CN115125457B - 一种连铸大圆坯生产的耐-50℃低温石化热交换器管板用钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连铸大圆坯生产的耐‑50℃低温石化热交换器管板用钢及其制造方法,以Fe为基础元素,且包含如下质量百分比的化学成分:C:0.08%~0.23%,Si:0.15%~0.40%,Mn:1.20%~1.60%,P≤0.015%,S≤0.005%,V≤0.05%,Al:0.010%~0.05%,Nb:0.01%~0.05%,Ti≤0.003%,Cr≤0.25%,Cu≤0.20%,Ni≤0.30%,H≤0.0002%,O≤0.002%,N:0.005%~0.015%,As≤0.01%,Sn≤0.01%,Sb≤0.01%,Pb≤0.01%,Bi≤0.01%,且As+Sn+Sb+Pb+Bi≤0.035%,余量为Fe及不可避免的杂质。制造方法涉及铁水预处理、初炼、LF炉外精炼、真空脱气、圆坯连铸、圆坯缓冷、加热锻造、锻件缓冷和调质处理。本发明相对传统产品因成分优化创新及铸造工艺创新使得纯净度大大提高,元素强化机理更合理,耐低温冲击韧性更好,且生产效率更高、成本更低、收到了提质降本的效果。
Description
技术领域
本发明属于特种钢铁、特种钢铁的制造技术领域,尤其涉及一种石化热交换器管板钢及其制造方法。
背景技术
随着我国石油化工行业的快速发展,石化装备也越来越大型化、高质量,其中热交换器管板就是其中最关键的零部件之一,其单件重量由以前的几吨到十几吨再到现在的几十吨,其主要功能是实现热量交换,将工业流体介质通过众多钢管流入其内部,利用其内外部环境温差实现热量交换,达到控制流体介质温度的目的。由于其内外温差大,一般外部环境是极度低温,内部是高温高压快速流动的介质,所以管板本体除了必要的强度、硬度等理化要求,还特别要求有较好的冲击韧性,尤其是耐-50℃低温冲击性能。传统管板一直使用模铸钢锭作为母料,成分设计也是传统的设计,然后通过锻造、热处理制造。然而,传统成分设计及传统模铸工艺存在材料成本高、生产能耗高、生产效率低的问题,随着降低碳排放的工业发展推进及行业节材降本的需要,传统产品越来越难以满足市场需要,所以开发一种高效率、低成本、高质量的新型的耐低温材料进行革新替代势在必行,市场急需。
发明内容
本发明的目的是要开发一种以连铸圆坯生产耐-50℃低温石化热交换器管板用钢及其制造方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为:一种连铸大圆坯生产的耐-50℃低温石化热交换器管板用钢,以Fe为基础元素,且包含如下质量百分比的化学成分:C:0.08%~0.23%,Si:0.15%~0.40%,Mn:1.20%~1.60%,P≤0.015%,S≤0.005%,V≤0.05%,Al:0.010%~0.05%,Nb:0.01%~0.05%,Ti≤0.003%,Cr≤0.25%,Cu≤0.20%,Ni≤0.30%,H≤0.0002%,O≤0.002%,N:0.005%~0.015%,As≤0.01%,Sn≤0.01%,Sb≤0.01%,Pb≤0.01%,Bi≤0.01%,且As+Sn+Sb+Pb+Bi≤0.035%,余量为Fe及不可避免的杂质。
所述钢按GB/T10561标准A法要求进行检验,符合下表1的规定
表1非金属夹杂物合格级别/级
该钢机械性能要满足Rm:480~630MPa,Rel≥305MPa,A≥20%,-50℃KV2≥47J的性能要求;内部质量要满足探伤要求:无超过NB/T 47013.3中的Ⅰ级:单个φ4mm,密集φ2mm的缺陷。
