CN102181806B

CN102181806B - 一种加氢设备用大厚度铬钼钢板及其生产方法

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Publication number: CN102181806B
Application number: CN 201110095308
Authority: CN
Inventors: 吴艳阳; 谢良法; 赵文忠; 龙杰; 袁锦程; 牛红星; 车金锋
Original assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd; Hebei Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd; Hebei Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: CN102181806A

Abstract

本发明公开了一种加氢设备用大厚度铬钼钢板，同时还公开了一种该钢板的生产方法。本发明钢板由以下重量百分含量的组分组成：C：0.12%-0.15%，Si：0.02%-0.07%，Mn：0.50-0.60%，P≤0.007%，S≤0.005%，Cr：2.35-2.50%，Mo：0.95-1.10%，Nb：0.012%-0.02%，Cu≤0.20%，Ni≤0.20%，Sb≤0.003%，Sn≤0.005%，As≤0.016%，O≤0.003%，N≤0.008%，H≤0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明钢板采用电渣重熔冶炼工艺，首先熔炼出单重最大达50吨的电渣锭，再通过加热轧制工艺和正火+加速冷却+回火的热处理工艺生产制备，生产的加氢设备用大厚度铬钼钢板的最大厚度可达到198mm，单块成品钢板最大单重达37.2吨。

Description

一种加氢设备用大厚度铬钼钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁技术领域，具体涉及一种加氢设备用大厚度铬钼钢板及其生产方法。

背景技术

近几年石化工业的发展主要围绕油品二次深加工和装置大型化展开，以加氢技术的应用为标志。加氢设备用钢板的使用条件苛刻，钢板长期处于高温、高压及临氢工况下，因此钢板材料除需要满足基本的常温力学性能外，还需满足高温下强度、抗回火脆化及氢腐蚀的要求。由于近年来我国石化工业的快速发展及装置大型化，导致加氢容器的壁厚也大幅度增加，因此对加氢设备用大厚度钢板的需求量急剧增加。

目前国内一般只能生产厚度在100mm以下的加氢设备用钢板，钢板厚度在向大厚度方向发展时往往会遇到各方面的性能降低的问题，如果在保持现有的成分配比和生产方法的基础上直接增加钢板的厚度，所得到的大厚度钢板就达不到国家标准GB713-2008制定的各项性能参数，因此目前的首要任务是优化加氢设备用钢板的成分配比及改进钢板的生产方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加氢设备用大厚度铬钼钢板，同时还在于提供一种加氢设备用大厚度铬钼钢板的生产方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种加氢设备用大厚度铬钼钢板，由以下重量百分含量的组分组成：C：0.12%-0.15%，Si：0.02%-0.07%，Mn：0.50-0.60%，P≤0.007%，S≤0.005%，Cr：2.35-2.50%，Mo：0.95-1.10%，Nb：0.012%-0.02%，Cu≤0.20%，Ni≤0.20%，Sb≤0.003%，Sn≤0.005%，As≤0.016%，O≤0.003%，N≤0.008%，H≤0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述钢板的厚度为175-198mm。

优选的，所述钢板由以下重量百分含量的组分组成：C：0.12%-0.13%，Si：0.05%-0.07%，Mn：0.50-0.55%，P≤0.007%，S≤0.005%，Cr：2.35-2.40%，Mo：0.95-1.00%，Nb：0.010%-0.013%，Cu≤0.20%，Ni≤0.15%，Sb≤0.003%，Sn≤0.005%，As≤0.016%，O≤0.003%，N≤0.008%，H≤0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述钢板的厚度为198mm。

一种加氢设备用大厚度铬钼钢板的生产方法，步骤如下：

（1）冶炼步骤：采用电渣重熔方式冶炼，先用电弧炉冶炼，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脱碳，然后送入LF精炼炉内进行精炼，精炼后进入连铸工序，制备出连铸坯，之后经切割制成自耗电极，采用电渣重熔方式制造电渣锭；步骤（1）通过增加自耗电极尺寸，采用980mm结晶器通过电渣重熔及定向凝固技术冶炼出单重达50吨、厚度达920mm的电渣锭，满足了生产厚钢板压缩比和单重的要求；

