CN103045970A

CN103045970A - 一种特厚临氢15CrMoR钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN103045970A
Application number: CN2012105864881A
Authority: CN
Inventors: 朱书成; 许少普; 庞百鸣; 刘庆波; 崔冠军; 袁少威; 郭艳芳; 雷文慧; 朱先兴
Original assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Current assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Priority date: 2012-12-30
Filing date: 2012-12-30
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明公开了一种特厚临氢15CrMoR钢板及其生产方法，所述钢板由以下元素组成：C 0.12-0.17%、Si≤0.20%、Mn0.40-0.70%、P≤0.008%、S≤0.003、Ni0.14-0.18%、Cr0.80-1.20%，Cu≤0.10%、Mo0.45-0.60、Al0.025-0.050%，As≤0.016%、Sn≤0.008%、Sb≤0.003%其余为Fe和不可避免的杂质。该生产方法包括：转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、加热、轧制、控冷、缓冷、热处理等工艺步骤；本发明通过Cr-Mo为基本的合金元素对钢板化学成分设计，通过转炉炼钢－LF炉精炼－VD炉真空脱气－轧板－探伤－正火－回火－钢板精整－性能检验工艺路线，通过控轧控冷、正火+回火热处理使钢的晶粒度达到8.0以上，组织为回火索氏体，通过上述等措施的有效实施，成功地生产出了120mm～150mm临氢用钢板抗氢蚀能力优良，具有较高的强度和良好的韧性，焊接性能良好。

Description

一种特厚临氢15CrMoR钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种特厚钢板及其制造方法，特别涉及一种特厚临氢15CrMoR钢板及其生产方法。

背景技术

15CrMoR泛应用于石油、化工、电站、锅炉等行业，用于制作反应器、换热器、油气罐、液化汽罐、核能反应堆压力壳等设备及构件。

常规15CrMoR一般不要求临氢性能，且对P、Sn、As、Si、Sn等元素要求较低。此外，由于厚钢板的热处理的工艺难度较大，已商品化的15CrMoR抗氢钢板存在规格范围窄，最新国标规定厚度的极限为150mm,当前国内的生产技术装备和工艺技术水平，厚度超过120mm很难保证钢板性能，无法满足日益增长的厚板市场需求，主要依赖进口产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特厚临氢15CrMoR钢板及其生产方法，在不降低普通Cr－Mo抗氢钢板力学性能的基础上，使之既蜕变具有良好的抗氢蚀能力，又备良好的低温韧性和焊接性能钢板。

以上目的可通过以下技术方案实现：一种特厚临氢15CrMoR钢板，其特征在于以质量百分比计，钢板由以下元素组成：C 0.12-0.17%、Si≤0.20%、Mn0.40-0.70%、P≤0.008%、S≤0.003、Ni 0.14-0.18%、Cr0.80-1.20%，Cu≤0.10%、Mo0.45-0.60、Al0.025-0.050%，As≤0.016%、Sn≤0.008%、Sb≤0.003%其余为Fe和不可避免的杂质。

上述化学元素的作用分析如下：C：是钢中最基础的强化元素，提高强度，但C影响钢的焊接性能和影响韧性；Si：是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利；Mn：是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利；P：对焊接不利，且具有一定的冷脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低；S：易形成MnS类夹杂物，具有一定的热脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低；Ni:适量的加入可以有效提高钢板的低温冲击韧性和降低冷脆转变温度，增加钢的耐大气腐蚀性能；Al：在炼钢中用作脱氧定氮剂，可以起到细化晶粒强化作用；Cr：能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力；杂质元素As、Sn和Sb在工艺设备能力下应尽可能降低同，以获得较低的回火脆性。

所述特厚临氢15CrMoR钢板的厚度为120－150mm。

一种特厚临氢15CrMoR钢板的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

冶炼工艺：钢水先经转炉冶炼，送入LF精炼炉，大包温度≥1600℃，VD炉真空处理。

浇铸工艺：保真空破坏后浇铸温度按照1550～1555℃进行控制，

加热工艺：钢锭进行温送、温清、温装，焖钢1小时;为保证合金元素充分固溶，奥氏体晶粒细小，采用低速烧钢，均热坑的保温温度控制在1220℃～1300℃；

轧制工艺：采用CR方式轧制，开轧温度1000℃～1150℃；一阶段终轧温度在＞950℃，单道次压下量40mm～70mm，累计压下率≥70%，二阶段开轧温度在＜900℃，晾钢厚度为成品厚度+（60～80）mm，二阶段采取小压下轧制，精轧累计压下率＞45%，终轧温度≤820℃；

水冷工艺：经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度控制在660－700℃。

缓冷：在所述缓冷中，钢板入缓冷坑温度≥450℃；堆冷时间≥36小时；

热处理工艺：钢板进行修磨、探伤后，进行正火＋回火处理，正火温度920±10℃，加热时间2min/mm,冷却方式气雾冷却，回火温度为690±10℃，总加热时间2.2min/mm，回火后自然冷却。

