CN108118241A - 一种低温压力容器用调质钢板07MnMoVR及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温压力容器用调质钢板07MnMoVR，包含如下质量百分比的化学成分：C≤0.09%、Si：0.15～0.40%、Mn：1.30～1.40%、P≤0.015%、S≤0.005%、Als：0.015～0.040%、Cr：0.3%、Mo：0.10～0.30%、Nb：0.20‑0.50，V：0.02‑0.06，其它为Fe和残留元素，通过铁水KR脱硫—100 t转炉—LF精炼—VD真空脱气—浇铸—加热—除鳞—3800mm轧机轧制—缓冷—探伤—表面检查—热处理—探伤—性能检测一系列工艺步骤制得。与现有技术相比，本发明能确保钢板性能达到国家标准要求，丰富了生产品种。

Description

一种低温压力容器用调质钢板07MnMoVR及其生产方法

技术领域

本发明涉及钢板生产领域，具体涉及到一种低温压力容器用调质钢板07MnMoVR及其生产方法。

背景技术

压力容器用调质高强钢包括常温用07MnMoVR和低温用07MnNiMoVDR两个牌号。由于这两种钢板均具有低裂纹焊接敏感指数特性(简称CF钢)，而被广泛应用于水电行业及球罐制造业。我国在大力发展水电和低温储罐(如LPG、丙烯)建设过程中，设备大型化和安全性是首先必须解决的问题，如天然气、液化气球罐从数百立方米向数千乃至上万立方米方向发展；水电和球罐用CF钢必须保证低温使用性能要求，例如丙烯和乙烯储罐的设计温度由当初的20℃降为﹣25 ~ ﹣35℃至﹣30 ~ ﹣50℃。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种低温压力容器用调质钢板07MnMoVR，能满足大型设备的安全性和低温使用性能要求。

本发明的另一目的在于提供一种低温压力容器用调质钢板07MnMoVR的生产方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种低温压力容器用调质钢板07MnMoVR，包含如下质量百分比的化学成分：C：≤0.09%、Si：0.15～0.40%、Mn：1.30～1.40%、P≤0.015%、S≤0.005%、Als：0.015～0.040%、Cr：0.3%、Mo：0.10～0.30%、Nb：0.20-0.50，V：0.02-0.06，其它为Fe和残留元素。

优选的是，所述低温压力容器用调质钢板07MnMoVR的厚度为80mm。

上述技术方案是在原有的07MnMoVR调质压力容器用钢的成分基础上，适当调整07MnMoVR中C、Mn、V、Mo、Nb等合金元素的含量和比例，并严格控制钢中P、S等影响钢板塑韧性的有害元素含量，同时严格控制轧钢的加热制度，轧制过程采用降低终轧温度、轧后提高冷却速度和轧后钢板堆垛缓冷的方式，热处理采用调质工艺从而保证了07MnMoVR钢种80mm厚度钢板的各项性能指标达到标准要求。

一种低温压力容器用调质钢板07MnMoVR的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

1）KR铁水预处理：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤22mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤20min、脱硫温降≤20℃；

2）转炉冶炼：入炉铁水S≤0.005%、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，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢目标P≤0.01.%、C≥0.05%、S≤0.008%，出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石，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；

3）吹氩处理：氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量250-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在400～500mm，离氩站温度不得低于1560℃；

4）LF精炼：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4.0-6.0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，一次加热8-11min、二次加热7-11min，二次加热过程中要求根据造渣情况，补加脱氧剂，另离站前需加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，上钢温度1600±15℃；

5）VD精炼：在线包抽真空时间通过（抽真空前钢水温度—目标离站温度）/1.7min来得出，抽真空时VD真空度满足70Pa以下，保压时间≥22min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露；加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1560±10℃；

6）连铸：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±10℃，拉速0.75m/min，比水量0.80L/㎏，电搅900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内套接保护管，中包浇注过程中保证钢液面不见红；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；

