CN105861924A - 一种低合金15CrMo钢板及其生产方法 - Google Patents

一种低合金15CrMo钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低合金15CrMo钢板及其生产方法，所述钢板由以下重量百分含量的组分组成：C：0.12～0.17%，Si：0.13～0.37%，Mn：0.40～0.70%，P≤0.025%，S≤0.025%，Ni≤0.25%，Cr：0.80～1.10%，Cu≤0.25%，Mo：0.40～0.55%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述生产方法包含冶炼工序、连铸工序、加热工序、轧钢工序以及回火工艺，本发明钢板采用转炉冶炼、精炼、连铸坯加热、控轧、回火热处理生产工艺，生产的钢板强度与韧性匹配良好，同时大大降低了生产成本，各项指标完全满足标准要求。

Description

一种低合金15CrMo钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种低合金15CrMo钢板及其生产方法。
背景技术
15CrMo钢板是一种低合金中温压力容器用钢板，常用与石油化工、煤化工及电力等领域，钢板使用条件苛刻，材料长期处于高温、高压及临氢工况下。传统的15CrMo钢板采用正火+回火的生产工艺，钢板使用性能时有波动，生产成本也较高。本发明提供了一种采用控轧+回火热处理工艺相结合的生产工艺，所生产的钢板各项性能指标完全满足技术要求，同时大大降低了生产成本。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种低合金15CrMo钢板及其生产方法。所生产的钢板力学性能好，制造工序简单,生产成本低，可实现工业规模化生产。
为了实现上述目的，本发明提供了一种低合金15CrMo钢板，所述钢板由以下重量百分含量的组分组成：C：0.12～0.17%，Si：0.13～0.37%，Mn：0.40～0.70%，P≤0.025%，S≤0.025%，Ni≤0.25%，Cr：0.80～1.10%，Cu≤0.25%，Mo：0.40～0.55%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板厚度为10～20mm，采用控轧+回火热处理相结合的生产工艺。
同时，本发明的目的还在于公开了一种低合金15CrMo钢板的生产方法，所述生产方法包含冶炼工序、连铸工序、加热工序、轧钢工序以及回火工艺。
本发明所述轧钢工序中，采用奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段控轧工艺，第一阶段在粗轧机上进行，开轧温度控制在1050～1100℃，粗轧机的第一阶段控制总压下率≥70%，道次变形率≥15%，粗轧终轧温度≥950℃待温。
本发明所述轧钢工序中，采用奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段控轧工艺，第二阶段控轧在精轧机上进行，开轧温度≤900℃，开轧前几道次采用大压下量，道次压下率在15～20%，累积压下率≥50%，终轧温度控制在800～860℃，轧后采用空冷冷却。
本发明所述回火工序中，对采用控轧工艺的钢板进行回火处理，回火温度720～730℃，保温时间为4～4.5min/mm。
本发明所述冶炼工序中，钢水采用转炉冶炼，LF炉精炼，喂入铝线≥6米/吨钢，快速将炉渣变白，白渣保持时间≥25分钟；VD炉真空处理，真空前将各类成分调至内控范围，真空保持时间≥20分钟。
本发明所述连铸工序中，钢水经过连铸生产得到连铸坯，连铸坯断面为200*1300mm，连铸坯堆垛24h以上再拆垛清理，清理温度≥150℃。
本发明所述加热工序中，连铸坯在连续炉进行加热，加热系数为8-10min/cm，最高加热温度1250℃，均热段温度控制在1220～1240℃,然后出炉进行轧制。
本发明的钢板是通过控轧+回火热处理相结合的生产工艺，生产出符合要求的15CrMo钢板，其生产制造工序简单,生产成本低，可大批量进行生产。钢板的成分设计中C含量为0.12～0.17%，C作为主要的强化元素，提高钢板强度；Mn的含量在0.40～0.70%，Mn降低钢的临界转变温度，同时起到细化珠光体的作用；Cr的含量为0.80～1.10%，Cr主要作用是提高钢的淬透性，提高钢的强度： Mo 0.45～0.60%，提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，提高钢的回火稳定性，提高塑性；杂质元素P、S等含量按要求进行限制，在工艺设备能力下尽可能降低，以达到钢质纯净、力学性能均匀的目的。本发明的交货状态为控轧+回火状态，采用本工艺生产的15CrMo钢板各项性能指标明显好于传统的正火+回火工艺生产的钢板。
本发明具有以下优点：（1）钢板采用控轧+回火热处理工艺进行生产；（2）大大降低生产成本；（3）强度和韧性匹配良好，屈服强度≥275Mpa，抗拉强度Rm≥460Mpa；延伸率≥19%，20℃横向冲击功均大于100J。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实例的15CrMo钢的实际成分（按重量百分比）为：C：0.13%，Si：0.25%，Mn：0.53%，P：0.006%，S：0.002%，Ni：0.04%，Cr：0.95%，Mo：0.48%，Cu：0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质，轧制成10mm成品钢板。本实例的15CrMo钢板的生产方法的步骤如下：
