熱至保溫溫度后進(jìn)行保溫，保溫溫度為910℃，總加熱時(shí)間為500min。
（2）加速冷卻工藝：出爐水冷，總保溫時(shí)間為400min，出爐入水冷卻時(shí)間4.5min，出水表面溫度520℃，返紅溫度690℃。
鋼板內(nèi)部組織為鐵素體+珠光體+貝氏體，力學(xué)性能見(jiàn)表1。
實(shí)施例1-13中所得鍋爐容器用q345r鋼板的力學(xué)性能見(jiàn)表1。
表1實(shí)施例1-13鋼板的力學(xué)性能
從表1的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果可以看出，鍋爐容器用q345r鋼板的各項(xiàng)力學(xué)性能較好，完全滿足對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)要求，并且具有良好的強(qiáng)韌性配合，特別是同批鋼板的交貨態(tài)、模擬焊后狀態(tài)、模擬熱成型狀態(tài)的各項(xiàng)力學(xué)性能比標(biāo)準(zhǔn)要求有相當(dāng)大的富裕量。
以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。