CN103468872A - 低压缩比特厚容器板生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低合金高强度压力容器用钢制造领域，具体是指一种低压缩比特厚容器板生产工艺，包括冶炼、连铸、加热、轧制和热处理，冶炼工序中要求控制夹杂物和P、S、O、N、H等有害元素；连铸工序中要求铸坯中心偏析不高于C类1.5，疏松不高于0.5；加热工序中要求加热温度1175-1215℃；轧制分粗轧和精轧两阶段，粗轧采用高温热轧，温度区间1150℃-1030℃，变形量44%，粗轧单道次压下量20-40mm，精轧采用未再结晶区控温轧制，温度区间930-860℃，变形量28.6%，精轧单道次压下量5-15mm，轧后堆垛缓冷至200℃以下；正火采用890℃，在炉时间1.5min/mm。本发明突破了传统上连铸坯轧制钢板需要3倍以上压缩比的限制，以普通连铸坯为原料可轧制更厚保探伤保性能钢板。

Description

低压缩比特厚容器板生产工艺

技术领域

本发明涉及低合金高强度压力容器用钢制造领域，具体是指一种低压缩比特厚容器板生产工艺。

背景技术

锅炉压力容器行业制造大型锅炉、容器等需要80mm以上的特厚容器板，因使用场合多高温高压，甚至承载腐蚀性介质，对安全性要求非常高，特厚容器板一般都需要保探伤交货，且存在强度随厚度增加逐渐降低的壁厚效应，生产难度很大。传统上，为保证钢板的最终性能，压缩比一般都在5-7倍以上，极限为3倍，只有电渣重熔这种高耗能工艺压缩比可放宽到2倍。因连铸机生产连铸坯能力限制，国内一般连铸机都在300mm以下，这样生产100mm以上特厚板就需要大厚度钢锭来轧制，钢锭因采用模铸工艺，生产效率低，成材率低，环境污染严重。

发明内容

本发明的目的在于针对以上不足提供一种采用连铸坯生产低压缩比特厚容器板生产工艺。

本发明可通过以下技术方案来实现的：

一种低压缩比特厚容器板生产工艺，包括如下步骤：

1）冶炼：原料经过铁水KR预处理脱硫，使硫的质量分数≤0.003%，经过210t顶底复吹转炉冶炼，钢包吹氩后再送入LF精炼炉精炼，进行成分微调、再脱硫使硫的质量分数≤0.003%、控温到1600-1650℃，然后在RH炉中进行真空脱气处理，降低氧气、氮气和氢气含量，使[O]≤20ppm、[N]≤30ppm,[H]≤2ppm，并进一步均匀成分，保真空时间≥15分钟，处理结束后利用喂线机以180～210m/min速度快速喂入钙铁线2m/t，喂线后对钢水进行软吹氩弱搅拌；

2）连铸：上述步骤1）RH炉处理后于250mm×2300mm断面板坯连铸机浇注，浇注过程中铸机采用轻压下工艺，连铸坯下线后缓冷；

3）加热：铸坯在炉加热时间3.7-4.5小时，保证铸坯均热，各部位温差≤10℃；铸坯的出炉温度1140～1180℃；

4）轧制：在轧制过程中，轧制采用粗、精轧分阶段轧制，采用高温低速大压下轧制工艺，开终轧温度1030℃-1150℃，粗轧单道次压下量20-40mm，变形量44%，粗轧后钢板140mm；精轧采用未再结晶区控温轧制，开终轧温度930-860℃，精轧单道次压下量5-15mm，变形量28.6%，精轧后钢板100mm；钢板轧后堆垛缓冷至200℃以下；

5）热处理：正火处理温度为890±10℃，炉内保温时间1.5min/mm；钢板出炉后空冷至室温。

上述步骤1）冶炼处理后的钢水熔炼成分P≤0.015%，S≤0.003%。

上述步骤1）冶炼处理后A、B、C、D类夹杂物均≤2.0级，总和≤4.0级。

所述A类夹杂物：硫化物具有高的延展性,单个灰色颗粒有较大的压缩比(长度/宽度)；

B类夹杂物：氧化物（一般指氧化铝）大多数没有变形,有角的,压缩比小(一般小于3),黑色或黑蓝的颗粒,沿轧制方向排成一行(至少有3个颗粒)；

C类夹杂物：硅酸盐具有高的延展性,单个呈黑色或深灰色颗粒,压缩比较大(一般大于或等于3),一般尾端呈尖角；

D类夹杂物：球状氧化物不变形、角状或圆形,压缩比小(一般小于3),黑色或蓝黑色,任意分布的颗粒。

上述步骤1）中软吹氩时间≥10分钟，氩气流80-150L/min；

上述步骤2）缓冷采用冷坑缓冷，时间≥72小时，出坑温度＜200℃。

上述步骤2）连铸中铸坯中心偏析≤C类1.5，疏松≤0.5。

上述步骤3）加热中加热温度1170-1215℃。

上述连铸中连铸坯厚度为250mm，钢板最终厚度为100mm，压缩比为2.5。

本发明具有以下优点：工艺简单高效,经济性好,采用250mm连铸坯低压缩比保探伤生产100mm特厚板仅2.5倍压缩比，突破了传统连铸坯轧制钢板必须3倍以上压缩比的限制,避免了采用电渣重熔或钢锭等高耗能高污染工艺。钢质纯净，探伤按JB4730.3标准符合Ⅰ级要求,-20℃低温韧性和300℃高温拉伸性能良好，强度富余量适中。