以下对本发明中所含主要元素组分的作用及用量选择作具体说明:
1)C含量的确定
C是保证钢的硬度及强度主要元素,对钢的淬透性也有显著提高作用,但钢中过高的C含量会降低材料的塑性及韧性。为了达到较高的强度以及高韧性要求,本发明采用低碳方案,控制其含量为0.08%~0.23%。
2)Si含量的确定
Si是钢中的脱氧元素,并以固溶强化形式提高钢的硬度、强度。Si含量低于0.15%时,钢的脱氧效果较差,Si含量较高时降低韧性。本发明Si含量控制为0.15~0.40%。
3)Mn含量的确定
Mn是提高钢的淬透性元素,并起固溶强化作用,还有与S形成长条状MnS,降低S的危害性作用,本发明Mn含量控制在1.20~1.60%,也是基于传统性能的验证效果考虑。
4)P、S含量的确定
P、S为钢中的有害杂质元素,易形成偏析、夹杂等缺陷,也对钢的冲击韧性有危害,在成本可控的情况下应尽量减少其含量。本发明控制P≤0.015%、S≤0.005%。
5)V含量的确定
V是细化晶粒的元素,对提高低温冲击韧性有好处,但也是使V(C,N)弥散析出而显著提高钢的硬度和强度的元素,且价格昂贵,成本高,本发明控制其含量在≤0.05%,只利用残余,不额外添加,以便降本。
6)Nb含量的确定
Nb是一种对晶粒细化起显著作用的元素,也能生成Nb(C,N)复合细化晶粒。Nb通过应变诱导析出阻碍形变奥氏体的回复、再结晶从而细化晶粒,这就为大锻件在淬火、回火处理后仍然具有细小的组织提供了基础,有利于提高其韧性。但受C含量限制及加热温度的影响,过高的Nb无法固溶,同样发挥不了作用而且增加成本。故本发明控制其含量在0.01~0.05%。
7)、Al含量的确定
Al是强脱氧元素,也是细化晶粒元素,适当加入能收到很好的冶金效果和细晶效果,但加入过多易形成三氧化二铝夹杂,所以也只能微量加入,本发明控制其含量在0.01~0.05%。
8)N含量的确定
N原子半径相对C原子半径小,更能间隙固溶于奥氏体中,固溶强化效果更好些,更能提高钢的屈服强度,弥补低碳钢强度低的不足,配合Nb的显著的细化晶粒提高韧性作用,能使钢材获得良好的强韧性匹配,这对十几吨及几十吨大型锻件心部难以淬透的情况下尤为重要,所以本发明控制其含量0.005%~0.015%。
9)As、Sn、Sb、Pb、Bi含量的确定
As、Sn、Sb、Pb、Bi为低熔点杂质元素,在钢材中存在,易引起零件表面出现软点,硬度不均,因此将它们视为钢中的有害元素。本发明这些元素含量的范围确定为As≤0.01%,Sn≤0.01%,Sb≤0.01%,Pb≤0.01%,Bi≤0.01%,且Sn+As+Sb+Pb+Bi≤0.035%,要求不是很高,但能起到提质不增本的作用。
10)H、O含量的确定
氧含量代表了氧化物夹杂总量的多少,氧化物脆性夹杂降低钢的冲击韧性;H含量方面因氢导致的延迟裂纹影响产品的探伤性能及冲击韧性,因此在冶炼过程中需要加强真空脱气控制,本发明最终保证H≤0.0002%,O≤0.002%。
11)其它残余元素
其它Cr、Ni、Cu、Mo等残余元素适当加入对强度韧性都有好处,但它们都是贵重金属,成本高,所以尽量控制,不增加成本的残余都可以,所以不作特别控制。
本发明还要提供一种制造上述耐-50℃低温石化热交换器管板用钢的方法,生产工序涉及:铁水预处理、初炼、LF炉外精炼、真空脱气、圆坯连铸、圆坯缓冷、加热锻造、锻件缓冷和调质处理,具体通过以下工艺过程实现:
(1)铁水预处理后需满足:Si≤0.1%、S≤0.01%,然后和废钢铁料按4:1以上的重量比配制冶炼原料;冶炼原料入转炉初炼,转炉应保证出钢时钢水中的P≤0.010%,同时C≥0.05%以防止钢水过氧化,并确保五害元素:Sn、As、Sb、Pb、Bi都小于0.006%,且Sn+As+Sb+Pb+Bi≤0.025%;转炉出钢时适当添加部分合金块,出钢过程要采用挡渣塞或挡渣球挡渣出钢,防止氧化渣随钢水进入下道工序导致回P、回S及产生氧化物夹杂;
