CN103045970A - 一种特厚临氢15CrMoR钢板及其生产方法 - Google Patents
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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
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:
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
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 (3)
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。
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