CN108149134A - 一种高温压力容器用12Cr2Mo1VR钢板及其生产方法 - Google Patents

一种高温压力容器用12Cr2Mo1VR钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明的公开了一种高温压力容器用220‑250mm厚12Cr2Mo1VR钢板，包含如下质量百分比的化学成分（单位，wt%）：C：0.12～0.14、Si：0.05～0.10、Mn：0.45～0.55、P≤0.008、S≤0.002、Als：0.020～0.040、Cr：2.4～2.5、Mo：0.95～1.05、V：0.25～0.35、Nb：0.020～0.030、Ni：0.15～0.25，其它为Fe和残留元素。通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、钢锭清理、加热、控轧、堆冷、热处理工艺一系列步骤来完成。与现有技术相比，本发明制作成的钢板，使用在高温压力容器上时容易保证探伤和性能，满足高温压力下对容器的使用要求；改变过去长期依赖进口的现状。

Description

一种高温压力容器用12Cr2Mo1VR钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及中厚钢板生产技术领域，具体涉及到一种高温压力容器用12Cr2Mo1VR钢板及其生产方法。
背景技术
高温、高压加氢反应器是加氢裂化和加氢脱硫装置的核心设备，现今大多采用Cr-Mo-V钢材料，具体涉及钢种为12Cr2Mo1VR。目前超厚12Cr2Mo1VR高温压力容器用钢板主要供应来源大多为进口，进口钢材不但价格贵，而且供货周期长，为了打破超厚12Cr2Mo1VR钢板依赖进口，提高我国石化行业高温高压临氢环境用钢的研究水平，实现此钢种国产化具有重要意义。在已知的技术中，超厚12Cr2Mo1VR高温压力容器用钢保探伤、保性能难度大，生产过程控制不当极易造成钢板开裂。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高温压力容器用220-250mm厚12Cr2Mo1VR钢板，在高温压力容器上使用时，能满足高温高压的要求。
本发明的另一目的在于提供一种高温压力容器用220-250mm厚12Cr2Mo1VR钢板的生产方法，使用在高温压力容器上时容易保证探伤和性能，满足高温压力下对容器的使用要求。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高温压力容器用220-250mm厚12Cr2Mo1VR钢板，包含如下质量百分比的化学成分（单位，wt%）：C：0.12～0.14、Si：0.05～0.10、Mn：0.45～0.55、P≤0.008、S≤0.002、Als：0.020～0.040、Cr：2.4～2.5、Mo：0.95～1.05、V：0.25～0.35、Nb：0.020～0.030、Ni：0.15～0.25，其它为Fe和残留元素。
一种高温压力容器用220-250mm厚12Cr2Mo1VR钢板的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
a.KR铁水预处理：经KR搅拌脱硫后，铁水S≤0.008%，脱硫后降低温度t≤20℃；
b.转炉冶炼：入炉铁水S≤0.008%、P≤0.060%，铁水温度≥1300℃，入炉废钢为干燥的优质边角料及含镍特种废钢，转炉装入量按浇钢铸的重量大于5-7吨控制，出钢过程中不吹氩、不向钢水中加入任何脱氧剂和合金，出钢结束时采用挡渣锥挡渣，若挡渣失败，须提前抬炉，确保转炉下渣厚度控制在20mm以下，以避免下渣回磷；
c.吹氩处理：钢水到氩站开启氩气后加入铝线，铝线垂直喂入钢包，严禁盘旋喂入钢包；铝线加入后强吹氩3min，待吹开钢液裸眼直径总和满足500-700mm后离站，离站温度大于1570℃；