(2)钢水进入LF精炼炉进行造渣、搅拌、脱氧及合金化,最终要喂Al线进行终脱氧,确保钢中全[O]≤20ppm;将化学成分按质量百分比调整为设计要求,精炼过程采用氩气搅拌使固体白渣浮出钢水进入渣中去除;
(3)真空脱气要确保在真空度≤100Pa的状态下处理时间大于15min,真空脱气处理后的钢水气氛分析应满足:H≤1.5ppm、Otot≤15ppm、N:50ppm-150ppm,其中在真空脱气过程中采用N2提升气控制N含量;
(4)炼好的钢水浇注成的圆坯,结晶器浇注液位波动控制在±5mm之内,结晶器电磁搅拌:频率为0-3Hz、电流为1-250A;二冷段搅拌:频率为0-3Hz、电流为1-250A;末端电磁搅拌:频率为0-4Hz、电流为1-350A,连铸圆坯按要求定尺长度火切分段后下坑缓冷72h以上,下坑温度不低于500℃;
(5)锻造前连铸圆坯先入炉加热,使钢坯加热均匀且钢中合金元素充分固溶,开锻温度1100~1150℃,终锻温度不低于850℃,采用反复镦粗和拔长工艺,总锻造比≥6,总锻造比是指锻造前后圆钢长度的比例,保证连铸坯心部疏松缩孔被充分弥合,墩粗时采用先心部锻起,对心部进行高温大压下直锻,这样有利于心部疏松的弥合,然后再扩展到外圆,直至墩粗到工艺要求的高度,镦拔过程必要时还要将锻件中途回炉加热,确保在足够的温度下锻造;
(6)锻造结束后缓冷尽可能地减小冷却速度,缓冷时间大于72h;
(7)调质热处理:淬火和回火,调质热处理的目的是为了获得足够的抗拉强度,同时也是获得均匀细小且稳定的晶粒组织,调质后可以获得铁素体+珠光体组织,晶粒组织更细,能达到6级以上。
将热处理结束后的耐-50℃低温石化热交换器管板毛坯经后续取样进行性能及夹杂物检测,满足Rm:480~630(Mpa),Rel≥305(Mpa),A≥20%,-50℃KV2≥47J的性能要求。经车加工后探伤,探伤按NB/T 47013.3中的Ⅰ级进行,满足单个≤φ4mm,密集≤φ2mm当量要求。
优选地,转炉炉后应配备合金烘烤箱,转炉出钢时向钢水中添加的合金块预先在烘烤箱中烘烤,避免带入杂质,在钢水中引起新的夹杂物。
优选地,步骤(5)中,设置加热温度:1180~1220℃,总加热时间大于30小时。使钢坯烧透烧匀且钢中合金元素充分固溶,发挥其强韧化作用,保证最终产品的成分及性能。
优选地,步骤(5)中,单道次镦粗时对应的锻造比控制在1.8~2.3,镦粗前的圆坯长度和镦粗后的圆坯长度的比例,单道次拔长时对应的锻造比在1.3~1.5,拔长后的圆坯长度和拔长前的圆坯长度的比例,以保证连铸坯心部疏松缩孔被充分弥合,从而使大型管板的探伤要求得到保证。
优选地,步骤(6)中,锻造后的锻件置于沙坑或炉膛中冷却,可以满足缓冷本申请的缓冷要求,避免冷却过快,产生表面应力裂纹。
优选地,步骤(7)中,淬火加热温度:850~890℃,保温时间依工件厚度不同而定:1.5~2.0min/mm,淬火使用水淬,淬到工件表面温度低于100℃后空冷至室温,然后再入炉回火加热,采用高温回火,回火加热温度:630℃~650℃,保温时间依工件厚度不同而定:2.5~3.5min/mm,出炉空冷到室温。采用高温回火有利于改善低温冲击韧性,使低温冲击韧性达到设计标准。
与现有技术相比,本发明的特点在于:
