一種臨氫設(shè)備用鋼板的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉及軋制技術(shù)，具體涉及到一種臨氫設(shè)備用鋼板的生產(chǎn)方法。 技術(shù)背景
[0002] 臨氫鋼主要用于制造在高溫(溫度> 250°C)、高壓(氫分壓> 1. 4MPa)、臨氫環(huán)境 下使用的壓力容器設(shè)備，廣泛用于石油化工、煤化工、電力等相關(guān)行業(yè)。其中絕大部分用于 制造煉油及化工行業(yè)中的加氫裝置，還有小部分用于臨氫環(huán)境下的分離、換熱設(shè)備及壓力 輸送管線設(shè)備制造等。
[0003] 目前中國使用的臨氫12Cr2MolR鋼板除需滿足GB713-2014的要求外，還需保證鋼 板經(jīng)模擬焊后熱處理后的力學(xué)性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，且對-30°C低溫沖擊性能、夾雜物、有害 元素、氣體含量等提出更高的要求。
[0004] 控制乳制（Controlledrolling)是在乳制過程中通過對金屬加熱制度、變形制 度和溫度制度的合理控制，使熱塑性變形與固態(tài)相變結(jié)合，以獲得細(xì)小的晶粒組織，使鋼材 具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能的軋制新工藝。它能改善鋼材組織晶粒，提高鋼板的強(qiáng)度和低溫 韌度，同時(shí)可以節(jié)約能源、簡化工藝，也可以充分發(fā)揮合金元素的作用。直接淬火是利用 CrMo鋼的軋后余熱把鋼材從形變奧氏體冷卻到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度以下并最終得到貝氏體的 熱處理工藝。由于控制軋制過程中合金元素的充分溶解增加了奧氏體的淬透性，有利于隨 后的直接淬火；另外控制軋制細(xì)化了奧氏體晶粒，增加了奧氏體變形帶，為后續(xù)相變提供 形核點(diǎn)，有望得到理想的組織形態(tài)，從而在回火后得到優(yōu)良的強(qiáng)度和韌度組合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在一種臨氫設(shè)備用鋼板的生產(chǎn)方法，采用控制軋制+直接淬火+回 火相結(jié)合的方法生產(chǎn)16~100mm保性能、保探傷的臨氫設(shè)備用鋼板12Cr2M〇lR鋼。鋼板經(jīng) 最大模擬焊后熱處理，其屈服強(qiáng)度富余量在70~90Mpa，抗拉強(qiáng)度富余量在35~60Mpa， -30 °C低溫沖擊性能穩(wěn)定、富裕量大。
[0006] 發(fā)明的技術(shù)方案： 一種臨氫設(shè)備用鋼板的生產(chǎn)方法，采用工藝路線為轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一VD真空精 煉一連鑄一板坯加熱一控制軋制一直接淬火一熱處理。鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比（wt. %) 如下：C=0. 10 ~0? 15,Si彡 0? 10,Mn=0. 30 ~0? 60,P彡 0? 010,S彡 0? 005,Alt=0. 020 ~ 0? 050,Cr=2. 0 ~2. 5,Mo=0. 95 ~1. 10,Ti=0. 01~0. 02,Sn彡 0? 010,P+Sn彡 0? 012 ;其余 為Fe和殘留元素。
[0007]包括如下工藝步驟： a. 轉(zhuǎn)爐冶煉：確保出鋼C彡0. 05%，P< 0. 006%，出鋼溫度彡1580°C;避免出鋼過程下 渣； b. LF精煉：確保白渣保持時(shí)間控制在20min以上；LF爐出站前進(jìn)行二次脫P(yáng)，控制 P^ 0. 004% ； C.VD真空精煉：在彡67Pa下的保真空時(shí)間彡23min;VD破空后進(jìn)行鈣處理； d. 連鑄：連鑄采用斷面為260_或300_，連鑄實(shí)行全程保護(hù)澆鑄，澆注溫度按液相線 溫度+ (45~55°C)控制； e. 板坯加熱：板坯下線后堆冷12~16小時(shí)溫送裝爐；板坯在步進(jìn)爐中進(jìn)行加熱，溫度 控制在 1100~1250°C; f. 控制軋制：采用CR方式軋制，開軋溫度1000~1150°C; -階段終軋溫度> 950°C， 保證后三道次壓下率在15%以上；二階段開軋溫度在880~910°C，精軋累計(jì)壓下率> 48%，終 軋溫度彡850°C; g. 直接淬火：入水溫度多850°C，返紅溫度< 200°C，冷速控制在3~8°C/s; h. 熱處理：采用回火工藝，回火溫度700~730°C，保溫時(shí)間3. 5~6min/mm。