d.LF精炼：精炼过程全程吹氩，精炼渣碱度按4.0-6.0控制，一次加热3min后，先加入50Kg电石，再加入20-40Kg铝粒，此后每隔2min向钢包中用铁锨添加2～4锨铝粒，以确保炉渣变白为准；二次加热根据埋弧效果每次加入10-30Kg的电石，同时每隔2min用铁锨向钢包中添加1～3锨铝粒，以确保整个二次加热过程维持白渣；三次加热时，脱氧剂的加入根据炉渣颜色确定是否加入，维持白渣即可；精炼过程中要求粘渣次数大于5次，离站前关闭氩气，加入硅钙线，采用真空脱气，离站温度1610±10℃；
e.VD精炼：真空度达到≤67Pa，保压时间≥25min，破空后软吹3-5min，软吹过程中钢水不能裸露，抽真空结束后定H控制在1.5PPm以内，关闭氩气后覆盖剂铺满钢液面，离站温度1560±15℃；
f.模铸：钢锭模编号使用，上线使用前锭模温度≤120℃，浇注温度控制在1550-1555℃，浇注前，模铸保护渣一半采取草绳吊挂的方式挂在锭模中（避免悬挂于钢流出钢孔正上方），吊挂高度高于锭模底部300～400mm，另一半在开浇后1～4min内加完，若浇注过程中出现钢液泛红须随时补加保护渣，浇注过程中要求开浇稳、跟流紧、平稳开浇无飞溅，平稳上升无翻腾；浇注完毕60min内，对每支锭及时补加40Kg以上的碳化稻壳至帽口部位不见红；同时在注毕1-2h内，向每个锭模内补加40-80Kg的碳化稻壳，确保帽口保温效果；
g.钢锭清理：钢锭转至库区后要求立即对钢锭进行热检，并在脱模后的24h内做好清理准备工作，清理温度≥200℃；对钢锭大面全部清理避免皮下裂纹漏清，重点对钢锭大面中心区域清理，并仔细检查有无裂纹漏清；钢锭清理前或清理后须堆垛缓冷，即钢锭一旦铺开须立即开始清理，清理后钢锭须及时装炉，若不能立即装炉，则必须上下用热锭夹住缓冷；
h.钢锭加热：钢锭入炉温度≤400℃，焖钢温度400-500℃，时间4h，一次加热升温速度80℃/S，当温度升至900℃时保温8h，二次加热速度100-120℃/S，温度升至1000℃时升温速度不限，温度升至1260-1280℃时保温15h，接着翻钢升至1260-1280重新保温2h后出钢；
i.钢锭轧制:轧制过程中严格执行“高温、低速、大压下”工艺，开轧第一道次、展宽第一道次、展长第一道次、挤边道次、终轧道次必须同时使用上、下高压水，展长阶段高压水使用不少于2道，严禁单动、点动打水；
j.堆冷:轧后堆入缓冷坑进行堆垛缓冷，堆冷温度≥450℃，堆冷时间≥72小时；
k.热处理：在外部机械化炉进行两次淬火加一次回火处理，第一次淬火加热温度930-950℃，保温系数2.4-2.6min/mm，入淬火池时钢板温度≥870℃，入水冷却120-150min至常温；第二次淬火加热温度910-930℃，保温系数2.0-2.4min/mm，入淬火池钢板温度≥860℃，入水冷却120-150min至常温，钢板入水时的水温＜15℃，淬火后放入外部机械化炉进行回火，回火温度720-730℃，保温系数4.0-5.0min/mm，出炉后空冷。
由于本发明通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、钢锭清理、加热、热轧、堆冷、热处理、缓冷工艺，在保证12Cr2Mo1VR成分的基础上，严格控制钢中P、S等影响钢板塑韧性的有害元素含量，通过LF精炼吸附夹杂物、VD真空脱气、钢锭缓冷，同时严格控制钢锭加热温度，轧制过程中严格执行“高温、低速、大压下”工艺，采用钢板堆垛缓冷，热处理采用两次淬火+一次回火等方法，保证了12Cr2Mo1VR钢种220-250mm厚度钢板内部残余应力最小化，内部质量合格，各项性能指标达到标准要求。在冶炼过程中，严格控制钢中P（磷）、S（硫）等有害元素，保证钢水的纯净度基本达到洁净钢水平。钢锭脱模后采用缓冷的方式，有效减轻了原始钢锭内部应力，在后续轧制加热过程中，采用焖钢-升温-保温-升温-保温的方式，适当降低加热温度，不仅消除了钢水凝固过程产生的残余应力，而且避免钢锭内部原始奥氏体晶粒过分长大，为钢锭在轧制过程中晶粒的细化奠定坚实基础。在轧制过程中，通过采用高温低速大压下工艺能够保证12Cr2Mo1VR钢板内部疏松完全啮合、原始铸态组织充分破碎。热处理环节通过第一次高温淬火促进内部组织和成分均匀化，第二次淬火适当降低加热温度在保证完成奥氏体化的前提下防止奥氏体晶粒过分长大，淬火时将冷却水温控制在15℃以下，通过快速冷却得到贝氏体比例达到90%以上，后续通过回火将钢板强韧性调整至合适范围，确保12Cr2Mo1VR特厚钢板各项性能满足要求。