本发明针对耐-50℃低温石化热交换器管板用钢的需求,使用优化的化学成分、高的钢水纯净度、创新的连铸工艺生产高质量(低的一般疏松和缩孔,没有或细小的中心及中间裂纹)的≥φ1000mm连铸圆坯代替传统模铸锭为锻造坯料,采取反复镦拔锻造工艺锻造,并经调质处理方法制造出满足这一要求的大型管板,最终耐低温性能满足-50℃KV2≥47J。本申请锻造工艺的创新设计体现在:针对连铸圆坯可能存在的心部疏松,墩粗时与传统“外圆-内圆-心部”的顺序相反,先心部锻起,对心部进行高温大压下直锻,这样有利于心部疏松的弥合,然后再扩展到外圆,直至墩粗到工艺要求的高度,镦拔过程要根据工件大小、设计合适的镦拔道次,必要时还要考虑中途回炉加热,确保足够的温度锻造。
本申请采用创新成分设计,在原Nb、V、Al单质细化晶粒的基础上,去掉V,再添加N元素,利用N原子半径相对C原子半径小,更能间隙固溶于奥氏体中,强化固溶效果,提高钢的强度,弥补低碳钢强度低的不足,配合Nb、Al的显著的细化晶粒提高韧性作用,能使十几吨及几十吨大型锻件心部难以淬透的情况下也能获得均匀稳定的良好的强韧性匹配,既降本又更利于提升-50℃低温冲击性能,而且冲击性能均匀稳定。
本申请首次以≥φ1000mm特大规格连铸大圆坯替代传统模铸钢锭作为母料进行锻造,使得钢的纯净度提高,改善钢的冲击韧性的同时,使坯料形状与最终产品形状更接近,有利于锻造工艺的简化,锻造效率也大大提高,收到了提质、降本又增效的综合效果。整体来说,本申请主要是通过细化晶粒提高韧性:1)、从元素角度主要是通过细化晶粒元素Nb+Al及其氮化物的复合细化;2)、锻造工艺的反复镦拔既是消除疏松缩孔,又是将发达的柱状晶充分锻碎;3)、调质处理工艺也是获得均匀细小且稳定的晶粒组织的必要工艺。
本申请主要采用低碳路线及细晶强化理论获得好的韧性的同时还能有好的强度,更能降低成本,因少用了合金元素,使最终产品满足A≥20%。
附图说明
图1为本发明实施例1的金相组织图;
图2为本发明实施例2的金相组织图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述,所述实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
实施例1-2对本发明耐-50℃低温石化热交换器管板用钢的化学成分和制造方法分别举例,并与传统的16MnD钢对比。
各实施例的化学成分(wt%)参见表2。
表2
实施例 | C | Si | Mn | P | S | Cu | Ni | Cr | V | Nb | Al | Hppm | Oppm | Nppm |
1 | 0.15 | 0.24 | 1.35 | 0.014 | 0.003 | 0.02 | 0.01 | 0.08 | - | 0.025 | 0.03 | 1.8 | 15 | 80 |
2 | 0.16 | 0.23 | 1.36 | 0.013 | 0.004 | 0.01 | 0.01 | 0.10 | - | 0.03 | 0.025 | 1.5 | 18 | 100 |
16MnD | 0.16 | 0.25 | 1.35 | 0.012 | 0.004 | 0.08 | 0.05 | 0.12 | 0.015 | 0.025 | 0.025 | 1.2 | 15 | - |
表2续
实施例 | Sn | Sb | As | Pb | Bi |
1 | 0.0021 | 0.0010 | 0.0018 | 0.0050 | 0.0030 |
2 | 0.0016 | 0.0010 | 0.0022 | 0.0050 | 0.0040 |
16MnD | 0.0023 | 0.0010 | 0.0034 | 0.0060 | 0.0020 |
各实施例钢材的夹杂物见表3。
表3
实施例的纯净度明显优于传统产品的。
各实施例的机械性能对比见表4。
表4
