CN112813334A - 改善要求低温冲击性能Cr-Mo钢表面质量的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种改善要求低温冲击性能Cr‑Mo钢表面质量的生产方法，属于冶金技术领域。其包括冶炼、加热、轧制、抛丸、热处理工序；其浇注时采用电磁搅拌工艺；加热工序，加热温度1200～1220℃，保温时间120～180min；轧制工序采用粗轧+精轧+轧后冷却工艺；热处理工序正火处理时加热炉内残氧量为0.005～0.01%；所述Cr‑Mo钢时采用低Ni，P、Sn、C、高Cr、Mo的成分设计。采用上述方法生产的Cr‑Mo钢板表面质量良好，修磨率低，钢板组织均匀，冲击性能得到明显改善，生产成本较低。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种改善要求低温冲击性能Cr-Mo钢表面质量的生产方法。
背景技术
压力容器用Cr-Mo钢由于其合金元素含量较高，钢板生产过程从冶炼、浇注到轧制、热处理工序中，容易产生较多表面质量问题，主要有表面氧化铁皮、表面裂纹、折叠、压坑及异物压入等缺陷。
钢板表面缺陷对于以Cr-Mo钢为主体材料的加氢反应器、热高压分离器、费托反应器、锅炉等设备而言，具有较大的危害性，主要表现在：1）钢板表面氧化铁皮严重影响钢板的涂覆性能，特别是对于内部需要复合不锈钢的设备而言，损害就更大了；2）表面裂纹、折叠、压坑及异物压入缺陷严重影响设备的使用性能，以Cr-Mo钢为主体材料的设备常用于高温、高压工况之下，以上缺陷的存在可导致设备在常规使用年限内提前报废；3）表面缺陷也会影响钢板的机械加工性能，增加钢板的机械加工难度。
特别对于要求低温冲击性能Cr-Mo钢而言，钢板的表面质量控制难度更大。首先要求低温冲击性能的Cr-Mo钢，成分设计时需要加入一定量的Ni，Ni元素的加入会明显增加钢板表面氧化铁皮的去除难度；其次，由于这类钢板生产工艺流程复杂，也会增加钢板产生表面缺陷的可能性。
因此，对于要求低温冲击性能的Cr-Mo钢而言，研发出控制其表面质量缺陷的生产方法就尤为重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种改善要求低温冲击性能Cr-Mo钢表面质量的生产方法。本发明采用如下技术方案：
一种改善要求低温冲击性能Cr-Mo钢表面质量的生产方法，其包括冶炼、加热、轧制、抛丸、热处理工序。
所述冶炼工序，为减少合金元素偏析，浇注时采用电磁搅拌工艺；电磁搅拌扭矩为120～150×10-4N/m。
所述加热工序，加热温度1200～1220℃，保温时间120～180min。
所述轧制工序，采用粗轧+精轧+轧后冷却工艺，粗轧阶段采用大压下量轧制工艺，道次轧制压下量20～25mm，粗轧至钢板成品厚度的1.5～1.7倍转精轧。精轧开轧温度880～900℃，精轧终轧温度840～860℃；精轧时打高压水5～8次，轧后水冷至600～700℃。
所述抛丸工序，抛丸速度为2.2～2.7m/min。
所述热处理工序，正火处理时加热炉内残氧量控制在0.005～0.01%，正火冷却时钢板入水温度为880～900℃，回火温度为710～740℃。
所述Cr-Mo钢成分设计时，C：0.1～0.13wt%，Cr：1.4～1.5wt%，Mo：0.55～0.65wt%，P：0.002～0.005wt%，Sn：0.001～0.003wt%，Ni：0.002～0.009wt%，其余合金元素及质量百分数满足GB/T 713-2014要求。
采用上述方法所生产的Cr-Mo钢晶粒度级别≥8级，-29～-18℃冲击吸收能量≥130J；钢板表面质量良好，未见明显辊印及氧化铁皮，单块钢板修磨率≤5%。
