CN104561783A - 一种容器用低合金钢09MnNiDR钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温压力容器用低合金钢09MnNiDR钢板及其生产方法,其包含如下质量百分比的化学成分:C:0.05~0.12、Si:0.15~0.50、Mn:1.30~1.6、P:≤0.018、S:≤0.010、Ni:0.30~0.60,V+Nb+Ti:≤0.1,Als:0.15~0.30,其它为Fe和残留元素。其采取的生产方法包括:KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、钢坯加热、轧制、缓冷、热处理。通过合理的化学成分设计,LF+VD工艺来保证钢质的洁净度,并通过加热、轧制及正火处理等工艺有效实施,成功地研制出了12mm-120mm厚低温压力容器用09MnNiDR钢板,其屈服强度与国标相比富裕量控制在30~80MPa,抗拉强度与国标相比富裕量控制在40~100MPa;伸长率与国标相比富裕量控制在2%-8%;V型冲击功与国标相比富裕量控制在100~250J。
Description
技术领域
本发明属于中厚板生产领域,具体涉及到一种低温压力容器用低合金钢09MnNiDR钢板及其生产方法。
背景技术
09MnNiDR属于低温压力容器用低合金钢,广泛用于各种低温压力容器设备的制造,如液体烯烷用储存容器和输送管道、天然气液化装置等。它具有良好的低温韧性和焊接性能等特点,国内使用的低温压力容器用钢因生产难度较大,大部分依赖进口。
发明内容
针对上述问题,经过试验摸索,获得了一种12mm-120mm厚度低温压力容器用低合金钢板09MnNiDR的生产方法,从而完成了本发明。
因此,本发明的目的在于提供一种12mm-120mm厚度低温压力容器用低合金09MnNiDR钢板。
本发明的另一目的在于提供一种12mm-120mm厚度低温压力容器用低合金钢板09MnNiDR的生产方法。
为达到上述第一个目的,本发明采取的技术方案中厚度在12mm-120mm的低温压力容器用低合金09MnNiDR钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):
C:0.05~0.12、Si:0.15~0.50、Mn:1.30~1.6、P:≤0.018、S:≤0.010、Ni:0.30~0.60,V+Nb+Ti:≤0.1,Als:0.15~0.30,其它为Fe和残留元素。
为达到上述目的,本发明采取的生产方法包括:KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、钢坯加热、轧制、缓冷、热处理;在KR铁水预处理工艺:到站铁水必须扒前渣与扒后渣,保证液面渣层厚度≤20mm,铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.010%,保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤30℃;在转炉冶炼工艺:入炉铁水S≤0.010%、P≤0.080%,铁水温度≥1270℃,铁水装入量误差按±1t来控制,废钢严格采用优质边角料,过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制,造渣碱度R按2.5-4.0控制,出钢目标P≤0.018%、C≥0.05%、S≤0.012%,出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、硅铝铁等脱氧剂;出钢前用挡渣塞挡前渣出钢,出钢结束前采用挡渣锥挡渣,保证渣层厚度≤30mm,转炉出钢过程中要求全程吹氩;在吹氩处理工艺:氩站加入铝线,在氩站要求强吹氩3min-5min,流量200-500NL/min,钢液面裸眼直径控制在300~500mm,离氩站温度不得低于1570℃;在LF精炼工艺:精炼过程中全程吹氩,吹氩强度根据不同环节需要进行调节,加入精炼渣料,碱度按3.0-6.0控制,精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主,加入量根据钢水中氧含量及造白渣情况适量加入,加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热,加热时间按两次控制,一加热6-12min、二加热6-10min,二加热过程中要求根据造渣情况,补加脱氧剂,并要求粘渣次数大于3次,离站前加入硅钙线,加硅钙线前必须关闭氩气,钢水离站温度1610±15℃;在VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下,保压时间必须≥15min,破真空后软吹2-5min或不吹,软吹过程中钢水不得裸露,覆盖剂保证铺满钢液面,加覆盖剂前必须关闭氩气,上钢温度1565±15℃;在连铸工艺:中包过热度15±10℃,拉速:0.7-1.0m/min,连铸浇钢要求全程保护浇铸,中包浇注过程中必须保证钢液面不见红,浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量,保证结晶器液面波动轻微,铸坯下线后要求堆冷≥12h;在加热工艺: 加热温度及加热时间如下:预热段温度900-1100℃,加热段温度1220-1260℃,保温段温度1180-1240℃,加热速度10-13min/cm;在控轧控冷,结合炼钢化学成分,为防止混晶和晶粒粗大,严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求,开轧温度1100℃~1150℃,一阶段终轧温度在980℃~1050℃,待温厚度为成品厚度的1.8~2.5倍,为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础。二阶段开轧温度≤950℃,二阶段保证单道次压下率≥10%,累计压下率≥50%,确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长,增大晶界有效面积并有效形成大量变形带,为奥氏体相变提供更多的形核点,达到细化奥氏体晶粒的目的,终轧温度:a:厚度≥16~40mm的终轧温度控制在800~840℃之间,b:厚度≥40~120mm的终轧温度控制在780~820℃之间;确保返红温度:a:厚度≥16~30mm的泛红温度控制在660~700℃之间,b:厚度≥30~60mm的泛红温度控制在650~690℃之间。c:厚度≥60~120mm的泛红温度控制在630~680℃之间;在堆冷工艺:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力,同时可大大降低钢板中氢的含量,充分实现热扩散效果,改善钢板内部质量,钢板堆垛缓冷工艺如下:堆垛缓冷温度不低于350℃,堆冷时间≥24小时;在正火工艺:温度915±15℃,保温时间1.8-2.2min/mm。
