CN113088807A - 一种高韧性低温压力容器用钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种高韧性低温压力容器用钢板及其生产方法，钢板化学成分及其重量百分含量为：C：≤0.12%，Si：0.15～0.50%，Mn：1.20～1.60%，P≤0.020%，S≤0.008%，Nb：≤0.40%，Ni：0.30～0.80%，Alt：≥0.020%，其余为Fe及难以避免的杂质。本发明获得的100‑150mm厚高韧性低温压力容器用钢板，‑70°横向冲击功在150J以上，屈服强度≥320MPa，抗拉强度在480～550MPa之间，延伸率≥27%，并且经过模拟焊后热处理后，仍表现为优异的力学性能。
Description
技术领域
本发明属于钢板生产技术领域，具体涉及一种高韧性低温压力容器用钢板及其生产方法。
背景技术
随着石油化工的发展，新工艺，新设备不断出现，气体的液化、分离、储存、运输及应用在各国已很普遍，这些低温技术和设备的开发促进了低温压力容器用钢的发展。对于低温压力容器钢而言，所存储的介质温度越低，容器所承受的压力就越小，因而安全可靠性就越好。石油化工、化肥等行业的低温装置，如石油和制氧设备以及合成氨设备中的甲烷洗涤塔、H2S浓缩塔、CO塔等容器设备。由于近年石油化工的高速发展，我国对低温压力容器钢的需求越来越大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种100-150mm厚度高韧性低温压力容器用钢板及其生产方法。本发明钢板可应用于石油、化工设备脱乙烷塔、CO2吸收塔、中压闪蒸塔、冷却器、脱乙烷塔 、再吸收塔、压缩机机壳、丙烷低温储罐制造等。 石化设备、电站、锅炉等行业。用于制作反应器、换热器、分离器、球罐、油气罐、液化气罐、核能反应堆压力壳、锅炉汽包、液化石油气瓶、水电站高压水管、水轮机蜗壳等设备及构件。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高韧性低温压力容器用钢板，其特征在于，所述钢板化学成分及其重量百分含量为：C：≤0.12%，Si：0.15～0.50%，Mn：1.20～1.60%，P≤0.020%，S≤0.008%，Nb：≤0.40%，Ni：0.30～0.80%，Alt：≥0.020%，其余为Fe及难以避免的杂质。
根据低碳微合金化的成分设计原则，控制合金元素添加比例，加入适量Nb元素，可强烈阻碍奥氏体晶界的移动和奥氏体晶粒的长大，使钢板在高温轧制阶段晶粒不易长大，改善钢板心部组织轧制效果，细化钢板心部组织，保证钢板强度的同时，提高钢板的韧性，所以钢中Nb含量设计为≤0.40%。
加入适量的Ni元素改善钢板的抗低温脆性，提高钢板耐低温冲击性能。所以钢中Ni含量设计为0.30～0.80%。
本发明提供一种高韧性低温压力容器用钢板的生产方法，包括轧制和热处理工序，其特征在于，所述轧制工序，采用两阶段控制轧制技术，第一阶段开轧温度≥1000℃，第一阶段终轧温度950℃以上，第二阶段开轧温度≤880℃，第二阶段终轧温度≥780℃。
进一步的，第一阶段轧制后钢板在晾钢辊道上摇摆缓冷，晾钢过程进行后喷水冷却。
晾钢过程中采用后喷水冷却，增大钢板表面温度与心部温度差值，从而在第二阶段轧制过程中，增加钢板心部变形量，改善钢板心部组织。
进一步的，轧制工序钢板轧后利用ACC装置进行加速冷却，控制钢板返红温度为500℃-700℃。
轧后利用ACC装置进行加速冷却，改善钢板内部组织的均匀性。
进一步的，轧制工序钢锭采用均热炉加热，加热温度≤1280℃，均热温度1220℃~1260℃。
进一步的，热处理工序，采用正火加速冷却＋回火工艺，正火温度900-920℃，在炉保温时间为2-3 min/mm，正火过程出炉后高低压段全开最大水量冷却，控制钢板表面返红温度≤100℃。
进一步的，回火温度620-660℃，保温时间2.0-3.5min/mm。