本实例的生产方法如下：
（1）冶炼工艺：钢水采用转炉冶炼，LF炉精炼，喂入铝线6.5米/吨，快速将炉渣变白，白渣保持时间30分钟；VD炉真空处理，真空前将各类成分调至内控范围，真空保持时间25分钟；
（2）连铸工艺：钢板采用连铸生产，连铸坯采用断面为200*1300mm，连铸坯堆垛25h开始清理坯料，清理温度实测值为210℃；
（3）加热工艺：连铸坯在连续炉进行加热，加热系数按照9min/cm，最高加热温度1250℃,均热段温度控制在1230℃左右,然后出炉进行轧制；
（4）轧钢工艺：采用奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段控轧工艺。第一阶段在粗轧机上进行，开轧温度控制在1070℃，粗轧机的第一阶段压下率75%，道次变形率16%，粗轧终轧温度970℃,此阶段主要是细化奥氏体晶粒度；第二阶段控轧在精轧机上进行，开轧温度890℃，开轧前几道次采用大压下量，道次压下率在17%，累积压下率56%，终轧温度830℃。轧后采用空冷的冷却方式。
（5）回火工艺：对采用控轧工艺的钢板进行回火处理，回火温度720℃、保温时间为4min/mm。
所得钢板的力学性能见表1。
实施例2
本实例的15CrMo钢的实际成分（按重量百分比）为：C：0.15%，Si：0.23%，Mn：0.55%，P：0.007%，S：0.003%，Ni：0.03%，Cr：1.00%，Mo：0.47%，Cu：0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质，轧制成12mm成品钢板。
本实例的生产方法如下：
（1）冶炼工艺：钢水采用转炉冶炼，LF炉精炼，喂入铝线6.4米/吨，快速将炉渣变白，白渣保持时间30分钟；VD炉真空处理，真空前将各类成分调至内控范围，真空保持时间27分钟；
（2）连铸工艺：钢板采用连铸生产，连铸坯采用断面为200*1300mm，连铸坯堆垛26h开始清理坯料，清理温度实测值为180℃；
（3）加热工艺：连铸坯在连续炉进行加热，加热系数按照9min/cm，最高加热温度1250℃,均热段温度控制在1235℃左右,然后出炉进行轧制；
（4）轧钢工艺：采用奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段控轧工艺。第一阶段在粗轧机上进行，开轧温度控制在1060℃，粗轧机的第一阶段控制总压下率在80%，道次变形率15%，粗轧终轧温度960℃。此阶段主要是细化奥氏体晶粒度，第二阶段控轧在精轧机上进行，开轧温度880℃，开轧前几道次采用大压下量，道次压下率在16%，累积压下率57%，终轧温度820℃。轧后采用空冷的冷却方式。
（5）回火工艺：对采用控轧工艺的钢板进行回火处理，回火温度720℃、保温时间为4min/mm。
所得钢板的力学性能见表1。
实施例3
本实例的15CrMo钢的实际成分（按重量百分比）为：C：0.14%，Si：0.27%，Mn：0.62%，P：0.010%，S：0.009%，Ni：0.09%，Cr：0.95%，Mo：0.50%，Cu：0.03%，余量为Fe和不可避免的杂质，轧制成15mm成品钢板。
本实例的生产方法如下：
（1）冶炼工序：钢水采用转炉冶炼，LF炉精炼，喂入铝线6.3米/吨，快速将炉渣变白，白渣保持时间35分钟；VD炉真空处理，真空前将各类成分调至内控范围，真空保持时间24分钟；
（2）连铸工艺：钢板采用连铸生产，连铸坯采用断面为200*1300mm，连铸坯堆垛24h开始清理坯料，清理温度实测值为150℃；
（3）加热工艺：连铸坯在连续炉进行加热，加热系数按照8min/cm，最高加热温度1250℃,均热段温度控制在1220℃左右,然后出炉进行轧制；
（4）轧钢工艺：采用奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段控轧工艺。第一阶段在粗轧机上进行，开轧温度控制在1050℃，粗轧机的第一阶段控制总压下率在78%，道次变形率17%，粗轧终轧温度970℃。此阶段主要是细化奥氏体晶粒度，第二阶段控轧在精轧机上进行，开轧温度900℃，开轧前几道次采用大压下量，道次压下率在18%，累积压下率60%，终轧温度830℃。轧后采用空冷的冷却方式。
（5）回火工艺：对采用控轧工艺的钢板进行回火处理，回火温度720℃、保温时间为4.5min/mm。
所得钢板的力学性能见表1。
实施例4
本实例的15CrMo钢的实际成分（按重量百分比）为：C：0.12%，Si：0.13%，Mn：0.40%，P：0.005%，S：0.004%，Ni：0.25%，Cr：0.80%，Mo：0.55%，Cu：0.25%，余量为Fe和不可避免的杂质，轧制成18mm成品钢板。
本实例的生产方法如下：
（1）冶炼工艺：钢水采用转炉冶炼，LF炉精炼，喂入铝线6米/吨，快速将炉渣变白，白渣保持时间25分钟；VD炉真空处理，真空前将各类成分调至内控范围，真空保持时间20分钟；
（2）连铸工艺：钢板采用连铸生产，连铸坯采用断面为200*1300mm，连铸坯堆垛30h开始清理坯料，清理温度实测值为150℃；
（3）加热工艺：连铸坯在连续炉进行加热，加热系数按照10min/cm，最高加热温度1250℃,均热段温度控制在1240℃左右,然后出炉进行轧制；
