CN104357750A - 大厚度抗硫化氢腐蚀钢板及其生产方法 - Google Patents

大厚度抗硫化氢腐蚀钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大厚度抗硫化氢腐蚀钢板及其生产方法，其包括冶炼工序、连铸和电渣重熔工序、加热工序、轧制工序、水冷工序以及热处理工序；所述钢板化学成分的质量百分含量为：C0.19～0.20%，Si0.25～0.35%，Mn1.15～1.20%，P≤0.006%，S≤0.002%，Ni0.15%～0.20%，Cr0.13%～0.20%，其余为Fe和不可避免的杂质。本钢板的钢质更纯净，P≤0.008%，S≤0.003%；抗层状撕裂性能良好，全厚度方向Z≥36%；-50℃低温韧性良好；钢板最大厚度可达到200mm。采用本方法所生产的钢板具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，钢的冶金水平较高，性能完全满足新型抗硫化氢腐蚀用钢板的需求。

Description

大厚度抗硫化氢腐蚀钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种耐腐蚀钢板，尤其是一种大厚度抗硫化氢腐蚀钢板及其生产方法。
背景技术
近几年石化工业的发展主要围绕当今原油质量的下降、装置大型化，石油化工待业对低温腐蚀环境下的材料提出了越来越严格的要求，材料除满足基本的常温力学性能外，还需满足抗氢致开裂性能和抗硫化物应力腐蚀开裂性能。正因为对材料本身的要求非常严格，目前只有极少数国外厂家能生产大厚度大单重高性能抗硫化氢腐蚀专用板，如日本川琦已开发出厚度超过120mm的湿硫化氢环境专用板，近年来我国石化工业的迅速发展，使得对抗硫化氢腐蚀钢的壁厚也大幅增加，该材料大部分依赖进口。
现今，多个企业能够生产≤120mm以下的钢板，但极有个别能够生产200mm、最大单重26吨左右的湿硫化氢环境专用钢板，但工艺复杂、产量有限，且交货期偏长、价格较高，不能满足我国石化行业的需求。
SA516Gr70（HIC）/Q345R(R-HIC)是舞钢与中国石化工程建设公司、中国石化洛阳工程公司、中石油西南设计院、兰石重型设备有限公司、中国石化荆门分公司、四川惊雷股份有限公司等单位联合开发国产高压容器用抗硫化氢腐蚀厚钢板，实现了200mm厚抗湿硫化氢腐蚀用钢板国产化进程。
SA516Gr70（HIC）/Q345R(R-HIC)钢板的最大厚度为200mm。该钢材的主要特点在于：（1）厚度可达到200mm；（2）要求检验冲击试验温度最低（-50℃）的低温韧性，保证抗疲劳性能；（3）要求抗层状撕裂最高的级别Z25性能，保证安全性能；（5）要求钢板表面硬度120～200HB，全厚度硬度在145～200HB。但是，SA516Gr70（HIC）/Q345R(R-HIC)钢板在厚度较大时内部组织较易疏松，尤其是达到200mm时，很难有效地确保抗层状撕裂性能、低温冲击韧性等各项性能指标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种内部质量良好的大厚度抗硫化氢腐蚀钢板；本发明还提供了一种产品内部质量良好的大厚度抗硫化氢腐蚀钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明化学成分的质量百分含量为：C 0.19～0.20%，Si 0.25～0.35%，Mn 1.15～1.20%，P≤0.006%，S≤0.002%， Ni 0.15%～0.20%，Cr 0.13%～0.20%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板最大厚度为200mm。
本发明方法包括冶炼工序、连铸和电渣重熔工序、加热工序、轧制工序、水冷工序以及热处理工序；所述钢板化学成分的质量百分含量为：C 0.19～0.20%，Si 0.25～0.35%，Mn 1.15～1.20%，P≤0.006%，S≤0.002%， Ni 0.15%～0.20%，Cr 0.13%～0.20%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明方法所述冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，再送入LF精炼炉精炼，大包温度≥1580℃时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块100～150kg，真空度0.5乇（torr，1乇＝133.322帕），真空保持时间≥20分钟时破坏真空。
本发明方法所述加热工序：装钢前晾炉30分钟及以上，焖钢1小时；升温时，1000℃以下升温速度≤120℃/h，最高加热温度1250℃。
本发明方法所述轧制工序：采用低速大压下工艺，钢板开轧温度1050℃～1100℃，终轧温度≤920℃；轧制后期最少有三道次每道次压下率大于8%。
本发明方法所述水冷工序：钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为650～700℃；钢板下线后堆垛缓冷24小时。
本发明方法所述热处理工序：先对钢板进行正火处理，正火温度为910±10℃，总加热时间为1.8min/mm～2.0 min/mm；然后进行水冷，钢板返红温度≤700℃。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明的钢质更纯净，P≤0.008%，S≤0.003%；抗层状撕裂性能良好，全厚度方向Z≥36%；-50℃低温韧性良好；钢板最大厚度可达到200mm。
采用本发明方法所生产的钢板具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，钢的冶金水平较高，性能完全满足新型抗硫化氢腐蚀用钢板的需求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
本钢板生产工艺如下：（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，再送入LF精炼炉精炼，采用增加渣量和多次流渣，以利于脱P，大包温度≥1580℃时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块100～150kg，真空度0.5乇，真空保持时间≥20分钟时破坏真空，解决了钢水单靠Al线脱氧、钢中非金属夹杂物含量较高的现象，保证了钢质的纯净度。
（2）连铸和电渣重熔工序：电渣重熔前尽可能去除连铸坯表面氧化铁皮；采用五元渣系，熔速控制在20～25kg/min；采用风冷加速冷却；采用干燥气体保护；
所得钢锭化学成分的质量含量为：C 0.19～0.20%，Si 0.25～0.35%，Mn 1.15～1.20%，P≤0.006%，S≤0.002%， Ni 0.15%～0.20%，Cr 0.13%～0.20%，其余为Fe和不可避免的杂质。
（3）加热工序：为了避免钢锭表面出现炸裂，电渣锭实现温送、温清、温装，装钢前晾炉30及分钟以上，焖钢1小时；为保证合金元素充分固溶、r晶粒细小，采用低速烧钢，1000℃以下升温速度≤120℃/h，最高加热温度1250℃。