具体实施方式

本发明是一种低压缩比特厚容器板生产工艺，特别是对原本铸坯厚度较小的生产线进行厚规格容器板生产具有非常重要的作用。由于压缩比较低，总变形量相对较小，因此必须通过严格控制生产过程中的各个环节来达到以往大变形量下细化晶粒，强化组织的效果，另外还需要从减轻成分偏析，提高钢质洁净度的手段进一步弥补低压缩比轧制工艺的不足。

具体实施方式是采用250mm连铸坯轧制100mm的P355GH特厚压力容器用钢板，包括工序:冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、缓冷、加热、轧制、缓冷、正火。

冶炼工序中，要求控制夹杂物和P、S、O、N、H等有害元素；连铸工序中严格控制铸坯缺陷，要求铸坯中心偏析不高于C类1.5，疏松不高于0.5，并保证连铸坯组织的均匀性；缓冷工序中要求缓冷坑缓冷72小时，200℃以下出坑，以降低连铸坯中氢的含量，尽量减少由连铸坯冷却时带来的内应力。

板坯加热工序中，要求加热温度1175-1215℃，必须保证其温度的均匀性和微合金元素Nb、Ti等的碳氮化物充分固溶，且原始奥氏体晶粒没有长大。

轧制工序中，轧制分粗轧和精轧两阶段，粗轧采用高温热轧，温度区间1030℃-1150℃，变形量44%，粗轧单道次压下量20-40mm，精轧采用未再结晶区控温轧制，温度区间930-860℃，变形量28.6%，精轧单道次压下量5-15mm，并在最后的几道次控制合适的变形量以保证良好的板形。轧后堆垛缓冷至200℃以下。

热处理工序中，采用正火热处理，正火处理温度按890℃，在炉时间1.5min/mm。

具体的生产参数可以根据所生产钢板成分以及设备情况等因素共同确定。

通过以下具体实施例来进一步说明本发明：

实施例一

本实施例的低压缩比特厚容器钢板牌号为欧标的P355GH，是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.20%，Si：0.36%，Mn：1.61%，P：0.014%，S：0.003%，Nb：0.030%，Ti：0.016%，Alt：0.027%，O：0.0019%，N：0.0028%，H：0.00017%余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的低压缩比特厚容器钢板P355GH的生产制备方法如下：

具体实施方式是采用250mm连铸坯轧制100mm的P355GH特厚压力容器用钢板，包括工序:冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、缓冷、加热、轧制、缓冷、正火。

1）冶炼：原料经过铁水KR预处理脱硫，使硫的质量分数降低到0.003%以下，经过210t顶底复吹转炉冶炼，钢包吹氩后再送入LF精炼炉精炼，进行成分微调、再脱硫使硫的质量分数≤0.003%，以及控温到1645℃，然后在RH炉中进行真空脱气处理，降低氧气、氮气和氢气含量，使[O]≤20ppm、[N]≤30ppm,[H]≤2ppm，并进一步均匀成分，保真空时间15分钟，处理结束后利用喂线机以180～210m/min速度快速喂入钙铁线2m/t，喂线后对钢水进行软吹氩弱搅拌，软吹氩17分钟，氩气流80L/min；处理后的钢水熔炼成分保证P≤0.015%，S≤0.003%。

2）浇铸：RH炉处理后上250mm×2300mm断面板坯连铸机浇注，浇注过程中铸机采用轻压下工艺，连铸坯下线后进缓冷坑缓冷72小时，出坑温度190℃；

3）加热：铸坯在炉加热时间4.1小时，加热温度1170℃，铸坯的出炉温度1160℃；

4）轧制：在轧制过程中，轧制采用粗、精轧分阶段轧制，采用高温低速大压下轧制工艺，开终轧温度区间1030℃-1150℃，粗轧单道次压下量20-40mm，变形量44%，粗轧后钢板140mm；精轧采用未再结晶区控温轧制，开终轧温度区间930-860℃，精轧单道次压下量5-15mm，变形量28.6%，精轧后钢板100mm；钢板轧后堆垛缓冷至180℃；

4）热处理：采用正火热处理，处理温度为890℃，炉内保温时间150min；钢板出炉后空冷至室温。

实施例二

本实施例的低压缩比特厚容器钢板牌号为欧标的P355GH，是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.20%，Si：0.35%，Mn：1.58%，P：0.012%，S：0.001%，Nb：0.032%，Ti：0.018%，Alt：0.035%，O：0.0017%，N：0.0025%，H：0.00015%余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的低压缩比特厚容器钢板P355GH的生产制备方法同实施例一，区别在于LF精炼炉精炼控温到1620℃，RH真空处理结束喂线后对钢水进行软吹氩弱搅拌15分钟，连铸坯下线后进缓冷坑缓冷72小时，出坑温度178℃，铸坯在炉加热时间4.0小时，加热温度1180℃，铸坯的出炉温度1170℃，钢板轧后堆垛缓冷至150℃。