各实施例的探伤性能按NB/T 47013.3中的Ⅰ级(单个φ4mm,密集φ2mm)探伤都合格,都未发现超标缺陷。
各实施例的组织都是均匀细小的铁素体+珠光体组织,晶粒度都在6-8级之间,见附图1、2
各实施例的性能要优于传统产品的。
各实施例的耐低温石化热交换器管板用钢制造流程为:KR铁水预处理—120tBOF炉初炼—120t LF炉外精炼—120t RH真空脱气—Φ1000mm、Φ1200mm圆坯连铸—缓冷—加热锻造—缓冷—调质处理—车加工—探伤—检测入库。
具体冶炼时,选用普通铁水、废钢及原辅料,选用普通脱氧剂及耐火材料,以便降本。铁水经KR处理后,需满足:Si≤0.1%、S≤0.01%,然后和废钢铁料按约4:1以上比例配制冶炼原料,然后加入转炉冶炼,转炉应保证出钢P≤0.010%,同时C≥0.05%,以防钢水过氧化,同时确保五害元素:Sn、As、Sb、Pb、Bi都小于0.006%,且Sn+As+Sb+Pb+Bi≤0.025%。转炉炉后应配备合金烘烤箱,出钢所加合金事先都要尽可能入箱烘烤到位,转炉出钢要采用挡渣塞或挡渣球挡渣出钢,杜绝氧化渣进入下道工序回P、回S及产生氧化物夹杂。钢水进入LF精炼进行造渣、搅拌、脱氧及合金化,必保证钢水脱氧良好,最终要喂Al线终脱氧,确保钢中全[O]≤20ppm;调整钢水中合金元素的同时使用氩气搅拌,使固体白渣浮出钢水进入渣中去除,达到净化和纯净钢水的效果。RH真空精炼要确保RH真空槽内真空度≤100Pa,真空脱气时间大于15min,真空处理后的钢水,气体分析可达到如下水平:H≤1.5ppm、Otot≤15ppm、N:50ppm-150ppm(利用RH提升气充N2)。
连铸过热度控制在15~35℃之内,实施例1采用Ф1000mm圆坯(生产Ф2000*500管板),连铸拉速控制0.12~0.15m/min,实施例2采用Ф1200mm圆坯(生产Ф2500*600管板),连铸拉速控制0.08~0.11m/min。连铸过程采用三段电磁搅拌,结晶器电磁搅拌:频率为0.5Hz、电流为150A;二冷段搅拌:频率为2Hz、电流为80A;末端电磁搅拌:频率为2Hz、电流为250A。根据热模拟试验方法,测得该钢热脆性温度区间750℃-870℃之间,拉矫机对铸坯矫直矫直时选择700℃-750℃温度区间进行。连铸完成后按用户定尺长度要求火焰切割分段,铸坯500℃~550℃温度下坑缓冷,缓冷时间80h-85h,然后送锻造厂的加热炉加热至1180~1220℃,总加热时间30~35小时,使钢中合金元素充分固溶,发挥其强韧化作用,保证最终产品的成分及性能。开锻温度1120~1150℃,终锻温度870℃~880℃,采用反复镦拔工艺,总锻造比6.5~7,锻造结束后置于炉膛缓冷,缓冷时间76h~78h,缓冷结束表面无裂纹缺陷,后进行淬火,淬火加热温度:870~880℃,保温时间:实施例1按15h,实施例2按18h,淬火使用淬火池水淬,淬到工件表面温度约90℃后空冷至室温,然后再入回火炉加热,回火加热温度640~650℃,保温时间:实施例1按25h,实施例2按30h,出炉空冷到室温。
由表2、3、4可知,本发明以上各实施例中的一种耐-50℃低温石化热交换器管板用钢与传统的16MnD钢相比,通过元素成分优化及铸造工艺的创新设计。经同样的锻造热处理工艺处理后,本发明的纯净度、屈服强度、抗拉强度、低温冲击值都明显优于传统的16MnD钢,尤其是低温冲击温度更低,冲击值更优且稳定,说明本发明效果理想。