具体实施方式
本发明的公开了一种高温压力容器用220-250mm厚12Cr2Mo1VR钢板，包含如下质量百分比的化学成分（单位，wt%）：C：0.12～0.14、Si：0.05～0.10、Mn：0.45～0.55、P≤0.008、S≤0.002、Als：0.020～0.040、Cr：2.4～2.5、Mo：0.95～1.05、V：0.25～0.35、Nb：0.020～0.030、Ni：0.15～0.25，其它为Fe和残留元素。
上述钢板的生产方法包括以下步骤：KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、钢锭清理、加热、控轧、堆冷、热处理工艺。
下面通过实施例1和实施例2来进一步描述本发明的技术特征。
实施例1：通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、钢锭缓冷、钢锭清理、加热、控轧、堆冷、热处理工艺，获得一种220-250mm高温压力容器用钢12Cr2Mo1VR厚板，它包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.13、Si：0.08、Mn：0.51、P:0.007、S:0.001 、Als：0.032、Cr：2.43、Mo：1.02、V：0.31、Nb：0.026、Ni：0.22，其它为Fe和残留元素。
实施例2：通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、钢锭缓冷、钢锭清理、加热、控轧、堆冷、热处理、缓冷工艺，获得一种220-250mm高温压力容器用钢12Cr2Mo1VR厚板，它包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.14、Si：0.07、Mn：0.52、P：0.006、S：0.001、Als：0.04、Cr：2.46、Mo：1.01、V：0.33、Nb：0.025、Ni：0.23，其它为Fe和残留元素。
对上述实施例1和实施例2进行机械力学性能分析：
成分及机械力学性能按GB713-2014标准执行，标准机械力学性能具体见下表：
本次试生产220-250mm厚12Cr2Mo1VR钢板共计20批，其中：屈服强度控制在490～550MPa，平均达到了521 MPa，比标准富裕106MPa；抗拉强度控制在620-680MPa，平均达到了647MPa，比标准富裕57MPa；伸长率控制在22%-24%，平均达到23%，比标准富裕6%；-20℃ V型冲击功控制在250-290J，平均达到了275J，完全达到12Cr2Mo1VR高温压力容器用钢的水平。
表面质量及探伤：上述实施例1和实施例2中的钢板表面质量正品率100%，按JB/T47030进行探伤，合一级率为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 (2)

1.一种高温压力容器用12Cr2Mo1VR钢板，其特征在于包含如下质量百分比的化学成分（单位，wt%）：C：0.12～0.14、Si：0.05～0.10、Mn：0.45～0.55、P≤0.008、S≤0.002、Als：0.020～0.040、Cr：2.4～2.5、Mo：0.95～1.05、V：0.25～0.35、Nb：0.020～0.030、Ni：0.15～0.25，其它为Fe和残留元素。
