CN116145014A - 一种低压缩比、保心部性能的08Ni3DR钢板的制造方法 - Google Patents

一种低压缩比、保心部性能的08Ni3DR钢板的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低压缩比、保心部性能的08Ni3DR钢板的制造方法，包括，冶炼：按照钢板的元素成分冶炼钢水，钢板以Fe为基础元素且按质量百分比计包含：C：0.03～0.07％，Si：0.15～0.30％，Mn：0.50～0.80％，P：≤0.005％，S：≤0.002％，Al：0.015～0.020％，Ni：3.20～3.80％，Cr+Mo：0.15～0.25％，H≤1ppm，As+Sb+Bi+Sn+Pb≤0.10％，钢水浇铸成370mm以上厚度的连铸坯，连铸坯缓冷；轧制：采用两阶段控轧工艺，轧后控冷，钢板温度≤300℃后下线；热处理：依次进行高温淬火+亚温淬火+高温回火。通过元素成分和生产工艺的结合获得高密度位错组织，尤其是钢板心部，从而保证了120mm厚08Ni3DR钢板得以符合GB/T3531‑2014中100mm厚度规格08Ni3DR钢板性能要求。

Description

一种低压缩比、保心部性能的08Ni3DR钢板的制造方法
技术领域
本发明属于冶金钢板的制造领域，尤其涉及08Ni3DR钢板的制造方法。
背景技术
洗涤塔是低温甲醇洗工艺中的核心设备，主要是利用甲醇在低温、高压条件下对CO2、H2S气体极强的吸收能力；经过节流降压，释放出CO2，再在热态下将H2S从甲醇溶液中解析出来，甲醇返回洗涤塔。而制造洗涤塔的核心材料是08Ni3DR钢板，其性能要求除了满足GB/T 3531-2014，更在此基础上强化了钢板心部性能、Z向性能、钢板焊后性能、抗HIC性能等要求。
08Ni3DR钢板俗称3.5Ni钢板，是一种在-100℃条件仍具备良好韧性的压力容器用钢板，被纳入GB/T 3531-2014标准，厚度范围6-100mm。随着煤化工等工业的发展，100mm厚度规格的08Ni3DR钢板已经不能满足设计生产要求，目前钢板设计厚度达到了120mm，超过了GB/T 3531-2014标准厚度上限。众所周知，钢板由钢锭或连铸坯轧制而成，钢锭成材率低，生产效率低，能耗高；连铸坯成材率高，生产效率高，能耗低。现代钢铁工业已经形成了利用连铸坯代替钢锭作为板坯的发展趋势，连铸坯越厚，轧制过程的压缩比越大(压缩比＝连铸坯厚度/钢板厚度)，轧制过程钢板变形越充分；在钢板厚度一定的条件下，提高压缩比只能追求板坯的厚度增加，板坯厚度增加，带来的问题是板坯心部偏析、疏松加剧，这不利于保证最终钢板的心部性能，尤其是对于大厚度钢板，由于轧制力难以渗透至钢板心部，钢板心部在较大程度上遗传了板坯的心部质量。基于以上分析，参考GB/T 3531-2014标准(该标准规定压缩比不小于3)对钢板轧制压缩比的要求，所以，受标准的限制，08Ni3DR钢板的生产厚度一直未突破100mm。
本发明旨在提出一种利用370mm厚度规格连铸坯生产120mm厚度的08Ni3DR钢板，在低压缩比情况下，保持钢板的性能要求、探伤要求不降低。
针对08Ni3DR钢板的研制，很多学者进行了有益的探讨。
2013年首钢申请了专利《一种低温容器用08Ni3DR钢厚板的制造方法》，该专利中首先利用真空感应炉炼钢，再锻造成钢锭，接着利用80mm厚度坯料试制16mm厚度规格钢板，最后进行热处理，此工艺流程长，能耗高，并不适宜制造大厚度08Ni3DR钢板。
2015年舞钢申请专利《大厚度Ni系低温容器用钢板及其生产方法》，在此专利中，利用钢锭为原料制造100-150mm厚度规格08Ni3DR(SA203GrE)钢板，以上专利均针对08Ni3DR(SA203GrE)钢板生产制造，对于大于100mm厚度规格的钢板采用了钢锭生产，以钢锭为原料生产的优势主要体现在：①钢锭能较好的满足三倍压缩比的要求；②生产组织灵活。但相应的弊端也是显而易见的：①成材率低，能耗高，成本高；②生产周期长，产量低；③未涉及钢板模拟焊接消应力后的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种低压缩比、保心部性能的08Ni3DR钢板的制造方法，以连铸坯作为板坯，采用低压缩比生产120mm厚的钢板。为了克服大厚度板坯、低压缩比对钢板心部的性能的不利影响，本申请设计调质热处理，结合在成分中添加Cr、Mo元素，增加钢板的淬透性，得以形成高密度位错的组织，尤其是心部组织，提高钢板心部性能。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种低压缩比、保心部性能的08Ni3DR钢板的制造方法，包括：
步骤一、冶炼：按照钢板的元素成分冶炼钢水，钢板以Fe为基础元素且按质量百分比计包含：C：0.03-0.07％，Si：0.15-0.30％，Mn：0.50-0.80％，P：≤0.005％，S：≤0.002％，Al：0.015-0.020％，Ni：3.20-3.80％，Cr+Mo：0.15-0.25％，H≤1ppm，As+Sb+Bi+Sn+Pb≤0.10％，钢水浇铸成370mm以上厚度的连铸坯，连铸坯缓冷；
步骤二、轧制：采用两阶段控轧工艺生产，第一阶段为粗轧，最后三道次单道次压下率≥25％，累计40％以上，第二阶段为精轧，开轧温度850-900℃，轧后控冷，钢板温度≤300℃后下线；