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例,但是应该清楚地理解,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种连铸大圆坯生产的耐-50℃低温石化热交换器管板用钢,其特征在于:以Fe为基础元素,且包含如下质量百分比的化学成分:C:0.08%~0.23%,Si:0.15%~0.40%,Mn:1.20%~1.60%, P≤0.015%,S≤0.005%,V≤0.05%, Al:0.010%~0.05%, Nb:0.01%~0.05%,Ti≤0.003%,Cr≤0.25%,Cu≤0.20%,Ni≤0.30%,H≤0.0002%, O≤0.002%,N:0.005%~0.015%,As≤0.01%,Sn≤0.01%,Sb≤0.01%,Pb≤0.01%,Bi≤0.01%,且As+Sn+ Sb+Pb+Bi≤0.035%,余量为Fe及不可避免的杂质;
生产工序涉及:铁水预处理、初炼、LF炉外精炼、真空脱气、圆坯连铸、圆坯缓冷、加热锻造、锻件缓冷和调质处理,其中,
(1)铁水预处理后需满足:Si≤0.1%、S≤0.01%,然后和废钢铁料按4:1以上的重量比配制冶炼原料;冶炼原料入转炉初炼,转炉应保证出钢时钢水中的P≤0.010%,同时C≥0.05%以防止钢水过氧化,并确保五害元素:Sn、As、Sb、Pb、Bi都小于0.006%,且Sn+As+Sb+Pb+Bi≤0.025%;转炉出钢时适当添加部分合金块,出钢过程要采用挡渣塞或挡渣球挡渣出钢;
(2)钢水进入LF精炼炉进行造渣、搅拌、脱氧及合金化,最终要喂Al线进行终脱氧,确保钢中全[O]≤20ppm;将化学成分按质量百分比调整为设计要求,精炼过程采用氩气搅拌使固体白渣浮出钢水进入渣中去除;
(3)真空脱气要确保在真空度≤100Pa的状态下处理时间大于15min,真空脱气处理后的钢水气氛分析应满足: H≤1.5ppm、Otot≤15ppm、N:50ppm-150ppm,其中在真空脱气过程中采用N2提升气控制N含量;
(4)炼好的钢水浇注成φ≥1000mm的圆坯,结晶器浇注液位波动控制在±5mm之内,结晶器电磁搅拌:频率为0-3Hz、电流为1-250A;二冷段搅拌: 频率为0-3Hz、电流为1-250A;末端电磁搅拌:频率为0-4Hz、电流为1-350A,连铸圆坯按要求定尺长度火切分段后下坑缓冷72h以上,下坑温度不低于500℃;
(5)锻造前连铸圆坯先入炉加热,使钢坯加热均匀且钢中合金元素充分固溶,开锻温度1100~1150℃,终锻温度不低于850℃,采用反复镦粗和拔长工艺,总锻造比≥6,总锻造比是指锻造前后圆钢长度的比例,保证连铸坯心部疏松缩孔被充分弥合,墩粗时采用先心部锻起,对心部进行高温大压下直锻,这样有利于心部疏松的弥合,然后再扩展到外圆,直至墩粗到工艺要求的高度,镦拔过程必要时还要将锻件中途回炉加热,确保在足够的温度下锻造;
(6)锻造结束后缓冷尽可能地减小冷却速度,缓冷时间大于72h;
(7)调质热处理:淬火和回火,获得铁素体和珠光体组织。
2.根据权利要求1所述的连铸大圆坯生产的耐-50℃低温石化热交换器管板用钢,其特征在于:按GB/T10561标准 A法要求进行检验,非金属夹杂物满足:
A类细系≤1.5,A类粗系≤1.5,B类细系≤1.5,B类粗系≤1.0,C类细系≤1.0,C类粗系≤1.0,D类细系≤1.5,D类粗系≤1.0,A+C类细系≤2,A+C类粗系≤2,B+D类细系≤2,B+D类粗系≤2,DS类≤1.5,A+C+B+D+Ds细系≤4,A+C+B+D+Ds粗系≤4;
该钢机械性能要满足Rm:480~630MPa,Rel≥305MPa,A≥20%,-50℃KV2≥47J的性能要求;内部质量要满足探伤要求:无超过NB/T 47013.3中的Ⅰ级:单个φ4mm,密集φ2mm的缺陷。