本发明浇注时采用电磁搅拌工艺，可以减少成分偏析；坯料加热过程采用低温长时保温工艺，可以在避免晶粒长大的同时又有利于合金元素的扩散，进一步减少成分偏析；轧制时采用粗轧+精轧+轧后冷却工艺，可以进一步细化晶粒，降低终轧温度，可以有效避免二次氧化铁皮产生，改善钢板表面质量；热处理前进行抛丸处理，并控制淬火炉内较低残氧率，可减少热处理过程中产生的氧化铁皮；成分设计时采用低Ni，P、Sn、C、高Cr、Mo，可以在保证钢板低温冲击性能的前提下改善钢板表面质量。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1）生产的钢板组织均匀，冲击性能得到明显改善；2）钢板表面质量良好，修磨率较低；3）上述方法无需增加设备投入，生产成本较低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例Cr-Mo钢，钢板成分P：0.005%、Sn：0.003%、Ni：0.009%、C：0.13%、Cr：1.5%、Mo：0.65%，其余合金元素及质量百分数满足GB/T 713-2014要求。改善上述Cr-Mo钢表面质量的生产方法包括冶炼、加热、轧制、抛丸、热处理工序。各工序步骤如下：
（1）铸坯浇注时采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌扭矩控制在150×10-4N/m；
（2）坯料加热过程中，坯料加热温度1220℃，保温时间120min；
（3）轧制过程中，粗轧采用大压下量轧制工艺，道次轧制压下量25mm，粗轧至钢板成品厚度的1.7倍转精轧，精轧开轧温度900℃，终轧温度860℃，精轧时打高压水5次，轧后水冷至600℃；
（4）钢板热处理前需要抛丸处理，抛丸速度控制在2.7m/min；
（5）热处理过程中，正火处理时加热炉内残氧量控制在0.01%，正火冷却时钢板入水温度控制在900℃，回火温度控制在740℃。
钢板组织均匀，晶粒度级别8级；钢板-18℃冲击吸收能量130J；钢板表面质量良好，未见明显辊印及氧化铁皮，单块钢板修磨率控制在5%。
实施例2
本实施例Cr-Mo钢，钢板成分P：0.002%、Sn：0.001%、Ni：0.002%、C：0.1%、Cr：1.4%、Mo：0.55%，其余合金元素及质量百分数满足GB/T 713-2014要求。改善上述Cr-Mo钢表面质量的生产方法包括冶炼、加热、轧制、抛丸、热处理工序。各工序步骤如下：
（1）铸坯浇注时采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌扭矩控制在120×10-4N/m；
（2）坯料加热过程中，坯料加热温度1200℃，保温时间180min；
（3）轧制过程中，粗轧采用大压下量轧制工艺，道次轧制压下量20mm，粗轧至钢板成品厚度的1.5倍转精轧，精轧开轧温度880℃，终轧温度840℃，精轧时打高压水8次，轧后水冷至700℃；
（4）钢板热处理前需要抛丸处理，抛丸速度控制在2.2m/min；
（5）热处理过程中，正火处理时加热炉内残氧量控制在0.005%，正火冷却时钢板入水温度控制在880℃，回火温度控制在710℃。
钢板组织均匀，晶粒度级别9级；钢板-29℃冲击吸收能量151J；钢板表面质量良好，未见明显辊印及氧化铁皮，单块钢板修磨率控制在4%。
实施例3
本实施例Cr-Mo钢，钢板成分P：0.004%、Sn：0.002%、Ni：0.004%、C：0.13%、Cr：1.42%、Mo：0.59%，其余合金元素及质量百分数满足GB/T 713-2014要求。改善上述Cr-Mo钢表面质量的生产方法包括冶炼、加热、轧制、抛丸、热处理工序。各工序步骤如下：
（1）铸坯浇注时采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌扭矩控制在134×10-4N/m；
（2）坯料加热过程中，坯料加热温度1212℃，保温时间137min；
（3）轧制过程中，粗轧采用大压下量轧制工艺，道次轧制压下量23mm，粗轧至钢板成品厚度的1.51倍转精轧，精轧开轧温度885℃，终轧温度842℃，精轧时打高压水8次，轧后水冷至645℃；
（4）钢板热处理前需要抛丸处理，抛丸速度控制在2.5m/min；
（5）热处理过程中，正火处理时加热炉内残氧量控制在0.006%，正火冷却时钢板入水温度控制在894℃，回火温度控制在731℃。
钢板组织均匀，晶粒度级别8.5级；钢板-24℃冲击吸收能量113J；钢板表面质量良好，未见明显辊印及氧化铁皮，单块钢板修磨率控制在3%。
实施例4