步骤三、热处理：采用连续炉高温淬火+亚温淬火+高温回火热处理，高温淬火加热温度为800～900℃，在炉时间200-300min，出炉后水冷；亚温淬火加热温度为690～790℃在炉时间200-300min，出炉后水冷；高温回火加热温度为600～650℃，在炉时间400-550min，得到回火索氏体组织。
优选地，步骤一，钢水冶炼流程：转炉-LF炉外精炼-R真空处理-CC连铸成坯-坯料堆缓冷，将连铸坯进罩缓冷，进罩温度不低于850℃，缓冷时间不低于120h，出罩温度不高于100℃。
优选地，步骤一，钢板的碳当量CEV≤0.45。
优选地，步骤二，精轧的开轧厚度180mm。
优选地，步骤二，连铸坯加热至1180～1280℃，保温6～7小时，高温段保温时间不低于40min，使钢中的合金元素充分固溶，连铸坯出炉后高压水除鳞。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本申请选用370mm厚度以上规格的连铸坯，相对于钢锭的优势在于：
1、连铸坯较钢锭生产效率高，成本低，能耗省；
2、连铸坯头部与尾部化学成分较钢锭更均匀；
3、连铸坯较钢锭的偏析及心部质量更容易控制，当然连铸坯的厚度越大，虽然有利于压缩比的提高，但是连铸坯在浇铸过程中的心部控制难度会上升而带来心部质量不理想的风险，所以，对于120mm以下厚度的08Ni3DR钢板生产而言，优选370mm厚度的连铸坯；
4、连铸坯较钢锭扩氢更容易，更能够实现最终产品的抗HIC性能。
为了保证钢板心部性能，弥补压缩比不足的影响，本案采用调质热处理，额外添加Cr、Mo元素，增加钢板淬透性，改善钢板心部组织，提高钢板心部性能。
另外，针对钢板的制造过程，本申请针对性的提出了轧制、热处理工艺，最终得到的产品性能满足GB/T3531-2014标准要求(本专利所涉及的120mm性能要求参考GB/T3531-2014中100mm厚度规格08Ni3DR钢板性能要求)，以及低温甲醇洗涤塔设计要求；且成品压缩比≥3、保证钢板超声探伤满足NB/T47013.3-T1级别。
附图说明
图1为本发明120mm厚08Ni3DR钢板交货态的心部金相组织；
图2为本发明120mm厚08Ni3DR钢板模拟焊后态的心部金相组织。
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
实施例1涉及08Ni3DR钢板的生产。
120mm厚度规格的上述钢板的生产工艺如下：
按表1中钢板的化学组成配置冶炼原料，依次进行KR铁水预处理-转炉冶炼-LF精炼-RH精炼-370mm厚铸坯连铸-连铸坯加罩缓冷–连铸坯清理-连铸坯加热-保温处理-高压水除鳞-控轧-控冷-矫直-热处理。
对出连铸机高温板坯进行加罩堆缓冷，进罩温度900℃，缓冷时间180h，出罩温度为常温，该缓冷步骤的目的是降低钢中H含量。
进一步的讲，板坯轧制成钢板的加热、控轧、冷却阶段的具体工艺为：坯加热至1180～1280℃，保温410min，高温段保温时间50min，出炉后经高压水除鳞，然后进行两阶段轧制。第一阶段轧制为粗轧，最后三道次单道次压下率31％，累计47％以上，以保证连铸坯的心部缺陷充分弥合从而使得钢板的性能得到保证；第二阶段轧制为精轧，开轧温度870℃，开轧厚度180mm，轧后控冷，钢板温度210℃下线。
完全冷却的钢板进入连续炉进行热处理，所有热处理工序均在连续炉中进行，高温淬火加热温度为830℃，在炉时间280min，出炉后水冷；亚温淬火加热温度为740℃，在炉时间250min，出炉后水冷；高温回火加热温度为630℃，在炉时间500min。
经由上述制造工艺形成的成品钢板具有综合性能优异，性能参见表2-表5所示。
实施例2
实施例2涉及08Ni3DR钢板的生产。
120mm厚度规格钢板的生产工艺如下：
钢板板坯炼钢与板坯堆缓冷与实施例1一致。
进一步的讲，板坯轧制成钢板的加热、控轧、冷却阶段的具体工艺为：坯加热至1180～1280℃，保温420min，高温段保温时间45min，出炉后经高压水除鳞，然后进行两阶段轧制。第一阶段轧制为粗轧，最后三道次单道次压下率33％，累计50％以上，以保证连铸坯的心部缺陷充分弥合从而使得钢板的性能得到保证；第二阶段轧制为精轧，开轧温度880℃，开轧厚度180mm，轧后控冷，钢板温度180℃下线。
完全冷却的钢板进入连续炉进行热处理，所有热处理工序均在连续炉中进行，高温淬火加热温度为850℃，在炉时间280min，出炉后水冷；亚温淬火加热温度为750℃，在炉时间250min，出炉后水冷；高温回火加热温度为630℃，在炉时间500min。
经由上述制造工艺形成的成品钢板具有综合性能优异，详情见表1-表5所示。
表1实施例成品主要1化学成分(wt％)
C Si Mn P S Ni Nb Al Cr+Mo
实施例1 0.05 0.23 0.67 0.004 0.001 3.52 0.012 0.018 0.23
实施例2 0.05 0.23 0.67 0.004 0.001 3.52 0.012 0.018 0.23
表2实施例生产的钢板的力学性能(交货态)
Figure BDA0003971176500000051
表3实施例生产的钢板的力学性能(模拟焊后热处理态)
Figure BDA0003971176500000052
表4Z向拉伸试验结果
Figure BDA0003971176500000061
表5钢板抗氢致开裂(HIC)试验结果
Figure BDA0003971176500000062
/>