[0008] 發(fā)明原理及化學(xué)元素用量控制機(jī)理： C:碳元素在合金鋼中，常與其它合金元素形成碳化物，在室溫或較低溫度下能起到強(qiáng) 化作用，但在高溫下，有些碳化物容易分解，對蠕變抗力和持久強(qiáng)度產(chǎn)生不良影響。特別是 在臨氫服役條件下，會(huì)加劇氫蝕的發(fā)生。
[0009]Si:對提高鋼的強(qiáng)度有幫助，但易促進(jìn)回火脆化，含量宜盡量低。
[0010]Mn:是固溶強(qiáng)化元素，對提高鋼板的強(qiáng)度和韌性均有利，但易促進(jìn)回火脆化，在保 證鋼強(qiáng)度的情況下含量宜低。
[0011] P:為抑制回火脆化敏感性和降低冷脆傾向，含量應(yīng)盡量低。
[0012] s:不利上平臺能量和韌性的提高，且有熱裂傾向，含量應(yīng)盡量低。
[0013]Sn:影響回火脆性的重要雜質(zhì)元素之一，應(yīng)嚴(yán)格控制，含量應(yīng)盡量低。
[0014] 本發(fā)明通過選用大斷面連鑄坯以保證壓縮比，成分上嚴(yán)格控制各有害元素的含 量，通過LF+VD工藝來保證鋼質(zhì)的潔凈度；采用控軋+直接淬火+回火處理使鋼的晶粒度達(dá) 到7. 5~9.0級。通過上述措施的有效實(shí)施，成功地生產(chǎn)出了 16_~100mm保探傷、保力學(xué) 性能的臨氫設(shè)備用12Cr2MolR鋼板。本發(fā)明通過從轉(zhuǎn)爐冶煉到鋼板熱處理的整個(gè)過程嚴(yán)格 按上述生產(chǎn)工藝執(zhí)行，獲得產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量各項(xiàng)性能優(yōu)良：鋼板經(jīng)最大模擬焊后熱處理，其 屈服強(qiáng)度富余量在70~90Mpa，抗拉強(qiáng)度富余量在35~60Mpa，-30°C低溫沖擊性能穩(wěn)定、 富裕量大。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0016] 實(shí)施例1~4,厚度為16mm~100mm保探傷、保力學(xué)性能臨氫設(shè)備用12Cr2M〇lR鋼 板，采用工藝路線為轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一VD真空精煉一連鑄一板坯加熱一控制軋制一 直接淬火一熱處理。鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比（wt%)如下：C=0. 10~0. 15,Si< 0. 10， Mn=0. 30 ~0. 60,P彡 0. 010,S彡 0. 005,Alt=0. 020 ~0. 050,Cr=2. 0 ~2. 5,Mo=0. 95 ~ 1. 10,Ti=0. 01~0. 02,Sn彡 0? 010,P+Sn彡 0? 012;其余為Fe和殘留元素。
[0017] 包括如下工藝步驟： a. 轉(zhuǎn)爐冶煉：確保出鋼C彡0. 05%，P< 0. 006%，出鋼溫度彡1580°C;避免出鋼過程下 渣； b. LF精煉：確保白渣保持時(shí)間控制在20min以上；LF爐出站前進(jìn)行二次脫P(yáng)，控制 P^ 0. 004% ； c. VD真空精煉：在彡67Pa下的保真空時(shí)間彡23min;VD破空后進(jìn)行鈣處理； d. 連鑄：連鑄采用斷面為260_或300_，連鑄實(shí)行全程保護(hù)澆鑄，澆注溫度按液相線 溫度+ (45~55°C)控制； e. 板坯加熱：板坯下線后堆冷12~16小時(shí)溫送裝爐；板坯在步進(jìn)爐中進(jìn)行加熱，溫度 控制在 1100~1250°C; f. 控制軋制：采用CR方式軋制，開軋溫度1000~1150°C; -階段終軋溫度> 950°C， 保證后三道次壓下率在15%以上；二階段開軋溫度在880~910°C，精軋累計(jì)壓下率> 48%，終 軋溫度彡850°C; g. 直接淬火：入水溫度多850°C，返紅溫度< 200°C，冷速控制在3~8°C/s; h. 熱處理：采用回火工藝，回火溫度700~730°C，保溫時(shí)間3. 5~6min/mm。
