CN112442637A - 一种新型合金容器用钢板12Cr1MoVR的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型合金容器用钢板12Cr1MoVR的生产方法,该方法包括铁水预处理、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。与传统工艺相比,采用优化的轧制工艺,两阶段轧制后,钢板经ACC层流冷却、矫直,快速下线高温堆冷,获得了一种新型的厚度≤50mm的压力容器用合金12Cr1MoVR钢板,所述钢板的内部组织和机械性与传统轧制后再采取正火加回火获得的内部组织和机械性能基本一致,但较传统工艺,减少了正火和回火过程,缩短了工艺流程,降低了生产成本,减少了钢板在线占压,对整体物流提升效果显著,具有很好的市场推广价值。

Description

一种新型合金容器用钢板12Cr1MoVR的生产方法
技术领域
本发明属于中厚板生产领域,具体涉及一种新型合金容器用钢板12Cr1MoVR的生产方法。
背景技术
12Cr1MoVR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,12Cr1MoVR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,本发明提供了一种新型合金容器用钢板12Cr1MoVR的生产方法。该方法与传统工艺相比,采用优化的轧制工艺,两阶段轧制后,钢板经ACC层流冷却、矫直后,快速下线高温堆冷,减少了传统工艺的正火和回火过程,缩短了工艺流程,降低了生产成本,减少了钢板在线占压,对整体物流提升效果显著。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种新型合金容器用钢板12Cr1MoVR的生产方法,所述钢板包含的质量百分比的化学成分(单位,wt%)为:C:0.08~0.15、Si:0.17~0.40、Mn:0.40~0.70、P:≤0.015、S:≤0.005、V:0.15-0.3,Cr:0.90-1.20,Mo:0.25-0.35,Als:0.15~0.30,其它为Fe和残留元素;所述钢板的生产方法包括铁水预处理、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、钢板堆垛缓冷、堆冷、精整检验及入库。
进一步地,通过上述方法获得的钢板机械性能为,屈服强度300-355MPa,抗拉强度489~535MPa,伸长率21%-24%,V型冲击功150~280J。
在正火轧制工序中实行两阶段控轧控冷工艺:一阶段实行高温、低速、大压下的轧制方式,开轧温度1100℃~1150℃,终轧温度在980℃~1000℃,待温厚度为成品厚度的2.2~3.5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%,终轧温度920±20℃,轧制结束后,采用ACC层流冷却,返红温度控制在650-720℃,钢板出ACC后进行快速矫直,后快速入缓冷箱缓冷;二阶段轧制一方面要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;另一方面要采用控制轧制温度来达到正火的效果(即控制终轧温度在Ac3以上30-50℃,相当于钢板正火),为后续减少热处理环节、缩短工艺流程创造条件。
进一步地,采用高温堆冷,一方面借助钢板轧制后的余温来消除因快速冷却产生的内应力,同时可大大降低钢板中氢的含量,改善钢板内部质量;另一方面也是最重要的,利用钢板的高温堆冷,达到钢板回火的效果;结合实际堆冷工艺设定为:厚度≤25mm,堆冷温度≥450℃,厚度为大于25mm至不大于35mm,堆冷温度≥550℃,厚度>35mm,堆冷温度≥600℃,钢板堆垛完毕后,上面覆盖3-5块温度≥650℃钢锭,加强回火效果;钢板堆垛缓冷时间≥24小时。
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,钢板经ACC层流冷却、矫直,快速下线高温堆冷,获得了一种新型的厚度≤50mm的压力容器用合金12Cr1MoVR钢板,所述钢板的内部组织和机械性与传统轧制后再采取正火加回火获得的内部组织和机械性能基本一致,但较传统工艺,减少了正火和回火过程,缩短了工艺流程,降低了生产成本,减少了钢板在线占压,对整体物流提升效果显著,具有很好的市场推广价值。
具体实施方式
本发明采用转炉冶炼、连铸浇注,宽厚板轧机轧制的方法生产厚度≤50mm的压力容器用合金12Cr1MoVR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。
具体实施方式如下:
本发明采取的技术方案中厚度≤50mm的压力容器用合金12Cr1MoVR钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):C:0.08~0.15、Si:0.17~0.40、Mn:0.40~0.70、P:≤0.015、S:≤0.005、V:0.15-0.3,Cr:0.90-1.20,Mo:0.25-0.35,Als:0.15~0.30,其它为Fe和残留元素。
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℃。
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。
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℃。
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,精炼渣碱度按3.0-6.0控制。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℃。
VD精炼工艺:VD高真空度保压时间必须≥15min,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℃。
连铸工艺:中包过热度15±10℃,拉速:0.7m/min,采用电磁搅拌,参数设为:900A、5Hz、30s-3-30s,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。
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1220-1240℃,保温段温度1200-1220℃,加热速度≥9min/cm,均热断加热时间≥30min,保证钢板温度均匀、透烧。
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2.2~3.5倍,为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础;
二阶段轧制一方面要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;另一方面要采用控制轧制温度来达到正火的效果(即控制终轧温度在Ac3以上30-50℃,相当于钢板正火),为后续减少热处理环节、缩短工艺流程创造条件。鉴于上述两个目的,二阶段轧制工艺设定为: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%,终轧温度920±20℃,轧制结束后,采用ACC层流冷却,返红温度控制在650-720℃,钢板出ACC后进行快速矫直,后快速入缓箱缓冷。
堆冷工艺:采用高温堆冷,一方面借助钢板轧制后的余温来消除因快速冷却产生的内应力,同时可大大降低钢板中氢的含量,改善钢板内部质量;另一方面也是最重要的,利用钢板的高温堆冷,达到钢板回火的效果;结合实际堆冷工艺设定为:厚度≤25mm堆冷温度≥450℃,厚度>25-35mm堆冷温度≥550℃,厚度>35mm堆冷温度≥600℃,钢板堆垛完毕后,上面覆盖3-5块温度≥650℃钢锭,加强回火效果;钢板堆垛缓冷时间≥24小时;
实施例1
本实施例生产的12Cr1MoVR钢板厚度为20mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.12%,Si:0.35%,Mn:0.60%,P:0.010%,S:0.005%,Cr:1.10%,Mo:0.30%,V:0.27%,余量为Fe和不可避免的杂质。
LF精炼白渣碱度4.3,白渣保持时间30min,LF离站温度1620℃,VD精炼过程真空度67Pa,真空保持时间为20min,精炼后出钢温度1570℃;
轧制过程采用两阶段轧制工艺,粗轧阶段开轧温度1120℃,粗轧终轧温度998℃,晾钢厚度70mm;精轧阶段开轧温度950℃,控制精轧阶段累计压下量为68%,精轧终轧温度910℃;ACC返红700℃,矫直后钢板堆冷温度480℃,堆冷时间28h。
实施例2
本实施例生产的12Cr1MoVR钢板厚度为50mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.13%,Si:0.32%,Mn:0.65%,P:0.009%,S:0.003%,Cr:1.05%,Mo:0.28%,V:0.22%,余量为Fe和不可避免的杂质。
LF精炼白渣碱度3.8,白渣保持时间25min,LF离站温度1615℃,VD精炼过程真空度67Pa,真空保持时间为25min,精炼后出钢温度1574℃;
轧制过程采用两阶段轧制工艺,粗轧阶段开轧温度1100℃,粗轧终轧温度992℃,晾钢厚度110mm;精轧阶段开轧温度942℃,控制精轧阶段累计压下量为60%,精轧终轧温度905℃;ACC返红689℃,矫直后钢板堆冷温度625℃,堆冷时间30h。
实验例性能
以实施例1、2所得的12Cr1MoVR板为待测品,钢板的化学成分、力学性能试件取样位置及试样制备按照标准《GB713-2014》规定检测。检测结果如下表1所示。
表1实施例1/2机械性能检测结果
Figure BDA0002795584710000041
本次分别试生产20mm、50mm厚度12Cr1MoVR各20批,通过合理的化学成分设计及轧制工艺中的轧制温度控制,成功地研制出合金压力容器用12Cr1MoVR钢板。其屈服强度控制在300-355MPa,抗拉强度控制在489~535MPa;伸长率控制在21%-24%;V型冲击功控制在150~280J;
所研制的钢板外检,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。
综上所述,通过本申请提供的12Cr1MoVR钢的生产方法,获得的钢板的内部组织和机械性与传统轧制后再采取正火和回火获得的内部组织和机械性能一致,同时较传统工艺,缩短了整体工艺流程,降低了生产成本,减少了钢板在线占压,对整体物流提升效果显著,具有很好的推广价值。