7）加热：预热段温度900-1000℃，加热段温度1220-1260℃，保温段温度1200-1240℃，加热速度10-13min/cm；

8）控轧+控冷：为保证钢锭充分奥氏体化，同时确保原始铸坯晶粒不至于充分长大，便于提高后续板材低温冲击韧性，故在加热工艺方面按照加热温度≤1200℃，保温时间15min/cm进行控制，加热过程保证钢锭充分烧透，但是避免过烧、过热现象；轧制过程采用二阶段轧制法，Ⅰ阶段轧制即为奥氏体再结晶区轧制，轧制温度控制在1000-1100℃，通过多道次大压下率反复轧制使奥氏体不断再结晶充分细化晶粒，Ⅱ阶段轧制即为奥氏体未再结晶区轧制，在950℃以下奥氏体晶粒不再发生再结晶，通过反复轧制不断累积压下使奥氏体晶粒延长细化为转变成细小的铁素体提供条件；控轧冷却为改善板材内部组织状态，对于低合金和微合金进行控制冷却，带来良好的机械强度从而提高板材机械性能，钢板轧制后进入ACC层流冷却，返红温度控制在600-620℃，冷却速率控轧在5℃/S，因为钢板轧制后冷却缓慢，将由奥氏体转变为粗大的珠光体，片层间距加大，导致强度较低，故需通过层流冷却可以得到微细的铁素体和小片层间距的珠光体组织，从而提高原始板材机械性能；

9）堆冷工艺:：钢板堆垛缓冷时堆垛缓冷温度不低于450℃，堆冷时间≥50小时，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，改善钢板探伤缺陷。

本发明的生产过程通过KR铁水、转炉、LF精炼、VD真空处理、浇铸，为获得较好的确保钢板探伤要求，须控确保钢水纯净度，一般包过S、P和各类氧化物在钢水中凝固产生的各类夹杂物导致偏析严重影响铸坯质量及钢板力学性能，冶炼出钢工艺过程保证出钢碳控制在0.04-0.06%之间，出钢P≤0.012%；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣，LF精炼采用大渣量造渣工艺，要求精炼一加热结束炉渣必须变白或黄白，白渣保持时间≥45min，合金在精炼二加热过程中加入。要求精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣，精炼总时间要求控制在55min以上，VD真空精炼：VD保压时间按照≥23min执行，要求在75Pa的真空度下，保压过程钢水翻腾效果良好，浇注温度按照1560-1565℃进行控制，钢水到站后必须执行软吹氩工艺，吹氩时间控制在15-20min，，吹氩结束后镇静5min开浇，浇注坚持“高温慢注，低温快注”原则。

本发明通过理论分析、工艺模拟、试验研究、实际生产产品检测等手段进行关键使用性能的关键技术研究，生产工艺流程通过铁水（KR脱硫）-转炉-LF精炼-VD真空处理-浇铸-轧制-热处理成功开发了80mm厚07MnMoVR乙烯储罐用低温压力容器调质板，经进行各项性能检测完全满足GB19189-2011《 压力容器用调质高强度钢板》性能要求。

本发明的有益效果在于：与传统的国标厚度80mm厚07MnMoVR保证性能的情况下，通过TMCP轧制和钢板堆垛缓冷方式、热处理调质工艺，确保了超越国标极限厚度达到80mm厚度规格钢板性能达到国家标准要求，从而丰富了生产品种。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的技术特征作进一步描述。

本发明的实施例是生产一种低温压力容器用调质钢板07MnMoVR，包含如下质量百分比的化学成分：C：≤0.09%、Si：0.15～0.40%、Mn：1.30～1.40%、P≤0.015%、S≤0.005%、Als：0.015～0.040%、Cr：0.3%、Mo：0.10～0.30%、Nb：0.20-0.50，V：0.02-0.06，其它为Fe和残留元素，厚度为80mm。

本发明的实施例通过铁水KR脱硫—100 t转炉—LF精炼—VD真空脱气—浇铸—加热—除鳞—3800mm轧机轧制—缓冷—探伤—表面检查—热处理—探伤—性能检测—精整—入库一系列工艺步骤来实施，为获得较好的确保钢板探伤要求，须控确保钢水纯净度，一般包过S、P和各类氧化物在钢水中凝固产生的各类夹杂物导致偏析严重影响铸坯质量及钢板力学性能，冶炼出钢工艺过程保证出钢碳控制在0.04-0.06%之间，出钢P≤0.012%；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣，LF精炼采用大渣量造渣工艺，要求精炼一加热结束炉渣必须变白或黄白，白渣保持时间≥45min，合金在精炼二加热过程中加入。要求精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣，精炼总时间要求控制在55min以上，VD真空精炼：VD保压时间按照≥23min执行，要求在75Pa的真空度下，保压过程钢水翻腾效果良好，浇注温度按照1560-1565℃进行控制，钢水到站后必须执行软吹氩工艺，吹氩时间控制在15-20min，，吹氩结束后镇静5min开浇，浇注坚持“高温慢注，低温快注”原则。