本发明通过Cr-Mo为基本的合金元素对钢板化学成分设计，通过转炉炼钢－LF炉精炼－VD炉真空脱气－轧板－探伤－正火－回火－钢板精整－性能检验工艺路线，制定合适的内控成分，严格控制化学成分波动范围，确保钢板性能的稳定,采用LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，加强配料控制及冶炼操作，有效控制Sn、Sb、As、等有害元素含量，除低P、S含量提高钢的纯净度，减少回火脆化倾向，提高钢的高温耐蚀性能。采用控制升温，保证加热时间与温度，采用控制轧制等措施，保证钢板内部质量；严格控制轧制及热处理工艺，使钢板获得合理的组织结构及晶粒大小，保证钢板具有良好的综合性能。　　通过控轧控冷、正火+回火热处理使钢的晶粒度达到8.0以上，组织为回火索氏体，通过上述等措施的有效实施，成功地生产出了120mm～150mm临氢用钢板抗氢蚀能力优良，具有较高的强度和良好的韧性，焊接性能良好。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1是本发明工艺流程图。

图2是本发明热处理后的金相组织图（500X）

具体实施方式

本发明所述特厚临氢15CrMoR钢板，其特征在于以质量百分比计，钢板由以下元素组成：C 0.12-0.17%、Si≤0.20%、Mn0.40-0.70%、P≤0.008%、S≤0.003、Ni 0.14-0.18%、Cr0.80-1.20%，Cu≤0.10%、Mo0.45-0.60、Al0.025-0.050%，As≤0.016%、Sn≤0.008%、Sb≤0.003%其余为Fe和不可避免的杂质。

所述特厚临氢15CrMoR钢板的厚度为120－150mm。

本发明采取的生产方法包括：转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、加热、轧制、控冷、缓冷、热处理。

所述特厚临氢15CrMoR钢板的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

本发明大厚度临氢15CrMoR钢板各成分的实际含量，以质量百分比计，如表1所示，

　　　　　　　表1　大厚度临氢设备用钢各成分含量及回火脆化敏感性系数

Figure 2012105864881100002DEST_PATH_IMAGE001

与普通的15CrMoR钢相比，本发明钢板的焊接冷裂指数相对较低，表明钢板具有良好焊接性能，焊接时所需的热处理温度较低，具有较低的J系数和X系数，组织致密主，具有良好的耐蚀性能。

依据本发明所述技术方案生产大厚度15CrMoR钢板，对其中部分批次进行力学性能测试，其结果如表2所示。实验结果表明，本发明的大厚度临氢15CrMoR钢板具有很好的综合力学性能，强度高、韧性好，抗疲劳性能优异，完全能够满足临氢设备用钢的要求，适合大批量生产。

表2大厚度临设备用15CrMoR钢板的性能测试结果

Claims

1.一种特厚临氢15CrMoR钢板，其特征在于以质量百分比计，钢板由以下元素组成：C 0.12-0.17%、Si≤0.20%、Mn0.40-0.70%、P≤0.008%、S≤0.003、Ni 0.14-0.18%、Cr0.80-1.20%，Cu≤0.10%、Mo0.45-0.60、Al0.025-0.050%，As≤0.016%、Sn≤0.008%、Sb≤0.003%其余为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述特厚临氢15CrMoR钢板，其特征在于所述特厚临氢15CrMoR钢板的厚度为120－150mm。

3.一种如权利要求1所述所述特厚临氢15CrMoR钢板的生产方法，该生产方法包括：转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、加热、轧制、控冷、缓冷、热处理；其特征在于在冶炼工艺中，钢水先经转炉冶炼，送入LF精炼炉，大包温度≥1600℃，VD炉真空处理；在浇铸工艺：保真空破坏后浇铸温度按照1550～1555℃进行控制；在加热工艺中，钢锭进行温送、温清、温装，焖钢1小时；为保证合金元素充分固溶，奥氏体晶粒细小，采用低速烧钢，均热坑的保温温度控制在1220℃～1300℃；在轧制工艺中，采用CR方式轧制，开轧温度1000℃～1150℃；一阶段终轧温度在＞950℃，单道次压下量40mm～70mm，累计压下率≥70%，二阶段开轧温度在＜900℃，晾钢厚度为成品厚度+（60～80）mm，二阶段采取小压下轧制，精轧累计压下率＞45%，终轧温度≤820℃；在水冷工艺中，经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度控制在660－700℃；在缓冷工艺中，钢板入缓冷坑温度≥450℃；堆冷时间≥36小时；在热处理工艺中，钢板进行修磨、探伤后，进行正火＋回火处理，正火温度920±10℃，加热时间2min/mm,冷却方式气雾冷却，回火温度为690±10℃，总加热时间2.2min/mm，回火后自然冷却。