CN109022696B - 提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法，所所述方法包括冶炼、加热、轧制、热处理工序；所述冶炼工序，精炼后进行20～25min真空处理，浇铸温度1560～1570℃，浇铸通钢量3.8～4.5t/min；采用亚温淬火+回火工艺；亚温淬火工艺：加热温度为860～890℃。本发明对钢板成分进行了优化，使成分设计更加合理，钢板厚度为150～180mm，板厚1/2处‑15～‑20℃冲击值≥100J，其他性能满足ASME要求。

Description

提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法。
背景技术
SA387Gr11CL1钢板具有良好的高温强度、抗氧化性能、抗硫化物腐蚀性能，主要应用于石油、化工、电站及锅炉等行业，用于制造反应器、热交换器、分离器、球罐、油气罐、液化气罐、核反应堆压力壳、锅炉汽包、液化石油气瓶、水电站高压水管、水轮机蜗壳等高温、高压、与氢或氢混合介质接触的设备及构件。
由于石化项目的发展，对于钢板性能及厚度的要求越来越高，因此开发大厚度SA387Gr11CL1钢板并提高钢板低温冲击韧性是当下亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法，所述方法包括冶炼、加热、轧制、热处理工序；所述冶炼工序，精炼后进行20～25min真空处理，浇铸温度1560～1570℃，浇铸通钢量3.8～4.5t/min；采用亚温淬火+回火工艺；所述亚温淬火加热温度为860～890℃。
本发明所述加热工序，坯料加热时采用梯段加热工序，第一阶段为预热段，工艺为600～800℃，保温1.5～2h；第二阶段为加热段，工艺为1270～1290℃，保温1.5～2h；第三阶段为均热段，工艺为1230～1260℃，保温1.5～2h。
本发明所述轧制工序，轧制过程中采用热轧直接成材，开轧温度1050～1100℃，终轧温度950～1000℃，轧后1～2min水冷至750～800℃。
本发明所述热处理工序，采用亚温淬火+回火工艺；亚温淬火工艺：加热至860～890℃，保温375～450min，出炉入淬火机水冷，淬火机内摇摆35～45min，冷至室温；回火工艺：回火温度650～680℃，保温270～324min，出炉空冷。
本发明所述方法生产的SA387Gr11CL1钢板厚度为150～180mm。
本发明所述方法生产的SA387Gr11CL1钢板板厚1/2处-15～-20℃冲击值≥100J。
本发明所述方法生产的SA387Gr11CL1钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.05～0.10%、Si：0.50～0.65%、Mn：0.4～0.6%、P≤0.007%、S≤0.007%，Cr：1.05～1.35%、Mo：0.50～0.65%、Ni：0.2～0.3%，其余为Fe和不可避免的杂质。化学成分满足ASME要求，为保证钢板的强度和低温冲击韧性，对钢板成分进行了优化，降低钢中C含量并增加Ni元素含量。
本发明设计思路及原理：
1.为保证大厚度SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性，成分设计时在满足ASME标准要求前提下降低C含量并增加Ni元素含量。
2.由于该厚度钢板需采用钢锭成材，为保证钢板内部质量，冶炼时需延长真空处理时间，并严格控制浇铸温度及通钢量在规定的范围之内。
3.为保证坯料加热均匀，加热时采用梯段加热工序。
4.由于钢板较厚，轧制时采用控轧控冷生产效率过低，因此采用热轧+水冷轧制工艺以保证钢板组织均匀细小。
5.由于钢板厚度较厚且要求冲击温度较低，为保证钢板的低温冲击性能，钢板采用亚温淬火+回火工艺进行热处理，在该热处理工艺下生产的钢板，钢板组织中有一定量的铁素体，以保证钢板低温冲击韧性。
本发明SA387Gr11CL1钢板产品标准和性能检测方法标准参考ASME。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明成分设计时在满足ASME标准要求前提下，降低C含量并增加Ni元素含量，保证了大厚度SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性。2、本发明厚度钢板采用钢锭成材，冶炼时通过延长真空处理时间、严格控制浇铸温度及通钢量，保证了钢板内部质量。3、本发明加热时采用梯段加热，保证了坯料加热均匀。4、本发明轧制时采用热轧+水冷轧制工艺，保证钢板组织均匀细小。5、本发明采用亚温淬火+回火工艺进行热处理，钢板组织中有一定量的铁素体，保证了钢板低温冲击韧性。6、本发明钢板厚度为150～180mm，板厚1/2处-15～-20℃冲击值≥100J，其他性能满足ASME要求。
附图说明
图1为实施例1钢板心部金相组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例SA387Gr11CL1钢板厚度180mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.10%，Si：0.65%，Mn：0.60%，Cr：1.35%，Mo：0.65%，P：0.007%，S：0.007%，Ni：0.3%，其余为Fe和不可避免杂质元素。
本实施例提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法包括冶炼、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：精炼后进行25min真空处理，浇铸温度1570℃，浇铸通钢量4.5t/min；
（2）加热工序：坯料加热时采用梯段加热工序，预热段温度为800℃，保温1.5h；加热段温度为1290℃，保温1.5h；均热段温度为1260℃，保温1.5h；
（3）轧制工序：轧制过程中采用热轧直接成材，开轧温度1100℃，终轧温度1000℃，轧后1min水冷至800℃；
（4）热处理工序：采用亚温淬火+回火工艺；亚温淬火：亚温淬火温度890℃，保温450min，出炉入淬火机水冷，淬火机内摇摆45min，冷至室温；回火：回火温度680℃，保温324min，出炉空冷。
本实施例SA387Gr11CL1钢板-15℃冲击功为：100J、159J、149J，其他性能满足ASME要求；钢板心部金相组织见图1。（实施例2-4钢板心部金相组织图与图1类似，故省略）
实施例2
本实施例SA387Gr11CL1钢板厚度150mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.05%，Si：0.50%，Mn：0.40%，Cr：1.05%，Mo：0.50%，P：0.006%，S：0.005%，Ni：0.2%，其余为Fe和不可避免杂质元素。
本实施例提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法包括冶炼、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：精炼后进行20min真空处理，浇铸温度1560℃，浇铸通钢量3.8t/min；
（2）加热工序：坯料加热时采用梯段加热工序，预热段温度为600℃，保温2h；加热段温度为1270℃，保温2h；均热段温度为1230℃，保温2h；
（3）轧制工序：轧制过程中采用热轧直接成材，开轧温度1050℃，终轧温度950℃，轧后2min水冷至750℃；
（4）热处理工序：采用亚温淬火+回火工艺；亚温淬火：亚温淬火温度860℃，保温375min，出炉入淬火机水冷，淬火机内摇摆35min，冷至室温；回火：回火温度650℃，保温270min，出炉空冷。
本实施例SA387Gr11CL1钢板-20℃冲击功为：205J、259J、239J，其他性能满足ASME要求。
实施例3
本实施例SA387Gr11CL1钢板厚度160mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.07%，Si：0.60%，Mn：0.53%，Cr：1.15%，Mo：0.59%，P：0.007%，S：0.005%，Ni：0.25%，其余为Fe和不可避免杂质元素。
本实施例提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法包括冶炼、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：精炼后进行22min真空处理，浇铸温度1564℃，浇铸通钢量3.9t/min；
（2）加热工序：坯料加热时采用梯段加热工序，预热段温度为660℃，保温1.9h；加热段温度为1280℃，保温1.8h；均热段温度为1250℃，保温1.8h；
（3）轧制工序：轧制过程中采用热轧直接成材，开轧温度1090℃，终轧温度980℃，轧后1.5min水冷至760℃；
（4）热处理工序：采用亚温淬火+回火工艺；亚温淬火：亚温淬火温度870℃，保温400min，出炉入淬火机水冷，淬火机内摇摆42min，冷至室温；回火：回火温度655℃，保温288min，出炉空冷。
本实施例SA387Gr11CL1钢板-18℃冲击功为：195J、239J、215J，其他性能满足ASME要求。
实施例4
本实施例SA387Gr11CL1钢板厚度165mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.08%，Si：0.61%，Mn：0.52%，Cr：1.10%，Mo：0.60%，P：0.005%，S：0.005%，Ni：0.22%，其余为Fe和不可避免杂质元素。
本实施例提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法包括冶炼、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：精炼后进行21min真空处理，浇铸温度1566℃，浇铸通钢量4.2t/min；
（2）加热工序：坯料加热时采用梯段加热工序，预热段温度为680℃，保温1.7h；加热段温度为1275℃，保温1.7h；均热段温度为1255℃，保温1.8h；
（3）轧制工序：轧制过程中采用热轧直接成材，开轧温度1080℃，终轧温度970℃，轧后1.8min水冷至750℃；
（4）热处理工序：采用亚温淬火+回火工艺；亚温淬火：亚温淬火温度875℃，保温420min，出炉入淬火机水冷，淬火机内摇摆40min，冷至室温；回火：回火温度675℃，保温297min，出炉空冷。
本实施例SA387Gr11CL1钢板-16℃冲击功为：163J、139J、209J，其他性能满足ASME要求。
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 (5)