Claims (4)

1.一种新型合金容器用钢板12Cr1MoVR的生产方法,其特征在于:所述钢板的质量百分比的化学成分(单位,wt%)为:C:0.08~0.15、Si:0.17~0.40、Mn:0.40~0.70、P:≤0.015、S:≤0.005、V:0.15-0.3,Cr:0.90-1.20,Mo:0.25-0.35,Als:0.15~0.30,其它为Fe和残留元素;所述钢板的生产方法包括铁水预处理、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、钢板堆垛缓冷、堆冷、精整检验及入库。
2.根据权利要求1所述的新型合金容器用钢板12Cr1MoVR的生产方法,其特征在于:通过上述方法获得的钢板机械性能为,屈服强度300-355MPa,抗拉强度489~535MPa,伸长率21%-24%,V型冲击功150~280J。
3.根据权利要求1所述的新型合金容器用钢板12Cr1MoVR的生产方法,其特征在于:在正火轧制工序中实行两阶段控轧控冷工艺,一阶段实行高温、低速、大压下的轧制方式,开轧温度1100℃~1150℃,终轧温度在980℃~1000℃,待温厚度为成品厚度的2.2~3.5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%,终轧温度920±20℃,轧制结束后,采用ACC层流冷却,返红温度控制在650-720℃,钢板出ACC后进行快速矫直,后快速入缓冷箱缓冷;
二阶段轧制一方面要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;另一方面要采用控制轧制温度来达到正火的效果(即控制终轧温度在Ac3以上30-50℃,相当于钢板正火),为后续减少热处理环节、缩短工艺流程创造条件。
4.根据权利要求1所述的新型合金容器用钢板12Cr1MoVR钢板的生产方法,其特征在于:在堆垛缓冷工艺中,当厚度≤25mm时,堆冷温度≥450℃;当厚度大于25mm至不大于35mm时,堆冷温度≥550℃;当厚度>35mm时,堆冷温度≥600℃,钢板堆垛完毕后,上面覆盖3-5块温度≥650℃钢锭,加强回火效果;钢板堆垛缓冷时间≥24小时。
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