（4）轧制工序：采用低速大压下工艺，钢板开轧温度1050℃～1100℃，尽可能增加道次压下量，终轧温度≤920℃；轧制过程中勤挤边，保证板型；合理打四辊高压水，确保除磷效果；轧制后期合理平钢，保证钢板平直度；轧制后期最少有三道次每道次压下率大于8%。
（5）水冷工序：经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为650～700℃；钢板下线后堆垛缓冷24小时，防止钢板内应力来不及释放而形成内裂纹。
（6）热处理工序：对钢板进行正火处理，正火温度为910±10℃，总加热时间为1.8min/mm～2.0min/mm，正火后进行水冷，钢板返红温度≤700℃；采用正火工艺生产，缩短了生产周期，适合大批量生产；热处理后即可得到本大厚度抗硫化氢腐蚀SA516Gr70（HIC）/Q345R(R-HIC)钢板。
实施例1：本大厚度抗硫化氢腐蚀钢板采用下述成分和工艺方法。
本钢板厚度为200mm，化学成分（按重量百分比）为： C 0.19%，Si 0.30%，Mn1.15%，P 0.006%，S 0.001%，Ni0.15%, Cr 0.15%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本钢板生产工艺如下：（1）冶炼工序：大包温度1580℃时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块120kg，真空度0.5乇，真空保持时间30分钟时破坏真空。
（2）连铸和电渣重熔工序：熔速控制在23kg/min。
（3）加热工序：装钢前晾炉35分钟，焖钢1小时；1000℃以下升温速度110℃/h，最高加热温度1250℃。
（4）轧制工序：钢板开轧温度1080℃，终轧温度900℃；轧制后期最少有三道次每道次压下率分别为9%、10%、9%。
（5）水冷工序：返红温度为700℃；钢板下线后堆垛缓冷24小时。
（6）热处理工序：正火温度为910℃，总加热时间为1.8min/mm，正火后进行水冷，钢板返红温度680℃。
所得钢板的力学性能（位置表面下1.6mm处）：屈服强度340MPa；抗拉强度：495MPa，δ5=35%；-50℃冲击功AKV（纵向）：108、142、120J，Z向：36、48、44%；全厚度硬度：179、169、168、167、174HB；表面硬度：197、188、179、192、178HB。
实施例2：本大厚度抗硫化氢腐蚀钢板采用下述成分和工艺方法。
本钢板厚度为200mm，化学成分（按重量百分比）为： C 0.19%，Si 0.34%，Mn 1.18%，P 0.004%，S 0.002%， Ni 0.17%，Cr 0.14%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本钢板生产工艺如下：（1）冶炼工序：大包温度1620℃时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块100kg，真空度0.5乇，真空保持时间25分钟时破坏真空。
（2）连铸和电渣重熔工序：熔速控制在25kg/min。
（3）加热工序：装钢前晾炉30分钟，焖钢1小时；1000℃以下升温速度100℃/h，最高加热温度1250℃。
（4）轧制工序：钢板开轧温度1050℃，终轧温度920℃；轧制后期最少有三道次每道次压下率分别为8.2%、9.6%、8.7%。
（5）水冷工序：返红温度为650℃；钢板下线后堆垛缓冷24小时。
（6）热处理工序：正火温度为900℃，总加热时间为1.9min/mm，正火后进行水冷，钢板返红温度700℃。
所得钢板的力学性能（板厚1/2处）：屈服强度349MPa，抗拉强度500MPa，δ5=33%；-50℃冲击功AKV（纵向）：78、92、107J，Z向：37、35、39%；全厚度硬度：172、160、158、167、172HB；表面硬度：195、186、183、190、183HB。
实施例3：本大厚度抗硫化氢腐蚀钢板采用下述成分和工艺方法。
本钢板厚度为200mm，化学成分（按重量百分比）为：C 0.20%，Si 0.25%，Mn 1.20%，P 0.005%，S 0.001%，Ni 0.20%，Cr 0.13%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本钢板生产工艺如下：（1）冶炼工序：大包温度1600℃时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块150kg，真空度0.5乇，真空保持时间20分钟时破坏真空。
（2）连铸和电渣重熔工序：熔速控制在20kg/min。
（3）加热工序：装钢前晾炉45分钟，焖钢1小时；1000℃以下升温速度120℃/h，最高加热温度1250℃。
（4）轧制工序：钢板开轧温度1100℃，终轧温度860℃；轧制后期最少有三道次每道次压下率分别为11%、8.8%、9.2%。
（5）水冷工序：返红温度为680℃；钢板下线后堆垛缓冷24小时。
（6）热处理工序：正火温度为920℃，总加热时间为2.0min/mm，正火后进行水冷，钢板返红温度650℃。
所得钢板的力学性能（板厚1/2处）：屈服强度345MPa，抗拉强度505MPa，δ5=36.5%；-50℃冲击功AKV（纵向）：88、94、97J，Z向：37、35、43%；全厚度硬度：178、165、158、173、179HB；表面硬度182、190、189、183、189HB。
实施例4：本大厚度抗硫化氢腐蚀钢板采用下述成分和工艺方法。
本钢板厚度为200mm，化学成分（按重量百分比）为：C 0.195%，Si 0.35%，Mn 1.20%，P 0.005%，S 0.001%，Ni 0.16%，Cr 0.20%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本钢板生产工艺如下：（1）冶炼工序：大包温度1600℃时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块150kg，真空度0.5乇，真空保持时间20分钟时破坏真空。
（2）连铸和电渣重熔工序：熔速控制在20kg/min。
（3）加热工序：装钢前晾炉45分钟，焖钢1小时；1000℃以下升温速度120℃/h，最高加热温度1250℃。
（4）轧制工序：钢板开轧温度1100℃，终轧温度860℃；轧制后期最少有三道次每道次压下率分别为11%、8.8%、9.2%。
（5）水冷工序：返红温度为700℃；钢板下线后堆垛缓冷24小时。
（6）热处理工序：正火温度为920℃，总加热时间为1.8min/mm，正火后进行水冷，钢板返红温度650℃。
所得钢板的力学性能（板厚1/2处）：屈服强度345MPa，抗拉强度505MPa，δ5=36.5%；-50℃冲击功AKV（纵向）：88、94、97J，Z向：37、35、43%；全厚度硬度：178、165、158、173、179HB；表面硬度182、190、189、183、189HB。