[0018] 根據(jù)上述方法試驗(yàn)的四個(gè)實(shí)施例12Cr2MolR成品鋼，化學(xué)組成如表1;力學(xué)性能檢 測結(jié)果如表2,表中T為鋼板厚度。
[0019] 表1實(shí)施例化學(xué)組成（wt. %)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種臨氫設(shè)備用鋼板的生產(chǎn)方法，采用工藝路線為轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一VD真空精 煉一連鑄一板坯加熱一控制軋制一直接淬火一熱處理，其特征在于：鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百 分比為C=O. 10~0? 15, Si彡0? 10, Mn=O. 30~0? 60, P彡0? 010, S彡0? 005, Alt=0.0 20~ 0? 050, Cr=2. 0~2. 5, Mo=O. 95~1. 10, Ti=0.0 1~0. 02, Sn彡0? 010, P+Sn彡0? 012,其余為 Fe和殘留元素； 包括如下工藝步驟： a. 轉(zhuǎn)爐冶煉：確保出鋼C彡0. 05%，P< 0. 006%，出鋼溫度彡1580°C，避免出鋼過程下 渣； b.LF精煉：確保白渣保持時(shí)間控制在20min以上，LF爐出站前進(jìn)行二次脫P(yáng)，控制P^0.00 4%； c.VD真空精煉：在彡67Pa下的保真空時(shí)間彡23min;VD破空后進(jìn)行鈣處理； d. 連鑄：連鑄采用斷面為260_或300_，連鑄實(shí)行全程保護(hù)澆鑄，澆注溫度按液相線 溫度+ (45~55°C)控制； e. 板坯加熱：板坯下線后堆冷12~16小時(shí)溫送裝爐，板坯在步進(jìn)爐中進(jìn)行加熱，溫度 控制在 1100~1250°C; f. 控制軋制：采用CR方式軋制，開軋溫度1000~1150°C，一階段終軋溫度> 950°C， 保證后三道次壓下率在15%以上，二階段開軋溫度在880~910°C，精軋累計(jì)壓下率> 48%，終 軋溫度彡850°C; g. 直接淬火：入水溫度多850°C，返紅溫度< 200°C，冷速控制在3~8°C/s; h. 熱處理：采用回火工藝，回火溫度700~730°C，保溫時(shí)間3. 5~6min/mm。
【專利摘要】一種臨氫設(shè)備用鋼板的生產(chǎn)方法，采用工藝路線為轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→VD真空精煉→連鑄→板坯加熱→控制軋制→直接淬火→熱處理，鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：C=0.10～0.15，Si≤0.10，Mn=0.30～0.60，P≤0.010，S≤0.005，Alt=0.020～0.050，Cr=2.0～2.5，Mo=0.95～1.10，Ti=0.01~0.02，Sn≤0.010，P+Sn≤0.012；其余為Fe和殘留元素。本發(fā)明生產(chǎn)16mm～100mm保探傷、保力學(xué)性能的臨氫設(shè)備用12Cr2Mo1R鋼板，獲得產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量各項(xiàng)性能優(yōu)良，鋼板經(jīng)最大模擬焊后熱處理，其屈服強(qiáng)度富余量在70～90Mpa，抗拉強(qiáng)度富余量在35～60Mpa，-30℃低溫沖擊性能穩(wěn)定、富裕量大。
【IPC分類】C22C33-04, C21D8-02, C22C38-28
【公開號】CN104762559
【申請?zhí)枴緾N201510227315
【發(fā)明人】徐琛, 楊建華, 張計(jì)謀, 吳進(jìn), 張勇偉, 楊文志, 陳本強(qiáng), 周易, 龍淵, 龍安輝, 譚小斌, 王超, 汪后明
【申請人】湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年5月7日