（2）加热轧制步骤：所述电渣锭放入均热炉内加热轧制，加热至1200～1260℃，保温12小时，采用二阶段控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，该阶段内，奥氏体变形和再结晶同时进行，第二阶段为奥氏体非再结晶阶段（950℃～A_r3），该阶段内，奥氏体晶粒被拉长，在伸长而未再结晶的奥氏体内形成高密度形变孪晶和形变带，同时微合金碳、氮化物因形变诱导析出，轧后进行堆垛冷却；

（3）热处理步骤：采用正火+加速冷却+回火的热处理工艺，正火温度为920～950℃，然后放入加速冷却介质中进行加速冷却，之后再经过回火，回火温度为700—750℃，保温时间为2.5—3.5min/mm，制得成品钢板。

步骤（2）中所述电渣锭在均热炉内加热时的加热速度为：温度低于700℃时，加热速度≤100℃/h，温度在700℃～950℃时，加热速度≤80℃/h，温度在950℃～1200℃时，加热速度≤150℃/h。

步骤（2）中所述第一阶段的道次压下率≥10％，累计压下率≥60％。

步骤（2）中所述第二阶段的累计压下率≥50％。

步骤（3）中所述加速冷却介质为水。

本发明的加氢设备用大厚度铬钼钢板通过增加铬钼钢中C元素含量，并添加Nb元素来保证大厚度钢板的力学性能，采用Cr、Mo、Nb合金元素复合强化，经过合理的热处理工艺，获得了良好的强韧性匹配，同时又不降低钢板的焊接性能。本发明中C≤0.15%，Si≤0.07%，Si主要以固溶强化形式提高钢板的强度，但不可含量过高，以免降低钢板的韧性；Mn含量选择在0.50-0.60%，Mn主要起固溶强化、降低相变温度和提高钢板强度的作用，Mn能显著提高钢板的淬透性，随Mn含量的增加，钢板的塑性和低温冲击韧性略有下降，强度显著提高；Cr含量2.35-2.50%，Mo含量0.95-1.10%，Cr、Mo均能增加奥氏体过冷能力，提高钢板的淬透性，促进贝氏体的形成；Ni、Mo含量低，既可满足钢板强韧性需求，又节约合金，降低成本；Nb≤0.02%，Nb对晶粒细化作用十分明显；P≤0.007%，S≤0.005%，是为了保证钢板钢质纯净，P含量偏高影响钢板的冲击韧性和抗脆化性能。本发明钢板中加入的贵金属含量相对较少，成本较低，具有市场竞争力。

本发明的加氢设备用大厚度铬钼钢板的生产方法采用电渣重熔方式冶炼，P、S等杂质有害元素含量低，钢质纯净；本发明钢板采用二阶段控轧工艺即II型控轧工艺，解决了轧机轧制压力不足而造成的晶粒粗大不均、冲击韧性减低问题；本发明钢板的轧制工艺简单，易于操作，适合于有淬火机、常化炉、外机炉、车底炉的普通钢铁厂生产。

本发明的生产方法实现了较低的碳当量和合金含量的化学成分设计，同时得到了具有更细小的组织结构和更佳的抗脆化性能的钢板，生产的钢板各项力学性能指标均符合技术条件要求，且生产成本显著降低。经检测本发明的钢板经模拟焊+焊后热处理后的力学性能达到下列要求：Rp0.2＞310MPa，Rm 515-690MPa，A≥19%，-30℃A_KV≥55J，J系数≤100，P+Sn≤0.012%，具有良好的抗氢腐蚀和抗脆化性能。

本发明的加氢设备用大厚度铬钼钢板的最大厚度可达到198mm，钢板最大单重达到37.2吨。本发明为了保证生产出合格的大厚度、大单重的铬钼钢板，成分上采用增加Nb元素、增大C、Cr、Mo等合金元素的方式保证性能要求。为了满足钢板厚度尺寸要求，采用增加自耗电极尺寸，并使用980mm结晶器采取电渣重熔的方式冶炼出单重达50吨、厚度达920mm的电渣锭。随后采用控制轧制、正火加速冷却、回火等热处理工艺保证钢板的力学性能。

本发明钢板满足了国内外压力容器制造行业对大厚度钢板的需求，可广泛用于热高压分离器、加氢反应器等石化设备上。本发明的加氢设备用大厚度铬钼钢板的冷弯性能好，材料制作时不开裂，回弹性好，减少了劳动强度，节约了工时和提高了材料的利用率；钢板板型良好，不平度达到≤5mm/m，可减少设备制作方的制作钢板矫平费用约50元/吨。