进一步的，正火过程出炉后低压段冷却摇摆25-35min。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明获得的100-150mm厚高韧性低温压力容器用钢板，-70°横向冲击功在150J以上，屈服强度≥320MPa，抗拉强度在480～550MPa之间，延伸率≥27%，并且经过模拟焊后热处理后，仍表现为优异的力学性能，模拟焊后热处理保温温度600-620℃，保温时间18h，装出炉温度≤350℃，升温速度56-100℃/h，降温速度80-150℃/h。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
一种高韧性低温压力容器用钢板，钢板化学成分及其重量百分含量见表1。钢板轧制规格130mm，生产方法包括轧制和热处理工序，轧制工序，钢锭采用均热炉加热，加热温度1260℃，均热温度1254℃，轧制过程采用两阶段控制轧制技术，第一阶段开轧温度1100℃，第一阶段终轧温度985℃以上，第一阶段轧制后钢板在晾钢辊道上摇摆缓冷，晾钢过程进行后喷水冷却。第二阶段开轧温度874℃，第二阶段终轧温度802℃。钢板轧后利用ACC装置进行加速冷却，控制钢板返红温度为605℃。热处理工序，采用正火加速冷却＋回火工艺，正火温度910℃，升温速度100℃/h，在炉保温时间为2.5min/mm，正火过程出炉后高低压段全开最大水量冷却，低压段冷却摇摆34min，控制钢板表面返红温度100℃。回火温度649℃，保温时间2.0min/mm。
实施例2
一种高韧性低温压力容器用钢板，钢板化学成分及其重量百分含量见表1。钢板轧制规格120mm，生产方法包括轧制和热处理工序，轧制工序，钢锭采用均热炉加热，加热温度1240℃，均热温度1231℃，轧制过程采用两阶段控制轧制技术，第一阶段开轧温度1050℃，第一阶段终轧温度975℃以上，第一阶段轧制后钢板在晾钢辊道上摇摆缓冷，晾钢过程进行后喷水冷却。第二阶段开轧温度870℃，第二阶段终轧温度780℃。钢板轧后利用ACC装置进行加速冷却，控制钢板返红温度为580℃。热处理工序，采用正火加速冷却＋回火工艺，正火温度900℃，升温速度100℃/h，在炉保温时间为2.6min/mm，正火过程出炉后高低压段全开最大水量冷却，低压段冷却摇摆30min，控制钢板表面返红温度97℃。回火温度620℃，保温时间2.7min/mm。
实施例3
一种高韧性低温压力容器用钢板，钢板化学成分及其重量百分含量见表1。钢板轧制规格140mm，生产方法包括轧制和热处理工序，轧制工序，钢锭采用均热炉加热，加热温度1280℃，均热温度1260℃，轧制过程采用两阶段控制轧制技术，第一阶段开轧温度1120℃，第一阶段终轧温度960℃以上，第一阶段轧制后钢板在晾钢辊道上摇摆缓冷，晾钢过程进行后喷水冷却。第二阶段开轧温度880℃，第二阶段终轧温度795℃。钢板轧后利用ACC装置进行加速冷却，控制钢板返红温度为590℃。热处理工序，采用正火加速冷却＋回火工艺，正火温度920℃，升温速度100℃/h，在炉保温时间为2.8min/mm，正火过程出炉后高低压段全开最大水量冷却，低压段冷却摇摆35min，控制钢板表面返红温度94℃。回火温度640℃，保温时间2.2min/mm。
实施例4
一种高韧性低温压力容器用钢板，钢板化学成分及其重量百分含量见表1。钢板轧制规格150mm，生产方法包括轧制和热处理工序，轧制工序，钢锭采用均热炉加热，加热温度1230℃，均热温度1220℃，轧制过程采用两阶段控制轧制技术，第一阶段开轧温度1070℃，第一阶段终轧温度990℃以上，第一阶段轧制后钢板在晾钢辊道上摇摆缓冷，晾钢过程进行后喷水冷却。第二阶段开轧温度860℃，第二阶段终轧温度805℃。钢板轧后利用ACC装置进行加速冷却，控制钢板返红温度为570℃。热处理工序，采用正火加速冷却＋回火工艺，正火温度908℃，升温速度100℃/h，在炉保温时间为2.76min/mm，正火过程出炉后高低压段全开最大水量冷却，低压段冷却摇摆32min，控制钢板表面返红温度90℃。回火温度630℃，保温时间2.5min/mm。
实施例5