Claims (5)

1.一种低压缩比、保心部性能的08Ni3DR钢板的制造方法，其特征在于：包括
步骤一、冶炼：按照钢板的元素成分冶炼钢水，钢板以Fe为基础元素且按质量百分比计包含：C：0.03～0.07％，Si：0.15～0.30％，Mn：0.50～0.80％，P：≤0.005％，S：≤0.002％，Al：0.015～0.020％，Ni：3.20～3.80％，Cr+Mo：0.15～0.25％，H≤1ppm，As+Sb+Bi+Sn+Pb≤0.10％，钢水浇铸成370mm以上厚度的连铸坯，连铸坯缓冷；
步骤二、轧制：采用两阶段控轧工艺生产，第一阶段为粗轧，最后三道次单道次压下率≥25％，累计40％以上，第二阶段为精轧，开轧温度850～900℃，轧后控冷，钢板温度≤300℃后下线；
步骤三、热处理：依次进行高温淬火+亚温淬火+高温回火热处理，高温淬火加热温度为800～900℃，在炉时间200-300min，出炉后水冷；亚温淬火加热温度为690～790℃在炉时间200～300min，出炉后水冷；高温回火加热温度为600～650℃，在炉时间400～550min，得到回火索氏体组织。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一，钢水冶炼流程：转炉-LF炉外精炼-RH真空处理-CC连铸成坯-坯料堆缓冷，将连铸坯进罩缓冷，进罩温度不低于850℃，缓冷时间不低于120h，出罩温度不高于100℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一，钢板的碳当量CEV≤0.45。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二，精轧的开轧厚度180mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二，连铸坯加热至1180～1280℃，保温6～7小时，高温段保温时间不低于40min，使钢中的合金元素充分固溶，连铸坯出炉后高压水除鳞。
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