具体实施方式

实施例1

本实施例的加氢设备用大厚度铬钼钢板由以下重量百分含量的组分组成：C 0.13%、Si 0.06%、Mn 0.53%、P 0.005%、S 0.002 %、Mo 0.98%、Ni 0.12%、Cr 2.37%、Nb 0.013%、O 0.003%、N 0.007%、As0.005%、Sn0.002%、Sb0.001%、Cu 0.05%，余量为Fe及不可避免的夹杂。本实施例的加氢设备用大厚度铬钼钢板的J系数为41.3，P+Sn含量为0.007%，钢板的厚度为198mm。

本实施例的加氢设备用大厚度铬钼钢板的生产方法，具体步骤为：

（1）冶炼步骤：采用电渣重熔方式冶炼，先用100T超高功率电弧炉冶炼，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脱碳，当钢液温度达到1600℃时，出钢，然后送入LF精炼炉内进行精炼1小时，快速脱氧，根据脱S情况，微调Mn、Mo、Nb、Ni、Cr含量，精炼后进入抽真空程序，经30分钟抽真空后再进入连铸工序，制备出连铸坯，之后经切割制成自耗电极，采用电渣重熔方式冶炼43小时后生产出电渣锭；该步骤通过增加自耗电极尺寸，采用980mm结晶器通过电渣重熔及定向凝固技术冶炼出单重达50吨、厚度达920mm的电渣锭，满足了生产厚钢板压缩比和单重的要求；

（2）加热轧制步骤：所述电渣锭放入均热炉内加热轧制，加热至1200℃，保温12小时，在均热炉内加热时的加热速度为：温度低于700℃时，加热速度为100℃/h，温度在700℃～950℃时，加热速度为80℃/h，温度在950℃～1200℃时，加热速度为150℃/h，采用二阶段控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，该阶段内，奥氏体变形和再结晶同时进行，第一阶段的道次压下率为10％，累计压下率为60％，第二阶段为奥氏体非再结晶阶段（950℃～A_r3），第二阶段的累计压下率为50％，该阶段内，奥氏体晶粒被拉长，在伸长而未再结晶的奥氏体内形成高密度形变孪晶和形变带，同时微合金碳、氮化物因形变诱导析出，轧后进行堆垛冷却；

（3）热处理步骤：采用正火+加速冷却+回火的热处理工艺，正火温度为920℃，然后放入水中进行加速冷却，之后再经过回火，回火温度为750℃，保温时间为2.5min/mm，之后轧制成198mm厚的钢板。

实施例2

本实施例的加氢设备用大厚度铬钼钢板由以下重量百分含量的组分组成：C 0.12%、Si 0.05%、Mn 0.52%、P 0.007%、S 0.003%、Mo 1.00%、Ni 0.12%、Cr 2.35%、Nb 0.011%、O 0.002%、N 0.006%、As 0.008%、Sn 0.005%、Sb 0.001%、Cu 0.04%，余量为Fe及不可避免的夹杂，本实施例的加氢设备用大厚度铬钼钢板的J系数为68.4，P+Sn含量为0.012%，钢板的厚度为195mm。

（1）冶炼步骤：采用电渣重熔方式冶炼，先用100T超高功率电弧炉冶炼，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脱碳，当钢液温度达到1600℃时，出钢，然后送入LF精炼炉内进行精炼1小时，快速脱氧，根据脱S情况，微调Mn、Mo、Nb、Ni、Cr含量，精炼后进入抽真空程序，经30分钟抽真空后再进入连铸工序，制备出连铸坯，之后经切割制成自耗电极，采用电渣重熔方式冶炼45小时制造出电渣锭；该步骤通过增加自耗电极尺寸，采用980mm结晶器通过电渣重熔及定向凝固技术冶炼出单重达50吨、厚度达920mm的电渣锭，满足了生产厚钢板压缩比和单重的要求；