Claims (8)

1.一种大厚度抗硫化氢腐蚀钢板，其特征在于，其化学成分的质量百分含量为：C 0.19～0.20%，Si 0.25～0.35%，Mn 1.15～1.20%，P≤0.006%，S≤0.002%， Ni 0.15%～0.20%，Cr 0.13%～0.20%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的大厚度抗硫化氢腐蚀钢板，其特征在于：所述钢板最大厚度为200mm。
3.一种大厚度抗硫化氢腐蚀钢板的生产方法，其特征在于：其包括冶炼工序、连铸和电渣重熔工序、加热工序、轧制工序、水冷工序以及热处理工序；所述钢板化学成分的质量百分含量为：C 0.19～0.20%，Si 0.25～0.35%，Mn 1.15～1.20%，P≤0.006%，S≤0.002%， Ni 0.15%～0.20%，Cr 0.13%～0.20%，其余为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求3所述的大厚度抗硫化氢腐蚀钢板的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，再送入LF精炼炉精炼，大包温度≥1580℃时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块100～150kg，真空度0.5乇，真空保持时间≥20分钟时破坏真空。
5.根据权利要求3所述的大厚度抗硫化氢腐蚀钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序：装钢前晾炉30分钟及以上，焖钢1小时；升温时，1000℃以下升温速度≤120℃/h，最高加热温度1250℃。
6.根据权利要求3所述的大厚度抗硫化氢腐蚀钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序：采用低速大压下工艺，钢板开轧温度1050℃～1100℃，终轧温度≤920℃；轧制后期最少有三道次每道次压下率大于8%。
7.根据权利要求3所述的大厚度抗硫化氢腐蚀钢板的生产方法，其特征在于，所述水冷工序：钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为650℃～700℃；钢板下线后堆垛缓冷24小时。
8.根据权利要求3－7任意一项所述的大厚度抗硫化氢腐蚀钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序：先对钢板进行正火处理，正火温度为910±10℃，总加热时间为1.8min/mm～2.0min/mm；然后进行水冷，钢板返红温度≤700℃。
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