CN104561801A - 一种合金结构钢12Cr1MoV钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合金结构钢12Cr1MoV钢板及其生产方法。该钢板包含如下质量百分比的化学成分：C：0.08～0.15、Si：0.17～0.37、Mn：0.4～0.7、P：≤0.018、S：≤0.010、Cr：0.9～1.2，Mo:0.25～0.35；V：0.15～0.3，其它为Fe和残留元素。其生产方法包括：KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、浇注、钢坯加热、轧制、缓冷、热处理等工艺控制。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厚合金结构钢12Cr1MoV钢板，其屈服强度与国标相比富裕量控制在30～60MPa，抗拉强度与国标相比富裕量控制在40～70MPa；伸长率与国标相比富裕量控制在2%-6%；V型冲击功与国标相比富裕量控制在100～250J。

Description

一种合金结构钢12Cr1MoV钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于中厚板生产领域，具体涉及到一种合金结构钢12Cr1MoV钢板及其生产方法。

背景技术

12Cr1MoV属于合金结构钢，广泛用于各种高压、超高压、亚临界电站锅炉等设备工作温度不超过570～585℃的过热钢管、导管、蛇形管。

目前国内生产厂家主要采取连铸或模铸生产，由于此类钢种所使用环境恶劣，对内部质量及强度要求严，生产过程中经常出现高温强度低、焊接性能差的问题。

发明内容

针对上述问题，经过试验摸索，获得了一种厚度12mm-120mm合金结构钢12Cr1MoV钢板及其生产方法，从而完成了本发明。

因此，本发明的目的在于提供一种厚度12mm-120mm合金结构钢12Cr1MoV钢板。

本发明的另一目的在于提供一种厚度12mm-120mm 合金结构钢12Cr1MoV钢板的生产方法。

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合金结构钢12Cr1MoV钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：

 C：0.08～0.15、Si：0.17～0.37、Mn：0.4～0.7、P：≤0.018、S：≤0.010、Cr：0.9～1.2，Mo:0.25～0.35；V：0.15～0.3，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、浇注、钢坯加热、轧制、缓冷、热处理等工艺控制。

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≤30mm，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±2t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2.5-6.0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。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℃（不过真空炉温度1565±15℃）。

VD精炼工艺：大于50mm钢板必须过真空，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≥24h。

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:9-13min/cm；

控轧控冷

开轧温度1050℃～1150℃，一阶段终轧温度在980℃～1050℃，待温厚度为成品厚度的1.6～3倍。二阶段开轧温度≤950℃；二阶段保证累计压下率≥50%；终轧温度：a：厚度≥12～40mm的终轧温度控制在820～880℃之间，b：厚度≥40～120mm的终轧温度控制在800～860℃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的返红温度控制在680～750℃之间，b：厚度≥30～60mm的泛红温度控制在670～740℃之间。c：厚度≥60～120mm的泛红温度控制在660～730℃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300℃，堆冷时间≥24小时；

正火工艺:温度970±15℃，保温时间1.8-2.2min/mm；回火温度750℃±15℃，保温时间3-4min/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厚合金结构钢12Cr1MoV钢板，其屈服强度与国标相比富裕量控制在30～60MPa，抗拉强度与国标相比富裕量控制在40～70 MPa；伸长率与国标相比富裕量控制在2%-6%； 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厚合金结构钢12Cr1MoV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、加热、轧制、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、精整、正火、回火、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厚合金结构钢12Cr1MoV钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)： C：0.08～0.15、Si：0.17～0.37、Mn：0.5～0.7、P：≤0.018、S：≤0.010、Cr：1.0～1.2，Mo:0.25～0.35；V：0.17～0.3，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≤30mm，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±2t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2.5-6.0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。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℃（不过真空炉温度1565±15℃）。

VD精炼工艺：大于50mm钢板必须过真空，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≥24h。

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:9-13min/cm；

控轧控冷

开轧温度1050℃～1150℃，一阶段终轧温度在980℃～1050℃，待温厚度为成品厚度的1.6～3倍。二阶段开轧温度≤950℃；二阶段保证累计压下率≥50%；终轧温度：a：厚度≥12～40mm的终轧温度控制在820～880℃之间，b：厚度≥40～120mm的终轧温度控制在800～860℃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的返红温度控制在680～750℃之间，b：厚度≥30～60mm的泛红温度控制在670～740℃之间。c：厚度≥60～120mm的泛红温度控制在660～730℃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300℃，堆冷时间≥24小时；

正火工艺:温度970±15℃，保温时间1.8-2.2min/mm；回火温度750℃±15℃，保温时间3-4min/mm。

结果分析

机械力学性能分析

成份及机械力学性能按GB3077-1999，机械性能平均值具体见下表。

本次分别试生产12mm、60mm、120mm厚度12Cr1MoV各 20批，通过合理的化学成分设计及生产工艺控制，成功地研制出合金结构钢12Cr1MoV钢板。其屈服强度控制在360～440MPa，抗拉强度控制在540～600 MPa；伸长率控制在25%-36%；20℃V型冲击功控制在180～300J。

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)

1.一种合金结构钢12Cr1MoV钢板，该合金结构钢12Cr1MoV钢板包含如下质量百分比的化学成分：

 C：0.08～0.15、Si：0.17～0.37、Mn：0.4～0.7、P：≤0.018、S：≤0.010、Cr：0.9～1.2，Mo:0.25～0.35；V：0.15～0.3，其它为Fe和残留元素。

2.一种如权利要求1所述合金结构钢12Cr1MoV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、浇注、钢坯加热、轧制、缓冷、热处理工艺；其特征在于：

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≤30mm，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±2t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2.5-6.0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；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：大于50mm钢板必须过真空，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≥24h；

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:9-13min/cm；

控轧控冷：开轧温度1050℃～1150℃，一阶段终轧温度在980℃～1050℃，待温厚度为成品厚度的1.6～3倍；二阶段开轧温度≤950℃；二阶段保证累计压下率≥50%；终轧温度：a：厚度≥12～40mm的终轧温度控制在820～880℃之间，b：厚度≥40～120mm的终轧温度控制在800～860℃之间；

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的返红温度控制在680～750℃之间，b：厚度≥30～60mm的泛红温度控制在670～740℃之间；c：厚度≥60～120mm的泛红温度控制在660～730℃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300℃，堆冷时间≥24小时；

正火工艺:温度970±15℃，保温时间1.8-2.2min/mm；回火温度750℃±15℃，保温时间3-4min/mm。