通过合理的化学成分设计,LF+VD工艺来保证钢质的洁净度,并通过加热、轧制及正火处理等工艺有效实施,成功地研制出了12mm-120mm厚低温压力容器用09MnNiDR钢板,其屈服强度与国标相比富裕量控制在30~80MPa,抗拉强度与国标相比富裕量控制在40~100 MPa;伸长率与国标相比富裕量控制在2%-8%; V型冲击功与国标相比富裕量控制在100~250J。
具体实施方式
本发明采用转炉冶炼、连铸浇注,3800m宽厚板轧机轧制的方法生产12mm-120mm厚低温压力容器用09MnNiDR钢板。其工艺流程为:优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、连铸、钢坯堆冷24—60小时、推钢式加热炉、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、精整、正火、性能检验、外检、探伤、入库。
实施方式如下:
本发明采取的技术方案中厚度在12mm-120mm厚低温压力容器用09MnNiDR钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%): C:0.05~0.12、Si:0.15~0.50、Mn:1.30~1.6、P:≤0.018、S:≤0.010、Ni:0.30~0.60,V+Nb+Ti:≤0.1,Als:0.15~0.30,其它为Fe和残留元素。
KR铁水预处理工艺:到站铁水必须扒前渣与扒后渣,保证液面渣层厚度≤20mm,铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.010%,保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤30℃。
转炉冶炼工艺:入炉铁水S≤0.010%、P≤0.080%,铁水温度≥1270℃,铁水装入量误差按±1t来控制,废钢严格采用优质边角料,过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制,造渣碱度R按2.5-4.0控制,出钢目标P≤0.018%、C≥0.05%、S≤0.012%,出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、硅铝铁等脱氧剂。出钢前用挡渣塞挡前渣出钢,出钢结束前采用挡渣锥挡渣,保证渣层厚度≤30mm,转炉出钢过程中要求全程吹氩。
吹氩处理工艺:氩站加入铝线,在氩站要求强吹氩3min-5min,流量200-500NL/min,钢液面裸眼直径控制在300~500mm,离氩站温度不得低于1570℃。
LF精炼工艺:精炼过程中全程吹氩,吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料,碱度按3.0-6.0控制,精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主,加入量根据钢水中氧含量及造白渣情况适量加入。加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热,加热时间按两次控制,一加热6-12min、二加热6-10min,二加热过程中要求根据造渣情况,补加脱氧剂,并要求粘渣次数大于3次。离站前加入硅钙线,加硅钙线前必须关闭氩气,钢水离站温度1610±15℃。
VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下,保压时间必须≥15min,破真空后软吹2-5min或不吹,软吹过程中钢水不得裸露。覆盖剂保证铺满钢液面,加覆盖剂前必须关闭氩气,上钢温度1565±15℃。
连铸工艺:中包过热度15±10℃,拉速:0.7-1.0m/min,连铸浇钢要求全程保护浇铸,中包浇注过程中必须保证钢液面不见红。浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量,保证结晶器液面波动轻微。铸坯下线后要求堆冷≥12h。
加热工艺: 加热温度及加热时间如下:预热段温度900-1100℃,加热段温度1220-1260℃,保温段温度1180-1240℃,加热速度10-13min/cm;
控轧控冷,结合炼钢化学成分,为防止混晶和晶粒粗大,严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求,开轧温度1100℃~1150℃,一阶段终轧温度在980℃~1050℃,待温厚度为成品厚度的1.8~2.5倍,为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础。二阶段开轧温度≤950℃,二阶段保证单道次压下率≥10%,累计压下率≥50%,确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长,增大晶界有效面积并有效形成大量变形带,为奥氏体相变提供更多的形核点,达到细化奥氏体晶粒的目的,终轧温度:a:厚度≥16~40mm的终轧温度控制在800~840℃之间,b:厚度≥40~120mm的终轧温度控制在780~820℃之间;
由于轧后缓冷易使晶粒长大,并且组织中的C、Mn等合金固溶量有限,因此要控制适当的冷却速度。为了获得优良的综合力学性能,根据板厚的不同,轧后采用不同的层流冷却,通过调整冷却集管组数,确保返红温度:a:厚度≥16~30mm的泛红温度控制在660~700℃之间,b:厚度≥30~60mm的泛红温度控制在650~690℃之间。c:厚度≥60~120mm的泛红温度控制在630~680℃之间。