实施例三

本实施例的低压缩比特厚容器钢板牌号为欧标的P355GH，是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.18%，Si：0.36%，Mn：1.57%，P：0.012%，S：0.001%，Nb：0.030%，Ti：0.017%，Alt：0.037%，O：0.0017%，N：0.0029%，H：0.00016%余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的低压缩比特厚容器钢板P355GH的生产制备方法同实施例一，区别在于LF精炼炉精炼控温到1618℃，RH真空处理结束喂线后对钢水进行软吹氩弱搅拌时间20分钟，连铸坯下线后进缓冷坑缓冷72小时，出坑温度188℃，铸坯在加热炉加热时间4.2小时，加热温度1175℃，铸坯的出炉温度1165℃，钢板轧后堆垛缓冷至185℃。

对以上实施例一至三中制备的100mm厚低压缩比特厚容器钢板P355GH进行性能测试，如表1、2、3所示。

表1  低压缩比特厚容器钢板P355GH非金属夹杂物评级

序号	规格	A类夹杂	B类夹杂	C类夹杂	D类夹杂	总和
							实施例1	100	0	1.5	1	1	3.5
实施例2	100	0.5	1.0	0.5	1.5	3.5
							实施例3	100	0	1.0	1	1	3.0

钢板的非金属夹杂物达到A、B、C、D类均不大于2.0，总和不大于4.0水平，使低压缩比特厚容器板性能得到改善。

表2  低压缩比特厚容器钢板P355GH常规力学性能

钢板的强度和延伸率富余量适中，冲击功水平远优于标准要求。

表3  低压缩比特厚容器钢板P355GH高温拉伸性能

高温拉伸性能高于标准规定，且有较大富余量。

Claims (8)

1.一种低压缩比特厚容器板生产工艺，包括如下步骤：

1）冶炼：原料经过铁水KR预处理脱硫，使硫的质量分数≤0.003%，经过210t顶底复吹转炉冶炼，钢包吹氩后再送入LF精炼炉精炼，进行成分微调、再脱硫使硫的质量分数≤0.003%、控温到1600-1650℃，然后在RH炉中进行真空脱气处理，降低氧气、氮气和氢气含量，使[O]≤20ppm、[N]≤30ppm, [H]≤2ppm，并进一步均匀成分，保真空时间≥15分钟，处理结束后利用喂线机以180～210m/min速度快速喂入钙铁线2m/t，喂线后对钢水进行软吹氩弱搅拌；

2）连铸：上述步骤1）RH炉处理后于250mm×2300mm断面板坯连铸机浇注，浇注过程中铸机采用轻压下工艺，连铸坯下线后缓冷；

3）加热：铸坯在炉加热时间3.7-4.5小时，保证铸坯均热，各部位温差≤10℃；铸坯的出炉温度1140～1180℃；

4）轧制：在轧制过程中，轧制采用粗、精轧分阶段轧制，采用高温低速大压下轧制工艺，开终轧温度1030℃-1150℃，粗轧单道次压下量20-40mm，变形量44%，粗轧后钢板140mm；精轧采用未再结晶区控温轧制，开终轧温度930-860℃，精轧单道次压下量5-15mm，变形量28.6%，精轧后钢板100mm；钢板轧后堆垛缓冷至200℃以下；

5）热处理：正火处理温度为890±10℃，炉内保温时间1.5min/mm；钢板出炉后空冷至室温。

2.根据权利要求1所述的一种低压缩比特厚容器板生产工艺，其特征在于:所述步骤1）冶炼处理后的钢水熔炼成分P≤0.015%，S≤0.003%。

3.根据权利要求1或2所述的低压缩比特厚容器板生产工艺，其特征在于：所述步骤1）冶炼处理后A、B、C、D类夹杂物均≤2.0级，总和≤4.0级。

4.根据权利要求1或2所述的低压缩比特厚容器板生产工艺，其特征在于：所述步骤1）中软吹氩时间≥10分钟，氩气流80-150L/min。

5.根据权利要求1所述的一种低压缩比特厚容器板生产工艺，其特征在于:所述步骤2）缓冷采用冷坑缓冷，时间≥72小时，出坑温度＜200℃。

6.根据权利要求1或4所述的一种低压缩比特厚容器板生产工艺，其特征在于:所述步骤2）连铸中铸坯中心偏析≤C类1.5，疏松≤0.5。

7.根据权利要求1所述的一种低压缩比特厚容器板生产工艺，其特征在于:所述步骤3）加热中加热温度1170-1215℃。

8.根据权利要求1所述的低压缩比特厚容器板生产工艺，其特征在于：所述连铸中连铸坯厚度为250mm，钢板最终厚度为100mm，压缩比为2.5。