本实施例Cr-Mo钢，钢板成分P：0.004%、Sn：0.002%、Ni：0.007%、C：0.11%、Cr：1.44%、Mo：0.61%，其余合金元素及质量百分数满足GB/T 713-2014要求。改善上述Cr-Mo钢表面质量的生产方法包括冶炼、加热、轧制、抛丸、热处理工序。各工序步骤如下：
（1）铸坯浇注时采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌扭矩控制在144×10-4N/m；
（2）坯料加热过程中，坯料加热温度1218℃，保温时间146min；
（3）轧制过程中，粗轧采用大压下量轧制工艺，道次轧制压下量24mm，粗轧至钢板成品厚度的1.56倍转精轧，精轧开轧温度894℃，终轧温度855℃，精轧时打高压水6次，轧后水冷至659℃；
（4）钢板热处理前需要抛丸处理，抛丸速度控制在2.4m/min；
（5）热处理过程中，正火处理时加热炉内残氧量控制在0.007%，正火冷却时钢板入水温度控制在887℃，回火温度控制在721℃。
钢板组织均匀，晶粒度级别9级；钢板-20℃冲击吸收能量194J；钢板表面质量良好，未见明显辊印及氧化铁皮，单块钢板修磨率控制在2%。
实施例5
本实施例Cr-Mo钢，钢板成分P：0.003%、Sn：0.003%、Ni：0.008%、C：0.11%、Cr：1.42%、Mo：0.57%，其余合金元素及质量百分数满足GB/T 713-2014要求。改善上述Cr-Mo钢表面质量的生产方法包括冶炼、加热、轧制、抛丸、热处理工序。各工序步骤如下：
（1）铸坯浇注时采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌扭矩控制在143×10-4N/m；
（2）坯料加热过程中，坯料加热温度1207℃，保温时间166min；
（3）轧制过程中，粗轧采用大压下量轧制工艺，道次轧制压下量24mm，粗轧至钢板成品厚度的1.6倍转精轧，精轧开轧温度897℃，终轧温度854℃，精轧时打高压水6次，轧后水冷至634℃；
（4）钢板热处理前需要抛丸处理，抛丸速度控制在2.6m/min；
（5）热处理过程中，正火处理时加热炉内残氧量控制在0.009%，正火冷却时钢板入水温度控制在894℃，回火温度控制在734℃。
钢板组织均匀，晶粒度级别9.5级；钢板-24℃冲击吸收能量114J；钢板表面质量良好，未见明显辊印及氧化铁皮，单块钢板修磨率控制在3.4%。
实施例6
本实施例Cr-Mo钢，钢板成分P：0.004%、Sn：0.002%、Ni：0.005%、C：0.12%、Cr：1.47%、Mo：0.64%，其余合金元素及质量百分数满足GB/T 713-2014要求。改善上述Cr-Mo钢表面质量的生产方法包括冶炼、加热、轧制、抛丸、热处理工序。各工序步骤如下：
（1）铸坯浇注时采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌扭矩控制在145×10-4N/m。
（2）坯料加热过程中，坯料加热温度1205℃，保温时间126min；
（3）轧制过程中，粗轧采用大压下量轧制工艺，道次轧制压下量21mm，粗轧至钢板成品厚度的1.63倍转精轧，精轧开轧温度891℃，终轧温度857℃，精轧时打高压水6次，轧后水冷至615℃；
（4）钢板热处理前需要抛丸处理，抛丸速度控制在2.4m/min；
（5）热处理过程中，正火处理时加热炉内残氧量控制在0.006%，正火冷却时钢板入水温度控制在897℃，回火温度控制在724℃。
钢板组织均匀，晶粒度级别8.5级；钢板-28℃冲击吸收能量145J；钢板表面质量良好，未见明显辊印及氧化铁皮，单块钢板修磨率控制在3%。
实施例7
本实施例Cr-Mo钢，钢板成分P：0.003%、Sn：0.002%、Ni：0.004%、C：0.12%、Cr：1.43%、Mo：0.62%，其余合金元素及质量百分数满足GB/T 713-2014要求。改善上述Cr-Mo钢表面质量的生产方法包括冶炼、加热、轧制、抛丸、热处理工序。各工序步骤如下：
（1）铸坯浇注时采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌扭矩控制在123×10-4N/m；
（2）坯料加热过程中，坯料加热温度1214℃，保温时间154min；