一种高韧性低温压力容器用钢板，钢板化学成分及其重量百分含量见表1。钢板轧制规格120mm，生产方法包括轧制和热处理工序，轧制工序，钢锭采用均热炉加热，加热温度1270℃，均热温度1257℃，轧制过程采用两阶段控制轧制技术，第一阶段开轧温度1090℃，第一阶段终轧温度980℃以上，第一阶段轧制后钢板在晾钢辊道上摇摆缓冷，晾钢过程进行后喷水冷却。第二阶段开轧温度864℃，第二阶段终轧温度790℃。钢板轧后利用ACC装置进行加速冷却，控制钢板返红温度为700℃。热处理工序，采用正火加速冷却＋回火工艺，正火温度915℃，升温速度100℃/h，在炉保温时间为2.7min/mm，正火过程出炉后高低压段全开最大水量冷却，低压段冷却摇摆25min，控制钢板表面返红温度88℃。回火温度635℃，保温时间2.8min/mm。
实施例6
一种高韧性低温压力容器用钢板，钢板化学成分及其重量百分含量见表1。钢板轧制规格100mm，生产方法包括轧制和热处理工序，轧制工序，钢锭采用均热炉加热，加热温度1250℃，均热温度1242℃，轧制过程采用两阶段控制轧制技术，第一阶段开轧温度1080℃，第一阶段终轧温度992℃以上，第一阶段轧制后钢板在晾钢辊道上摇摆缓冷，晾钢过程进行后喷水冷却。第二阶段开轧温度868℃，第二阶段终轧温度797℃。钢板轧后利用ACC装置进行加速冷却，控制钢板返红温度为500℃。热处理工序，采用正火加速冷却＋回火工艺，正火温度904℃，升温速度100℃/h，在炉保温时间为2.54min/mm，正火过程出炉后高低压段全开最大水量冷却，低压段冷却摇摆28min，控制钢板表面返红温度83℃。回火温度656℃，保温时间3.2min/mm。
表1
对实施例1－6获得的钢板力学性能进行检测，检测结果见表2。为了模拟钢板焊接后的力学性能，对钢板进行热处理，钢板热处理后的-70℃横向冲击功即模拟焊后-70℃横向冲击功。
表2
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 (8)
1.一种高韧性低温压力容器用钢板，其特征在于，所述钢板化学成分及其重量百分含量为：C：≤0.12%，Si：0.15～0.50%，Mn：1.20～1.60%，P≤0.020%，S≤0.008%，Nb：≤0.40%，Ni：0.30～0.80%，Alt：≥0.020%，其余为Fe及难以避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性低温压力容器用钢板的生产方法，包括轧制和热处理工序，其特征在于，所述轧制工序，采用两阶段控制轧制技术，第一阶段开轧温度≥1000℃，第一阶段终轧温度950℃以上，第二阶段开轧温度≤880℃，第二阶段终轧温度≥780℃。
3.根据权利要求2所述的一种高韧性低温压力容器用钢板的生产方法，其特征在于，第一阶段轧制后钢板在晾钢辊道上摇摆缓冷，晾钢过程进行后喷水冷却。
4.根据权利要求2所述的一种高韧性低温压力容器用钢板的生产方法，其特征在于，轧制工序钢板轧后利用ACC装置进行加速冷却，控制钢板返红温度为500℃-700℃。
5.根据权利要求2所述的一种高韧性低温压力容器用钢板的生产方法，其特征在于，轧制工序钢锭采用均热炉加热，加热温度≤1280℃，均热温度1220℃~1260℃。
6.根据权利要求2所述的一种高韧性低温压力容器用钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序，采用正火加速冷却＋回火工艺，正火温度900-920℃，在炉保温时间为2-3min/mm，正火过程出炉后高低压段全开最大水量冷却，控制钢板表面返红温度≤100℃。
7.根据权利要求6所述的一种高韧性低温压力容器用钢板的生产方法，其特征在于，回火温度620-660℃，保温时间2.0-3.5min/mm。
8.根据权利要求6所述的一种高韧性低温压力容器用钢板的生产方法，其特征在于，正火过程出炉后低压段冷却摇摆25-35min。
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