3.一种制造权利要求1所述的连铸大圆坯生产的耐-50℃低温石化热交换器管板用钢的方法,其特征在于:生产工序涉及:铁水预处理、初炼、LF炉外精炼、真空脱气、圆坯连铸、圆坯缓冷、加热锻造、锻件缓冷和调质处理,其中,
(1)铁水预处理后需满足:Si≤0.1%、S≤0.01%,然后和废钢铁料按4:1以上的重量比配制冶炼原料;冶炼原料入转炉初炼,转炉应保证出钢时钢水中的P≤0.010%,同时C≥0.05%以防止钢水过氧化,并确保五害元素:Sn、As、Sb、Pb、Bi都小于0.006%,且Sn+As+Sb+Pb+Bi≤0.025%;转炉出钢时适当添加部分合金块,出钢过程要采用挡渣塞或挡渣球挡渣出钢;
(2)钢水进入LF精炼炉进行造渣、搅拌、脱氧及合金化,最终要喂Al线进行终脱氧,确保钢中全[O]≤20ppm;将化学成分按质量百分比调整为设计要求,精炼过程采用氩气搅拌使固体白渣浮出钢水进入渣中去除;
(3)真空脱气要确保在真空度≤100Pa的状态下处理时间大于15min,真空脱气处理后的钢水气氛分析应满足: H≤1.5ppm、Otot≤15ppm、N:50ppm-150ppm,其中在真空脱气过程中采用N2提升气控制N含量;
(4)炼好的钢水浇注成φ≥1000mm的圆坯,结晶器浇注液位波动控制在±5mm之内,结晶器电磁搅拌:频率为0-3Hz、电流为1-250A;二冷段搅拌: 频率为0-3Hz、电流为1-250A;末端电磁搅拌:频率为0-4Hz、电流为1-350A,连铸圆坯按要求定尺长度火切分段后下坑缓冷72h以上,下坑温度不低于500℃;
(5)锻造前连铸圆坯先入炉加热,使钢坯加热均匀且钢中合金元素充分固溶,开锻温度1100~1150℃,终锻温度不低于850℃,采用反复镦粗和拔长工艺,总锻造比≥6,总锻造比是指锻造前后圆钢长度的比例,保证连铸坯心部疏松缩孔被充分弥合,墩粗时采用先心部锻起,对心部进行高温大压下直锻,这样有利于心部疏松的弥合,然后再扩展到外圆,直至墩粗到工艺要求的高度,镦拔过程必要时还要将锻件中途回炉加热,确保在足够的温度下锻造;
(6)锻造结束后缓冷尽可能地减小冷却速度,缓冷时间大于72h;
(7)调质热处理:淬火和回火,获得铁素体和珠光体组织。
4. 根据权利要求3所述的连铸大圆坯生产的耐-50℃低温石化热交换器管板用钢的制造方法,其特征在于: 转炉炉后应配备合金烘烤箱,转炉出钢时向钢水中添加的合金块预先在烘烤箱中烘烤。
5.根据权利要求3所述的连铸大圆坯生产的耐-50℃低温石化热交换器管板用钢的制造方法,其特征在于:步骤(5)中,加热温度:1180~1220℃,总加热时间大于30小时。
6.根据权利要求3所述的连铸大圆坯生产的耐-50℃低温石化热交换器管板用钢的制造方法,其特征在于:步骤(5)中,单道次镦粗时对应的锻造比控制在1.8~2.3,镦粗前的圆坯长度和镦粗后的圆坯长度的比例,单道次拔长时对应的锻造比在1.3~1.5,拔长后的圆坯长度和拔长前的圆坯长度的比例。
7.根据权利要求3所述的连铸大圆坯生产的耐-50℃低温石化热交换器管板用钢的制造方法,其特征在于:步骤(6)中,锻造后的锻件置于沙坑或炉膛中冷却。
8. 根据权利要求3所述的连铸大圆坯生产的耐-50℃低温石化热交换器管板用钢的制造方法,其特征在于:步骤(7)中,淬火加热温度:850~890℃,保温时间依工件厚度不同而定:1.5~2.0min/mm,淬火使用水淬,淬到工件表面温度低于100℃后空冷至室温,然后再入炉回火加热,采用高温回火,回火加热温度:630℃~650℃,保温时间依工件厚度不同而定:2.5~3.5min/mm,出炉空冷到室温。
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