（3）轧制过程中，粗轧采用大压下量轧制工艺，道次轧制压下量24mm，粗轧至钢板成品厚度的1.7倍转精轧，精轧开轧温度889℃，终轧温度851℃，精轧时打高压水7次，轧后水冷至651℃；
（4）钢板热处理前需要抛丸处理，抛丸速度控制在2.3m/min；
（5）热处理过程中，正火处理时加热炉内残氧量控制在0.007%，正火冷却时钢板入水温度控制在891℃，回火温度控制在733℃。
钢板组织均匀，晶粒度级别9.5级；钢板-19℃冲击吸收能量179J；钢板表面质量良好，未见明显辊印及氧化铁皮，单块钢板修磨率控制在3%。
实施例8
本实施例Cr-Mo钢，钢板成分P：0.004%、Sn：0.003%、Ni：0.003%、C：0.13%、Cr：1.41%、Mo：0.56%，其余合金元素及质量百分数满足GB/T 713-2014要求。改善上述Cr-Mo钢表面质量的生产方法包括冶炼、加热、轧制、抛丸、热处理工序。各工序步骤如下：
（1）铸坯浇注时采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌扭矩控制在136×10-4N/m；
（2）坯料加热过程中，坯料加热温度1206℃，保温时间149min；
（3）轧制过程中，粗轧采用大压下量轧制工艺，道次轧制压下量21mm，粗轧至钢板成品厚度的1.6倍转精轧，精轧开轧温度891℃，终轧温度851℃，精轧时打高压水7次，轧后水冷至655℃；
（4）钢板热处理前需要抛丸处理，抛丸速度控制在2.6m/min；
（5）热处理过程中，正火处理时加热炉内残氧量控制在0.006%，正火冷却时钢板入水温度控制在894℃，回火温度控制在726℃。
钢板组织均匀，晶粒度级别9.5级；钢板-23℃冲击吸收能量204J；钢板表面质量良好，未见明显辊印及氧化铁皮，单块钢板修磨率控制在3%。
Claims (7)
1.一种改善要求低温冲击性能Cr-Mo钢表面质量的生产方法，其特征在于，其包括冶炼、加热、轧制、抛丸、热处理工序；
所述冶炼工序，浇注时采用电磁搅拌工艺；
所述加热工序，加热温度1200～1220℃，保温时间120～180min；
所述轧制工序，采用粗轧+精轧+轧后冷却工艺，精轧终轧温度840～860℃；
所述热处理工序，正火处理时加热炉内残氧量控制在0.005～0.01%；
所述Cr-Mo钢成分中C：0.1～0.13wt%，Cr：1.4～1.5wt%，Mo：0.55～0.65wt%，P：0.002～0.005wt%，Sn：0.001～0.003wt%，Ni：0.002～0.009wt%。
2.根据权利要求1所述的改善要求低温冲击性能Cr-Mo钢表面质量的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序，电磁搅拌扭矩为120～150×10-4N/m。
3.根据权利要求2所述的改善要求低温冲击性能Cr-Mo钢表面质量的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，粗轧阶段采用大压下量轧制工艺，道次轧制压下量20～25mm，粗轧至钢板成品厚度的1.5～1.7倍转精轧。
4.根据权利要求3所述的改善要求低温冲击性能Cr-Mo钢表面质量的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，精轧开轧温度880～900℃，精轧时打高压水5～8次，轧后水冷至600～700℃。
5.根据权利要求4所述的改善要求低温冲击性能Cr-Mo钢表面质量的生产方法，其特征在于，所述抛丸工序，抛丸速度为2.2～2.7m/min。
6.根据权利要求5所述的改善要求低温冲击性能Cr-Mo钢表面质量的生产方法，其特征在于，所述热处理工序，正火冷却时钢板入水温度为880～900℃，回火温度为710～740℃。
7.根据权利要求1-6任一项所述的改善要求低温冲击性能Cr-Mo钢表面质量的生产方法，其特征在于，所述Cr-Mo钢晶粒度级别≥8级，-29～-18℃冲击吸收能量≥130J；单块钢板修磨率≤5%。
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