堆冷工艺:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力,同时可大大降低钢板中氢的含量,充分实现热扩散效果,改善钢板内部质量。钢板堆垛缓冷工艺如下;堆垛缓冷温度不低于350℃,堆冷时间≥24小时;
正火工艺:温度915±15℃,保温时间1.8-2.2min/mm。
结果分析
机械力学性能分析
成份及机械力学性能按GB3531-2008,机械性能平均值具体见下表。
本次分别试生产12mm、60mm、120mm厚度09MnNiDR各 20批,通过合理的化学成分设计及生产工艺控制,成功地研制出低温压力容器用09MnNiDR钢板。其屈服强度控制在330~390MPa,抗拉强度控制在470~530 MPa,;伸长率控制在25%-36%;-70℃V型冲击功控制在150~300J。
所研制的钢板外检,正品率100%;按JB/T 47030进行探伤,合一级率为80%,合三级率为100%,达到了预期效果。
Claims (2)
1.一种容器用低合金钢09MnNiDR钢板,其包含如下质量百分比的化学成分:
C:0.05~0.12、Si:0.15~0.50、Mn:1.30~1.6、P:≤0.018、S:≤0.010、Ni:0.30~0.60,V+Nb+Ti:≤0.1,Als:0.15~0.30,其它为Fe和残留元素。
2.一种如权利要求1所述容器用低合金钢09MnNiDR钢板的生产方法,该生产方法包括:KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、钢坯加热、轧制、缓冷、热处理;其特征在于在KR铁水预处理工艺:到站铁水必须扒前渣与扒后渣,保证液面渣层厚度≤20mm,铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.010%,保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤30℃;在转炉冶炼工艺:入炉铁水S≤0.010%、P≤0.080%,铁水温度≥1270℃,铁水装入量误差按±1t来控制,废钢严格采用优质边角料,过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制,造渣碱度R按2.5-4.0控制,出钢目标P≤0.018%、C≥0.05%、S≤0.012%,出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、硅铝铁等脱氧剂;出钢前用挡渣塞挡前渣出钢,出钢结束前采用挡渣锥挡渣,保证渣层厚度≤30mm,转炉出钢过程中要求全程吹氩;在吹氩处理工艺:氩站加入铝线,在氩站要求强吹氩3min-5min,流量200-500NL/min,钢液面裸眼直径控制在300~500mm,离氩站温度不得低于1570℃;在LF精炼工艺:精炼过程中全程吹氩,吹氩强度根据不同环节需要进行调节,加入精炼渣料,碱度按3.0-6.0控制,精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主,加入量根据钢水中氧含量及造白渣情况适量加入,加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热,加热时间按两次控制,一加热6-12min、二加热6-10min,二加热过程中要求根据造渣情况,补加脱氧剂,并要求粘渣次数大于3次,离站前加入硅钙线,加硅钙线前必须关闭氩气,钢水离站温度1610±15℃;在VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下,保压时间必须≥15min,破真空后软吹2-5min或不吹,软吹过程中钢水不得裸露,覆盖剂保证铺满钢液面,加覆盖剂前必须关闭氩气,上钢温度1565±15℃;在连铸工艺:中包过热度15±10℃,拉速:0.7-1.0m/min,连铸浇钢要求全程保护浇铸,中包浇注过程中必须保证钢液面不见红,浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量,保证结晶器液面波动轻微,铸坯下线后要求堆冷≥12h;在加热工艺: 加热温度及加热时间如下:预热段温度900-1100℃,加热段温度1220-1260℃,保温段温度1180-1240℃,加热速度10-13min/cm;在控轧控冷,结合炼钢化学成分,为防止混晶和晶粒粗大,严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求,开轧温度1100℃~1150℃,一阶段终轧温度在980℃~1050℃,待温厚度为成品厚度的1.8~2.5倍,为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础,二阶段开轧温度≤950℃,二阶段保证单道次压下率≥10%,累计压下率≥50%,确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长,增大晶界有效面积并有效形成大量变形带,为奥氏体相变提供更多的形核点,达到细化奥氏体晶粒的目的,终轧温度:a:厚度≥16~40mm的终轧温度控制在800~840℃之间,b:厚度≥40~120mm的终轧温度控制在780~820℃之间;确保返红温度:a:厚度≥16~30mm的泛红温度控制在660~700℃之间,b:厚度≥30~60mm的泛红温度控制在650~690℃之间,c:厚度≥60~120mm的泛红温度控制在630~680℃之间;在堆冷工艺:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力,同时可大大降低钢板中氢的含量,充分实现热扩散效果,改善钢板内部质量,钢板堆垛缓冷工艺如下:堆垛缓冷温度不低于350℃,堆冷时间≥24小时;在正火工艺:温度915±15℃,保温时间1.8-2.2min/mm。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150429 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |