CN110512089B - 耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板的制备方法 - Google Patents

耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了耐高温3Cr‑1Mo‑0.25V合金钢板的制备方法，包括冶炼、连铸、电渣重熔、加热、轧制、热处理工序。本发明耐高温3Cr‑1Mo‑0.25V合金钢板在经过模焊温度705‑710℃，模焊时间34‑36h处理后检验板厚1/2处性能：屈服强度≥415MPa、抗拉强度580‑760MPa，延伸率≥20%；‑80℃AKV冲击功单值>100J；冷弯d=2a，180°，外观无裂纹，其中d为弯芯直径，a为试样厚度；500℃高温拉伸屈服强度Rp0.2≥315MPa；钢板强韧性匹配良好，能够满足中高温高压环境使用的需求；制备方法可操作性强，在满足钢板性能要求的基础上成本更低，市场潜力和竞争力很大。

Description

耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板的制备方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板的制备方法。
背景技术
当前，为满足石化、煤化工行业快速发展的需要，锅炉及压力容器设备逐渐向大型化和复杂化方向发展，与此同时，国家对其安全性的重视程度却有增无减。为此，多数制造厂转而向容器设备轻量化方向发展，自然催生出了像2.25Cr-1Mo-0.3V等新型加氢反应器、重整反应器压力容器用新型钢板。然而，随着设计院和制造厂针对此类钢的设计技术难度越来越大，比如要求34h或更长的模焊时间，705℃或更高的模焊温度等等。若仍采用上述常规钢板，其最大模焊后的强度富余量已不大，部分指标甚至不能满足要求。
综上所述，迫切需要开发出更新一代的压力容器用钢板，以满足日益提升的技术需求，做好技术储备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板的制备方法。该发明制备方法制得的钢板强韧性匹配良好，能够满足中高温高压环境使用的需求。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板的制备方法，所述方法包括冶炼、连铸、电渣重熔、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼、连铸工序：钢水经电炉初炼、LF炉精炼、VD真空处理后进行连铸，得到连铸坯；电炉出钢P≤0.005%，出钢温度1650-1700℃，无渣出钢；
（2）电渣重熔工序：利用连铸坯制作电极，挂装至980mm结晶器进行电渣重熔，电渣重熔注渣温度为1600-1660℃，平均熔速为900-1200kg/h，埋弧深度为5-80mm，电渣锭脱模后带温清理，电渣锭带温清理温度为180-250℃；
（3）加热工序：清理合格的电渣锭在单体炉加热至1260-1380℃，保温38-50h后进行轧制；
（4）轧制工序：开轧温度1100-1300℃，道次压下率≤13%；
（5）热处理工序：淬火温度920-1000℃，总加热时间1.8-2.8min/mm，淬火过程总水量≥13000m3/h，淬火水温≤25℃，淬火时间60-90min，钢板水冷至20-25℃；回火保温温度670-750℃，总加热时间3.0-4.0min/mm，回火后空冷。
本发明所述耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板的厚度为151-250mm。
本发明所述耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板中合金元素：Cr：2.75-3.25%，Mo：0.90-1.10%，V：0.20-0.30%。
本发明所述耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板板厚1/2处夹杂物A类粗系+细系≤1.0级、B类粗系+细系≤1.5级、C类粗系+细系≤1.5级、D类粗系+细系≤1.0级、Ds类≤1.5级；晶粒度6.5-8.0级。
本发明所述耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板在经过模焊温度705-710℃，模焊时间34-36h处理后检验板厚1/2处性能：屈服强度≥415MPa、抗拉强度580-760MPa，延伸率≥20%；-80℃AKV冲击功单值>100J；冷弯d=2a，180°，外观无裂纹，其中d为弯芯直径，a为试样厚度；500℃高温拉伸屈服强度Rp0.2≥315MPa。
本发明所述冶炼工序，电炉冶炼，生铁和铁水总加入量不低于出钢量的一半，尽量减少社会废钢的加入量；电炉冶炼过程中加强熔氧期低温脱P操作，采用大渣量勤流渣，利于深度脱P；冶炼过程中勤换渣、勤流渣。
本发明耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板的模焊条件：模焊温度705-710℃，模焊时间34-36h，装出炉温度200-350℃，升降温速率50-55℃/h。
本发明设计思路：
本发明采用Cr、Mo、V复合强化机理，以更优的合金元素含量和比例充分发挥各元素的最大作用，确保钢板性能稳定良好。
C能直接影响钢的强度、塑韧性，一定含量范围内，随其含量增加，钢的强度逐渐升高，但塑性下降，韧性下降，焊接性能也会同时下降，故其含量不易太高；
Si元素能促进P、Sn等有害元素在晶界上偏聚，降低钢的低温冲击韧性，其含量也应控制至在低水平；Mn能增强钢的淬透性，但其加入量过高钢的塑性、韧性会下降，其加入量也不宜太高；
Cr、Mo、V元素形成的碳化物能有效扩大奥氏体过冷度，增强钢的淬透性，提高钢的强度、韧性和热强性，同时还可起到析出强化和固溶强化效果。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明采用电炉冶炼，通过优选原料，钢中有害元素和残余元素含量低，钢水纯净度高；钢板采用电渣锭热轧成材，电渣锭组织致密且压缩比大，相比其他成材方式，钢板全厚度性能得到更大程度保证；钢板加热工艺在确保电渣锭均匀烧透的基础上降低加热成本。2、本发明耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板在经过模焊温度705-710℃，模焊时间34-36h处理后检验板厚1/2处性能：屈服强度≥415MPa、抗拉强度580-760MPa，延伸率≥20%；-80℃AKV冲击功单值>100J；冷弯d=2a，180°，外观无裂纹，其中d为弯芯直径，a为试样厚度；500℃高温拉伸屈服强度Rp0.2≥315MPa；钢板强韧性匹配良好，能够满足中高温高压环境使用的需求。3、本发明耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板板厚1/2处夹杂物A类粗系+细系≤1.0级、B类粗系+细系≤1.5级、C类粗系+细系≤1.5级、D类粗系+细系≤1.0级、Ds类≤1.5级；晶粒度6.5-8.0级。4、本发明制备方法可操作性强，在满足钢板性能要求的基础上成本更低，市场潜力和竞争力很大。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板厚度为151mm，钢板中合金元素Cr：2.75%、Mo：0.90%、V：0.20%，制备方法包括冶炼、连铸、电渣重熔、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下步骤：
（1）冶炼、连铸工序：钢水经电炉初炼、LF炉精炼、VD真空处理后进行连铸，得到连铸坯；电炉出钢P：0.0038%，出钢温度1678℃，无渣出钢；
（2）电渣重熔工序：利用连铸坯制作电极，挂装至980mm结晶器进行电渣重熔，电渣重熔注渣温度为1600℃，平均熔速为900kg/h，埋弧深度为5mm，电渣锭脱模后带温清理，电渣锭带温清理温度为180℃；
（3）加热工序：清理合格的电渣锭在单体炉加热至1260℃，保温38h后进行轧制；
（4）轧制工序：开轧温度1100℃，道次压下率13%；
（5）热处理工序：淬火温度920℃，总加热时间1.8min/mm，淬火过程总水量13000m3/h，淬火水温25℃，淬火时间60min，钢板水冷至25℃；回火保温温度750℃，总加热时间3.0min/mm，回火后空冷。
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板夹杂物和晶粒度检测结果见表1；钢板性能检测结果见表2。
实施例2
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板厚度为177mm，钢板中合金元素Cr：2.83%、Mo：0.94%、V：0.22%，制备方法包括冶炼、连铸、电渣重熔、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下步骤：
（1）冶炼、连铸工序：钢水经电炉初炼、LF炉精炼、VD真空处理后进行连铸，得到连铸坯；电炉出钢P：0.0028%，出钢温度1662℃，无渣出钢；
（2）电渣重熔工序：利用连铸坯制作电极，挂装至980mm结晶器进行电渣重熔，电渣重熔注渣温度为1618℃，平均熔速为950kg/h，埋弧深度为20mm，电渣锭脱模后带温清理，电渣锭带温清理温度为190℃；
（3）加热工序：清理合格的电渣锭在单体炉加热至1280℃，保温41h后进行轧制；
（4）轧制工序：开轧温度1130℃，道次压下率12%；
（5）热处理工序：淬火温度935℃，总加热时间2.0min/mm，淬火过程总水量14000m3/h，淬火水温24℃，淬火时间70min，钢板水冷至24℃；回火保温温度730℃，总加热时间3.3min/mm，回火后空冷。
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板夹杂物和晶粒度检测结果见表1；钢板性能检测结果见表2。
实施例3
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板厚度为200mm，钢板中合金元素Cr：3%、Mo：1%、V：0.25%，制备方法包括冶炼、连铸、电渣重熔、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下步骤：
（1）冶炼、连铸工序：钢水经电炉初炼、LF炉精炼、VD真空处理后进行连铸，得到连铸坯；电炉出钢P：0.0032%，出钢温度1660℃，无渣出钢；
（2）电渣重熔工序：利用连铸坯制作电极，挂装至980mm结晶器进行电渣重熔，电渣重熔注渣温度为1630℃，平均熔速为1050kg/h，埋弧深度为47mm，电渣锭脱模后带温清理，电渣锭带温清理温度为220℃；
（3）加热工序：清理合格的电渣锭在单体炉加热至1320℃，保温45h后进行轧制；
（4）轧制工序：开轧温度1200℃，道次压下率11%；
（5）热处理工序：淬火温度950℃，总加热时间2.5min/mm，淬火过程总水量15000m3/h，淬火水温23℃，淬火时间80min，钢板水冷至23℃；回火保温温度715℃，总加热时间3.5min/mm，回火后空冷。
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板夹杂物和晶粒度检测结果见表1；钢板性能检测结果见表2。
实施例4
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板厚度为230mm，钢板中合金元素Cr：3.19%、Mo：1.06%、V：0.28%，制备方法包括冶炼、连铸、电渣重熔、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下步骤：
（1）冶炼、连铸工序：钢水经电炉初炼、LF炉精炼、VD真空处理后进行连铸，得到连铸坯；电炉出钢P：0.0042%，出钢温度1690℃，无渣出钢；
（2）电渣重熔工序：利用连铸坯制作电极，挂装至980mm结晶器进行电渣重熔，电渣重熔注渣温度为1650℃，平均熔速为1140kg/h，埋弧深度为65mm，电渣锭脱模后带温清理，电渣锭带温清理温度为240℃；
（3）加热工序：清理合格的电渣锭在单体炉加热至1360℃，保温48h后进行轧制；
（4）轧制工序：开轧温度1265℃，道次压下率10.5%；
（5）热处理工序：淬火温度980℃，总加热时间2.6min/mm，淬火过程总水量16600m3/h，淬火水温22.5℃，淬火时间88min，钢板水冷至22.5℃；回火保温温度689℃，总加热时间3.7min/mm，回火后空冷。
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板夹杂物和晶粒度检测结果见表1；钢板性能检测结果见表2。
实施例5
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板厚度为250mm，钢板中合金元素Cr：3.25%、Mo：1.10%、V：0.30%，制备方法包括冶炼、连铸、电渣重熔、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下步骤：
（1）冶炼、连铸工序：钢水经电炉初炼、LF炉精炼、VD真空处理后进行连铸，得到连铸坯；电炉出钢P：0.005%，出钢温度1680℃，无渣出钢；
（2）电渣重熔工序：利用连铸坯制作电极，挂装至980mm结晶器进行电渣重熔，电渣重熔注渣温度为1650℃，平均熔速为1200kg/h，埋弧深度为80mm，电渣锭脱模后带温清理，电渣锭带温清理温度为250℃；
（3）加热工序：清理合格的电渣锭在单体炉加热至1380℃，保温50h后进行轧制；
（4）轧制工序：开轧温度1300℃，道次压下率10%；
（5）热处理工序：淬火温度1000℃，总加热时间2.8min/mm，淬火过程总水量17000m3/h，淬火水温20℃，淬火时间90min，钢板水冷至20℃；回火保温温度670℃，总加热时间4.0min/mm，回火后空冷。
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板夹杂物和晶粒度检测结果见表1；钢板性能检测结果见表2。
实施例6
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板厚度为192mm，钢板中合金元素Cr：2.94%、Mo：1.02%、V：0.24%，制备方法包括冶炼、连铸、电渣重熔、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下步骤：
（1）冶炼、连铸工序：钢水经电炉初炼、LF炉精炼、VD真空处理后进行连铸，得到连铸坯；电炉出钢P：0.004%，出钢温度1670℃，无渣出钢；
（2）电渣重熔工序：利用连铸坯制作电极，挂装至980mm结晶器进行电渣重熔，电渣重熔注渣温度为1610℃，平均熔速为1000kg/h，埋弧深度为35mm，电渣锭脱模后带温清理，电渣锭带温清理温度为200℃；
（3）加热工序：清理合格的电渣锭在单体炉加热至1300℃，保温40h后进行轧制；
（4）轧制工序：开轧温度1160℃，道次压下率11.5%；
（5）热处理工序：淬火温度945℃，总加热时间2.3min/mm，淬火过程总水量13500m3/h，淬火水温21℃，淬火时间65min，钢板水冷至21℃；回火保温温度690℃，总加热时间3.2min/mm，回火后空冷。
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板夹杂物和晶粒度检测结果见表1；钢板性能检测结果见表2。
实施例7
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板厚度为220mm，钢板中合金元素Cr：3.10%、Mo：0.98%、V：0.27%，制备方法包括冶炼、连铸、电渣重熔、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下步骤：
（1）冶炼、连铸工序：钢水经电炉初炼、LF炉精炼、VD真空处理后进行连铸，得到连铸坯；电炉出钢P：0.0035%，出钢温度1700℃，无渣出钢；
（2）电渣重熔工序：利用连铸坯制作电极，挂装至980mm结晶器进行电渣重熔，电渣重熔注渣温度为1622℃，平均熔速为970kg/h，埋弧深度为15mm，电渣锭脱模后带温清理，电渣锭带温清理温度为215℃；