（2）加热轧制步骤：所述电渣锭放入均热炉内加热轧制，加热至1260℃，保温12小时，在均热炉内加热时的加热速度为：温度低于700℃时，加热速度为80℃/h，温度在700℃～950℃时，加热速度为65℃/h，温度在950℃～1200℃时，加热速度为120℃/h，温度高于1200℃时，不控制加热速度，采用二阶段控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，该阶段内，奥氏体变形和再结晶同时进行，第一阶段的道次压下率为12％，累计压下率为65％，第二阶段为奥氏体非再结晶阶段（950℃～A_r3），第二阶段的累计压下率为58％，该阶段内，奥氏体晶粒被拉长，在伸长而未再结晶的奥氏体内形成高密度形变孪晶和形变带，同时微合金碳、氮化物因形变诱导析出，轧后进行堆垛冷却；

（3）热处理步骤：采用正火+加速冷却+回火的热处理工艺，正火温度为950℃，然后放入水中进行加速冷却，之后再经过回火，回火温度为700℃，保温时间为3.5min/mm，之后轧制成195mm厚的钢板。

实施例1和实施例2的钢板经过模拟焊后，再经焊后热处理，热处理条件为690℃×32h，之后对钢板的力学性能进行测试，测试结果见表1所示。实施例1和实施例2钢板经正火+回火后做冷弯试验，D=３a,180o，冷弯试验结果均为完好。

表 1 实施例钢板经模拟焊+焊后热处理后的力学性能

Figure 2011100953085100002DEST_PATH_IMAGE002

由表1可以看出，本发明的加氢设备用大厚度铬钼钢板的力学性能远远高于标准要求值，而且本发明钢板的厚度在175-198mm之间，也远高于目前该种钢板最大厚度为100mm的厚度，满足了市场对加氢设备用大厚度铬钼钢板的需求。

Claims

1.一种加氢设备用大厚度铬钼钢板，其特征在于：由以下重量百分含量的组分组成：C：0.12%-0.15%，Si：0.02%-0.07%，Mn：0.50-0.60%，P≤0.007%，S≤0.005%，Cr：2.35-2.50%，Mo：0.95-1.10%，Nb：0.012%-0.02%，Cu≤0.20%，Ni≤0.20%，Sb≤0.003%，Sn≤0.005%，As≤0.016%，O≤0.003%，N≤0.008%，H≤0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的加氢设备用大厚度铬钼钢板，其特征在于：所述钢板的厚度为175-198mm。

3.根据权利要求1所述的加氢设备用大厚度铬钼钢板，其特征在于：所述钢板由以下重量百分含量的组分组成：C：0.12%-0.13%，Si：0.05%-0.07%，Mn：0.50-0.55%，P≤0.007%，S≤0.005%，Cr：2.35-2.40%，Mo：0.95-1.00%，Nb：0.010%-0.013%，Cu≤0.20%，Ni≤0.15%，Sb≤0.003%，Sn≤0.005%，As≤0.016%，O≤0.003%，N≤0.008%，H≤0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求3所述的加氢设备用大厚度铬钼钢板，其特征在于：所述钢板的厚度为198mm。

5.一种权利要求1或3所述的加氢设备用大厚度铬钼钢板的生产方法，其特征在于：步骤如下：

（1）冶炼步骤：采用电渣重熔方式冶炼，先用电弧炉冶炼，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脱碳，然后送入LF精炼炉内进行精炼，精炼后进入连铸工序，制备出连铸坯，之后经切割制成自耗电极，采用电渣重熔方式制造电渣锭；

（2）加热轧制步骤：所述电渣锭放入均热炉内加热轧制，加热至1200～1260℃，保温12小时，采用二阶段控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，轧后进行堆垛冷却；

6.根据权利要求5所述的加氢设备用大厚度铬钼钢板的生产方法，其特征在于：步骤（2）中所述电渣锭在均热炉内加热时的加热速度为：温度低于700℃时，加热速度≤100℃/h，温度在700℃～950℃时，加热速度≤80℃/h，温度在950℃～1200℃时，加热速度≤150℃/h。

7.根据权利要求5所述的加氢设备用大厚度铬钼钢板的生产方法，其特征在于：步骤（2）中所述第一阶段的道次压下率≥10％，累计压下率≥60％。

8.根据权利要求5所述的加氢设备用大厚度铬钼钢板的生产方法，其特征在于：步骤（2）中所述第二阶段的累计压下率≥50％。

9.根据权利要求5所述的加氢设备用大厚度铬钼钢板的生产方法，其特征在于：步骤（3）中所述加速冷却介质为水。