CN109487040A - 一种压力容器用低合金钢板15CrMoR及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力容器用低合金钢板15CrMoR及其生产方法，按照以下步骤来实现：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、钢坯加热、正火轧制、ACC层流冷却，钢板缓冷、精整检验、入库等工艺控制。与现有技术相比，本发明采用上述技术方案，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、轧制及缓冷等工艺有效实施，成功地研制出了厚度≤100mm的压力容器用低合金钢板15CrMoR钢板，其屈服强度控制在320～400MPa，抗拉强度控制在480～575 MPa，伸长率控制在21%‑24%；V型冲击功控制在100～280J。

Description

一种压力容器用低合金钢板15CrMoR及生产方法

技术领域

本发明涉及中厚板生产技术领域，具体涉及到一种压力容器用低合金钢板15CrMoR及其生产方法。

背景技术

15CrMoR属于压力容器用钢，主要用于石油石化行业、化工设备制造企业、电站建设、锅炉和压力容器制造等，随着近年石油化工、煤化工、核电等行业的快速发展，15CrMoR类钢板的应用更加广泛，但各钢厂生产基本都采用正火+回火工艺生产，由于钢板经过正火和回火两道热处理工序，不仅对设备要求严格，另一方面更是增加了生产制造成本。

发明内容

针对上述问题，经过试验摸索，采用轧制+堆冷（钢板缓冷）的方式，获得了一种压力容器用低合金钢板15CrMoR及其生产方法，经检测，该钢板内部组织和机械性与传统方式生产得到的钢板内部组织接近，从而完成了本发明。

本发明与传统工艺相比，采用优化的轧制工艺，两阶段轧制后经ACC层流冷却，然后将矫直的钢板快速下线高温堆冷，减少了传统工艺的正火和回火过程，降低了生产成本，缩短了工艺流程。

因此，本发明的目的在于提供一种压力容器用低合金钢板15CrMoR。

本发明的另一目的在于提供一种压力容器用低合金钢板15CrMoR的生产方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种压力容器用低合金钢板15CrMoR，该钢板厚度为≤100mm，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C 0.08～0.16、Si 0.17～0.40、Mn 0.41～0.69、P ≤0.015、S ≤0.005、V+Nb+Ti ≤0.1，Cr 0.80-1.20，Mo 0.45-0.60，Als 0.15～0.30，其它为Fe和残留元素。

一种压力容器用低合金钢板15CrMoR的生产方法，按照以下步骤来实现：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、钢坯加热、正火轧制、ACC层流冷却，钢板缓冷、精整检验、入库等工艺控制。最终制得本发明。

本发明采用上述技术方案，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、轧制及缓冷等工艺有效实施，成功地研制出了厚度≤100mm的压力容器用低合金钢板15CrMoR钢板，其屈服强度控制在320～400MPa，抗拉强度控制在480～575MPa，；伸长率控制在21%-24%； V型冲击功控制在100～280J。

具体实施方式

本发明的实施例采用转炉冶炼、连铸浇注，宽厚板轧机轧制的方法生产厚度≤100mm的压力容器用低合金15CrMoR钢板，其工艺流程为：优质铁水、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24—60小时、加热、轧制、ACC层流冷却、矫直、堆垛缓冷、精整、性能检验、外检、探伤、入库。

实施方式：

上述实施例中的钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.08～0.16、Si：0.17～0.40、Mn：0.41～0.69、P：≤0.015、S：≤0.005、V+Nb+Ti：≤0.1，Cr：0.80-1.20，Mo：0.45-0.60，Als：0.15～0.30，其它为Fe和残留元素。

生产时按照以下步骤来实现：

1）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≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；

2）转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.080%，铁水温度≥1270℃，废钢严格采用优质废钢，过程严格控制，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢目标P≤0.015%、C≥0.05%、S≤0.012%，出钢过程中向钢包内添加加脱氧剂、萤石等。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）吹氩处理工艺：氩站加入铝线，然后采用吹氩搅拌，离氩站温度不得低于1570℃；

4）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，控制好精炼渣碱度。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，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℃；

5）VD精炼工艺：VD高真空度保压时，破真空后软吹。离站前，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℃；

6）连铸工艺：中包过热度15±10℃，恒定拉速，采用电磁搅拌，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≥12h；

7）加热工艺: 加热温度及加热时间如下：预热段温度≥900℃，加热段温度≥1220℃，保温段温度≥1200℃，加热速度≥9min/cm；

8）控轧控冷：结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，采用两阶段轧制，一阶段开轧温度1100℃～1150℃，终轧温度在980℃～1000℃，待温厚度为成品厚度的2.2～2.5倍，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础，二阶段开轧温度≤960℃，二阶段保证单道次压下率≥15%，累计压下率≥60%，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度920±20℃，轧制结束后，采用ACC层流冷却适当的控制冷却速度，钢板出ACC后进行快速矫直，后快速入缓坑缓冷；

9）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，钢板堆垛缓冷时间≥24小时，从而制得上述实施例。

对上述实施例制得的钢板进行机械力学性能分析

成份及机械力学性能按GB713-2014，机械性能平均值具体见下表：

本次分别试生产20mm、60mm、100mm厚度15CrMoR各 20批，通过合理的化学成分设计及生产工艺控制，成功地研制出低温压力容器用15MnNiDR钢板。其屈服强度控制在320～400MPa，抗拉强度控制在480～575 MPa；伸长率控制在21%-24%； V型冲击功控制在100～280J；

对生产的钢板外检，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。

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)

1.一种压力容器用低合金钢板15CrMoR，其特征在于：该钢板厚度为≤100mm，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C 0.08～0.16、Si 0.17～0.40、Mn 0.41～0.69、P ≤0.015、S ≤0.005、V+Nb+Ti ≤0.1，Cr 0.80-1.20，Mo 0.45-0.60，Als 0.15～0.30，其它为Fe和残留元素。

2.一种压力容器用低合金钢板15CrMoR的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

1）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≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；

2）转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.080%，铁水温度≥1270℃，废钢严格采用优质废钢，过程严格控制，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢目标P≤0.015%、C≥0.05%、S≤0.012%，出钢过程中向钢包内添加加脱氧剂、萤石等，

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）吹氩处理工艺：氩站加入铝线，然后采用吹氩搅拌，离氩站温度不得低于1570℃；

4）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，控制好精炼渣碱度，

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，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℃；

5）VD精炼工艺：VD高真空度保压时，破真空后软吹，

离站前，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℃；

6）连铸工艺：中包过热度15±10℃，恒定拉速，采用电磁搅拌，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≥12h；

7）加热工艺: 加热温度及加热时间如下：预热段温度≥900℃，加热段温度≥1220℃，保温段温度≥1200℃，加热速度≥9min/cm；

8）控轧控冷：结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，采用两阶段轧制，一阶段开轧温度1100℃～1150℃，终轧温度在980℃～1000℃，待温厚度为成品厚度的2.2～2.5倍，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础，二阶段开轧温度≤960℃，二阶段保证单道次压下率≥15%，累计压下率≥60%，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度920±20℃，轧制结束后，采用ACC层流冷却适当的控制冷却速度，钢板出ACC后进行快速矫直，后快速入缓坑缓冷；

9）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，钢板堆垛缓冷时间≥24小时，从而制得上述实施例。