1.一种提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法，其特征在于，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.05～0.10%、Si：0.50～0.65%、Mn：0.4～0.6%、P≤0.007%、S≤0.007%，Cr：1.05～1.35%、Mo：0.50～0.65%、Ni：0.2～0.3%，其余为Fe和不可避免的杂质，所述方法包括冶炼、加热、轧制、热处理工序；所述冶炼工序，精炼后进行20～25min真空处理，浇铸温度1560～1570℃，浇铸通钢量3.8～4.5t/min；所述热处理工序采用亚温淬火+回火工艺；所述亚温淬火加热温度为860～890℃；所述加热工序，坯料加热时采用梯段加热工序，第一阶段为预热段，温度为600～800℃，保温1.5～2h；第二阶段为加热段，温度为1270～1290℃，保温1.5～2h；第三阶段为均热段，温度为1230～1260℃，保温1.5～2h。
2.根据权利要求1所述的一种提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法，其特征在于，所述轧制工序，轧制过程中采用热轧直接成材，开轧温度1050～1100℃，终轧温度950～1000℃，轧后1～2min水冷至750～800℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法，其特征在于，所述亚温淬火工艺保温375～450min，出炉入淬火机水冷，淬火机内摇摆35～45min，冷至室温；回火工艺：回火温度650～680℃，保温270～324min，出炉空冷。
4.根据权利要求3所述的一种提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法，其特征在于，所述方法生产的SA387Gr11CL1钢板厚度为150～180mm。
5.根据权利要求4所述的一种提高SA387Gr11CL1钢板低温冲击韧性的方法，其特征在于，所述方法生产的SA387Gr11CL1钢板板厚1/2处-15～-20℃冲击值≥100J。
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