（4）轧钢工艺：采用奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段控轧工艺。第一阶段在粗轧机上进行，开轧温度控制在1080℃，粗轧机的第一阶段控制总压下率72%，道次变形率16%，粗轧终轧温度960℃。此阶段主要是细化奥氏体晶粒度，第二阶段控轧在精轧机上进行，开轧温度880℃，开轧前几道次采用大压下量，道次压下率在18%，累积压下率54%，终轧温度850℃。轧后采用空冷的冷却方式。
（5）回火工艺：对采用控轧工艺的钢板进行回火处理，回火温度725℃、保温时间为4min/mm。
所得钢板的力学性能见表1。
实施例5
本实例的15CrMo钢的实际成分（按重量百分比）为：C：0.17%，Si：0.37%，Mn：0.70%，P：0.025%，S：0.025%，Ni：0.07%，Cr：1.10%，Mo：0.40%，Cu：0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质，轧制成20mm成品钢板。
本实例的生产方法如下：
（1）冶炼工艺：钢水采用转炉冶炼，LF炉精炼，喂入铝线6.4米/吨，快速将炉渣变白，白渣保持时间28分钟；VD炉真空处理，真空前将各类成分调至内控范围，真空保持时间25分钟；
（2）连铸工艺：钢板采用连铸生产，连铸坯采用断面为200*1300mm，连铸坯堆垛26h开始清理坯料，清理温度实测值为180℃；
（3）加热工艺：连铸坯在连续炉进行加热，加热系数按照9min/cm，最高加热温度1250℃,均热段温度控制在1225℃左右,然后出炉进行轧制；
（4）轧钢工艺：采用奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段控轧工艺。第一阶段在粗轧机上进行，开轧温度控制在1090℃，粗轧机的第一阶段控制总压下率在80%，道次变形率16%，粗轧终轧温度985℃。此阶段主要是细化奥氏体晶粒度，第二阶段控轧在精轧机上进行，开轧温度890℃，开轧前几道次采用大压下量，道次压下率在19%，累积压下率65%，终轧温度850℃。轧后采用空冷的冷却方式。
（5）回火工艺：对采用控轧工艺的钢板进行回火处理，回火温度730℃、保温时间为4min/mm。
所得钢板的力学性能见表1。
表 1 15CrMo 钢板的力学性能
实验证明：本发明的钢板强度及韧性匹配良好，采用控轧+回火相结合工艺生产，与传统的正火+回火工艺相比，生产的钢板钢板综合性能稳定，质量良好，生产成本低，可实现大批量生产。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种低合金15CrMo钢板，其特征在于，所述钢板由以下重量百分含量的组分组成：C：0.12～0.17%，Si：0.13～0.37%，Mn：0.40～0.70%，P≤0.025%，S≤0.025%，Ni≤0.25%，Cr：0.80～1.10%，Cu≤0.25%，Mo：0.40～0.55%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种低合金15CrMo钢板，其特征在于，所述钢板厚度为10～20mm，采用控轧+回火热处理相结合的生产工艺。
3.基于权利要求1或2所述的一种低合金15CrMo钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包含冶炼工序、连铸工序、加热工序、轧钢工序以及回火工艺。
4.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于，所述轧钢工序中，所述轧钢工序：采用奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段控轧工艺，第一阶段在粗轧机上进行，开轧温度控制在1050～1100℃，粗轧机的第一阶段控制总压下率≥70%，道次变形率≥15%，粗轧终轧温度≥950℃待温。
5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述轧钢工序中，所述轧钢工序：采用奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段控轧工艺，第二阶段控轧在精轧机上进行，开轧温度≤900℃，开轧前几道次采用大压下量，道次压下率在15～20%，累积压下率≥50%，终轧温度控制在800～860℃，轧后采用空冷冷却。
6.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于，所述回火工序中，对采用控轧工艺的钢板进行回火处理，回火温度720～730℃，保温时间为4～4.5min/mm。
7.根据权利要求3-6任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序中，钢水采用转炉冶炼，LF炉精炼，喂入铝线≥6米/吨钢，快速将炉渣变白，白渣保持时间≥25分钟；VD炉真空处理，真空前将各类成分调至内控范围，真空保持时间≥20分钟。
8.根据权利要求3-6任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述连铸工序中，钢水经过连铸生产得到连铸坯，连铸坯断面为200*1300mm，连铸坯堆垛24h以上再拆垛清理，清理温度≥150℃。
9.根据权利要求3-6任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述加热工序中，连铸坯在连续炉进行加热，加热系数为8-10min/cm，最高加热温度1250℃，均热段温度控制在1220～1240℃,然后出炉进行轧制。
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