（3）加热工序：清理合格的电渣锭在单体炉加热至1350℃，保温43h后进行轧制；
（4）轧制工序：开轧温度1220℃，道次压下率12.5%；
（5）热处理工序：淬火温度990℃，总加热时间2.1min/mm，淬火过程总水量15800m3/h，淬火水温24.5℃，淬火时间72min，钢板水冷至23.5℃；回火保温温度700℃，总加热时间3.9min/mm，回火后空冷。
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板夹杂物和晶粒度检测结果见表1；钢板性能检测结果见表2。
实施例8
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板厚度为210mm，钢板中合金元素Cr：3.15%、Mo：1.08%、V：0.23%，制备方法包括冶炼、连铸、电渣重熔、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下步骤：
（1）冶炼、连铸工序：钢水经电炉初炼、LF炉精炼、VD真空处理后进行连铸，得到连铸坯；电炉出钢P：0.004%，出钢温度1650℃，无渣出钢；
（2）电渣重熔工序：利用连铸坯制作电极，挂装至980mm结晶器进行电渣重熔，电渣重熔注渣温度为1660℃，平均熔速为920kg/h，埋弧深度为72mm，电渣锭脱模后带温清理，电渣锭带温清理温度为205℃；
（3）加热工序：清理合格的电渣锭在单体炉加热至1335℃，保温47h后进行轧制；
（4）轧制工序：开轧温度1250℃，道次压下率11.5%；
（5）热处理工序：淬火温度962℃，总加热时间2.4min/mm，淬火过程总水量14500m3/h，淬火水温23.5℃，淬火时间85min，钢板水冷至21.5℃；回火保温温度720℃，总加热时间3.6min/mm，回火后空冷。
本实施例耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板夹杂物和晶粒度检测结果见表1；钢板性能检测结果见表2。
表1 实施例1-8耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板夹杂物和晶粒度检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2 实施例1-8耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE004
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 (4)

1.一种耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板的制备方法，其特征在于，所述方法包括冶炼、连铸、电渣重熔、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼、连铸工序：钢水经电炉初炼、LF炉精炼、VD真空处理后进行连铸，得到连铸坯；电炉出钢P≤0.005%，出钢温度1650-1700℃，无渣出钢；
（2）电渣重熔工序：利用连铸坯制作电极，挂装至980mm结晶器进行电渣重熔，电渣重熔注渣温度为1600-1660℃，平均熔速为900-1200kg/h，埋弧深度为5-80mm，电渣锭脱模后带温清理，电渣锭带温清理温度为180-250℃；
（3）加热工序：清理合格的电渣锭在单体炉加热至1260-1380℃，保温38-50h后进行轧制；
（4）轧制工序：开轧温度1100-1300℃，道次压下率≤13%，所述钢板的厚度为177-250mm；
（5）热处理工序：淬火温度920-1000℃，总加热时间1.8-2.8min/mm，淬火过程总水量≥13000m3/h，淬火水温≤25℃，淬火时间60-90min，钢板水冷至20-25℃；回火保温温度670-750℃，总加热时间3.0-4.0min/mm，回火后空冷。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板的制备方法，其特征在于，所述耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板中合金元素：Cr：2.75-3.25%，Mo：0.90-1.10%，V：0.20-0.30%。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板的制备方法，其特征在于，所述耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板板厚1/2处夹杂物A类粗系+细系≤1.0级、B类粗系+细系≤1.5级、C类粗系+细系≤1.5级、D类粗系+细系≤1.0级、Ds类≤1.5级；晶粒度6.5-8.0级。
4.根据权利要求1或2所述的一种耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板的制备方法，其特征在于，所述耐高温3Cr-1Mo-0.25V合金钢板在经过模焊温度705-710℃，模焊时间34-36h处理后检验板厚1/2处性能：屈服强度≥415MPa、抗拉强度580-760MPa，延伸率≥20%；-80℃AKV冲击功单值>100J；冷弯d=2a，180°，外观无裂纹，其中d为弯芯直径，a为试样厚度；500℃高温拉伸屈服强度Rp0.2≥315MPa。
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