2.一种高温压力容器用12Cr2Mo1VR钢板的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
a.KR铁水预处理：经KR搅拌脱硫后，铁水S≤0.008%，脱硫后降低温度t≤20℃；
b.转炉冶炼：入炉铁水S≤0.008%、P≤0.060%，铁水温度≥1300℃，入炉废钢为干燥的优质边角料及含镍特种废钢，转炉装入量按浇钢铸的重量大于5-7吨控制，出钢过程中不吹氩、不向钢水中加入任何脱氧剂和合金，出钢结束时采用挡渣锥挡渣，若挡渣失败，须提前抬炉，确保转炉下渣厚度控制在20mm以下，以避免下渣回磷；
c.吹氩处理：钢水到氩站开启氩气后加入铝线，铝线垂直喂入钢包，严禁盘旋喂入钢包；铝线加入后强吹氩3min，待吹开钢液裸眼直径总和满足500-700mm后离站，离站温度大于1570℃；
d.LF精炼：精炼过程全程吹氩，精炼渣碱度按4.0-6.0控制，一次加热3min后，先加入50Kg电石，再加入20-40Kg铝粒，此后每隔2min向钢包中用铁锨添加2～4锨铝粒，以确保炉渣变白为准；二次加热根据埋弧效果每次加入10-30Kg的电石，同时每隔2min用铁锨向钢包中添加1～3锨铝粒，以确保整个二次加热过程维持白渣；三次加热时，脱氧剂的加入根据炉渣颜色确定是否加入，维持白渣即可；精炼过程中要求粘渣次数大于5次，离站前关闭氩气，加入硅钙线，采用真空脱气，离站温度1610±10℃；
e.VD精炼：真空度达到≤67Pa，保压时间≥25min，破空后软吹3-5min，软吹过程中钢水不能裸露，抽真空结束后定H控制在1.5PPm以内，关闭氩气后覆盖剂铺满钢液面，离站温度1560±15℃；
f.模铸：钢锭模编号使用，上线使用前锭模温度≤120℃，浇注温度控制在1550-1555℃，浇注前，模铸保护渣一半采取草绳吊挂的方式挂在锭模中（避免悬挂于钢流出钢孔正上方），吊挂高度高于锭模底部300～400mm，另一半在开浇后1～4min内加完，若浇注过程中出现钢液泛红须随时补加保护渣，浇注过程中要求开浇稳、跟流紧、平稳开浇无飞溅，平稳上升无翻腾；浇注完毕60min内，对每支锭及时补加40Kg以上的碳化稻壳至帽口部位不见红；同时在注毕1-2h内，向每个锭模内补加40-80Kg的碳化稻壳，确保帽口保温效果；
g.钢锭清理：钢锭转至库区后要求立即对钢锭进行热检，并在脱模后的24h内做好清理准备工作，清理温度≥200℃；对钢锭大面全部清理避免皮下裂纹漏清，重点对钢锭大面中心区域清理，并仔细检查有无裂纹漏清；钢锭清理前或清理后须堆垛缓冷，即钢锭一旦铺开须立即开始清理，清理后钢锭须及时装炉，若不能立即装炉，则必须上下用热锭夹住缓冷；
h.钢锭加热：钢锭入炉温度≤400℃，焖钢温度400-500℃，时间4h，一次加热升温速度80℃/S，当温度升至900℃时保温8h，二次加热速度100-120℃/S，温度升至1000℃时升温速度不限，温度升至1260-1280℃时保温15h，接着翻钢升至1260-1280重新保温2h后出钢；
i.钢锭轧制:轧制过程中严格执行“高温、低速、大压下”工艺，开轧第一道次、展宽第一道次、展长第一道次、挤边道次、终轧道次必须同时使用上、下高压水，展长阶段高压水使用不少于2道，严禁单动、点动打水；
j.堆冷:轧后堆入缓冷坑进行堆垛缓冷，堆冷温度≥450℃，堆冷时间≥72小时；
k.热处理：在外部机械化炉进行两次淬火加一次回火处理，第一次淬火加热温度930-950℃，保温系数2.4-2.6min/mm，入淬火池时钢板温度≥870℃，入水冷却120-150min至常温；第二次淬火加热温度910-930℃，保温系数2.0-2.4min/mm，入淬火池钢板温度≥860℃，入水冷却120-150min至常温，钢板入水时的水温＜15℃，淬火后放入外部机械化炉进行回火，回火温度720-730℃，保温系数4.0-5.0min/mm，出炉后空冷。
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