对本发明的实施例中得到的钢板按照GB19189-2011进行机械力学性能分析，分析结果见下表：

针对本发明的实施例试生产80mm厚07MnMoVR共计30批，其中：屈服强度控制在575-670MPa，平均达到了582 MPa，比标准富裕92MPa；抗拉强度控制在655-690 MPa，平均达到了667MPa，比标准富裕57MPa；伸长率控制在18%-22%，平均达到19%，比标准富裕2%；-20℃ V型冲击功控制在200～277J，平均达到了252J，-40℃ V型冲击功控制在170～187J，平均达到了174J，完全达到07MnMoVR的水平。

对上述30批钢板进行外检，正品率100%，按JB/T 2970-2004进行探伤，合一级率为80%，合三级率为100%，达到了预期效果。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种低温压力容器用调质钢板07MnMoVR，其特征在于：包含如下质量百分比的化学成分：C：≤0.09%、Si：0.15～0.40%、Mn：1.30～1.40%、P≤0.015%、S≤0.005%、Als：0.015～0.040%、Cr：0.3%、Mo：0.10～0.30%、Nb：0.20-0.50，V：0.02-0.06，其它为Fe和残留元素。

2.根据权利要求1所述的低温压力容器用调质钢板07MnMoVR，其特征在于：所述低温压力容器用调质钢板07MnMoVR的厚度为80mm。

3.一种低温压力容器用调质钢板07MnMoVR的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

1）KR铁水预处理：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤22mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤20min、脱硫温降≤20℃；

2）转炉冶炼：入炉铁水S≤0.005%、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，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢目标P≤0.01.%、C≥0.05%、S≤0.008%，出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石，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；

3）吹氩处理：氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量250-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在400～500mm，离氩站温度不得低于1560℃；

4）LF精炼：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4.0-6.0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，一次加热8-11min、二次加热7-11min，二次加热过程中要求根据造渣情况，补加脱氧剂，另离站前需加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，上钢温度1600±15℃；

5）VD精炼：在线包抽真空时间通过（抽真空前钢水温度—目标离站温度）/1.7min来得出，抽真空时VD真空度满足70Pa以下，保压时间≥22min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露；加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1560±10℃；

6）连铸：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±10℃，拉速0.75m/min，比水量0.80L/㎏，电搅900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内套接保护管，中包浇注过程中保证钢液面不见红；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；

7）加热：预热段温度900-1000℃，加热段温度1220-1260℃，保温段温度1200-1240℃，加热速度10-13min/cm；

8）控轧+控冷：为保证钢锭充分奥氏体化，同时确保原始铸坯晶粒不至于充分长大，便于提高后续板材低温冲击韧性，故在加热工艺方面按照加热温度≤1200℃，保温时间15min/cm进行控制，加热过程保证钢锭充分烧透，但是避免过烧、过热现象；轧制过程采用二阶段轧制法，Ⅰ阶段轧制即为奥氏体再结晶区轧制，轧制温度控制在1000-1100℃，通过多道次大压下率反复轧制使奥氏体不断再结晶充分细化晶粒，Ⅱ阶段轧制即为奥氏体未再结晶区轧制，在950℃以下奥氏体晶粒不再发生再结晶，通过反复轧制不断累积压下使奥氏体晶粒延长细化为转变成细小的铁素体提供条件；控轧冷却为改善板材内部组织状态，对于低合金和微合金进行控制冷却，带来良好的机械强度从而提高板材机械性能，钢板轧制后进入ACC层流冷却，返红温度控制在600-620℃，冷却速率控轧在5℃/S，因为钢板轧制后冷却缓慢，将由奥氏体转变为粗大的珠光体，片层间距加大，导致强度较低，故需通过层流冷却可以得到微细的铁素体和小片层间距的珠光体组织，从而提高原始板材机械性能；

9）堆冷工艺:：钢板堆垛缓冷时堆垛缓冷温度不低于450℃，堆冷时间≥50小时，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，改善钢板探伤缺陷。