一种大厚度低温压力容器用钢板及其生产工艺的制作方法

文档序号:3299021阅读:266来源:国知局
一种大厚度低温压力容器用钢板及其生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大厚度低温压力容器用钢板及其生产工艺,该大厚度低温压力容器用钢板包含如下质量百分比的化学成分:C:0.14~0.18、Si:0.30~0.45、Mn:1.20~1.50、P≤0.015、S≤0.005、Als:0.015~0.030、Nb:0.025~0.035、Ti:0.010~0.020,Ni:0.40-0.60,其它为Fe和残留元素;其工艺流程为:优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24小时、加热、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库。本发明的有益效果在于:①钢质更纯净;②低温冲击功高,板厚1/2处-45℃横向V型冲击功在84J以上;-60℃横向V型冲击功在60J以上;③厚度拉伸断面收缩率高,断面收缩率在35%-50%之间;④钢板最大厚度可达到100mm。
【专利说明】一种大厚度低温压力容器用钢板及其生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及到钢材,具体涉及到一种大厚度低温压力容器用钢板及其生产工艺。【背景技术】
[0002]随着石油化工、煤化工等行业的深度开发,用于制造煤化工、石油化工等设备中的各种冷凝塔装置大型化需要,市场对厚规格低温压力容器用钢的需求越来越大。由于其特殊使用环境,低温压力容器用钢的耐低温冲击韧性和抗层状撕裂性能有着严格的要求。

【发明内容】

[0003]针对上述问题,本发明人经过摸索,提供一种大厚度低温压力容器用钢板,以提高钢板的低温冲击韧性和抗层状撕裂性能。
[0004]针对上述问题,本发明的目的还在于提供一种大厚度低温压力容器用钢板的生产方法,钢板最大厚度可达到100mm。
[0005]为达到上述目的,本发明采取的技术方案:该大厚度低温压力容器用钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):C:0.14~0.18,Si:0.30~0.45,Mn:1.20~1.50、P ≤0.015、S ≤ 0.005、Als:0.015 ~0.030、Nb:0.025 ~0.035、Ti:0.010 ~0.020,N1:0.40-0.60,其它为Fe和残留元素。
[0006]在冶炼过程中,严格控制钢中P (磷)、S (硫)等有害元素,保证钢水的纯净度基本达到洁净钢水平。在后续轧制加热过程中,为防止钢坯(钢锭)内部晶粒粗大,适当降低加热温度,避免钢坯内部原始奥氏体晶粒过分长大。在轧制过程中,通过采用TMCP轧制技术和钢板堆垛缓冷技术,在低碳当量条件下确保钢板力学性能良好,使钢板具有良好的组织、综合性能和焊接性能,还能减低成本,增强市场竞争力;本发明钢板的生产方法采用正火的热处理工艺,得到珠光体和铁素体组织。
[0007]碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15].≤0.37。
[0008]上述方法中,所生产的钢板最大厚度为IOOmm规格。
[0009]本发明采用转炉冶炼、连铸(或水冷模铸)浇注,3800m宽厚板轧机轧制的方法生产低温压力容器钢,其工艺流程为:优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24小时(钢锭堆冷36— 60小时)、加热、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库。
[0010]KR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 ( 0.003%,保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20°C。
[0011]转炉冶炼工艺:入炉铁水S≤0.010%、P≤0.080%,铁水温度≥1270°C,铁水装入量误差按±lt来控制,废钢严格采用优质边角料,过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m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≤0.003%,出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石。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。
[0012]吹氩处理工艺:氩站一次性加入铝线,在氩站要求强吹氩3min,流量200-500NL/min,钢液面裸眼直径控制在300~500mm,离氩站温度不得低于1570°C。
[0013]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,碱度按4.0-6.0控制,精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主,加入量根据钢水中氧含量及造白渣情况适量加入。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,一加热7-12min、二加热6_10min, 二加热过程中要求根据造洛情况,补加脱氧剂,并要求粘渣次数大于6次。离站前加入硅钙线,加硅钙线前必须关闭氩气,上钢温度1565±15°C (不采用真空脱气)/1610±15°C (采用真空脱气)。
[0014]VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下,保压时间必须≥15min,破真空后软吹2-5min或不吹,软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间:(抽真空前钢水温度一目标离站温度)/1.7min。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°C。
[0015]浇铸工艺:将冶炼后的钢水连铸或模铸,得到连铸坯或钢锭,满足压缩比大于4的情况下,根据不同钢板厚度选用连铸坯(350mm-400mm厚连铸)或钢锭投料;
加热工艺:加热温度及加热时间如下:焖钢温度620-650°C,时间2h,升温速度100°C /S,当温度升至810°C时保温6h,升温速度100°C /S,温度升至1000°C时升温速度不限,温度升至1280°C时保温15h,温度在1260°C时出钢。 [0016]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,累计压下率≥60%,开轧温度1020°C~1080°C,晾钢厚度大于200mm,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< 840°C,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,终轧温度800~820°C ;
由于轧后缓冷易使晶粒长大,并且组织中的C、Mn等合金固溶量有限,因此要控制适当的冷却速度。为了获得优良的综合力学性能,根据板厚的不同,轧后采用不同的层流冷却,通过调整冷却集管组数,返红温度在660~680°C之间,冷却速度5~8°C /S,分两次冷却,均用弱冷,然后送往矫直机矫直。
[0017]堆冷工艺:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力,同时可大大降低钢板中氢的含量,充分实现热扩散效果,改善钢板探伤缺陷。钢板堆垛缓冷工艺如下;堆垛缓冷温度不低于450°C,堆冷时间≥48小时;
热处理工艺:在外机炉进行正火处理,温度为900±10°C,保温时间2min/mm,出炉后空冷。
[0018]本发明的有益效果在于:①本发明的钢质更纯净,P ( 0.010%, S ( 0.005% ;②低温冲击功高,板厚1/2处-45°C横向V型冲击功在84J以上;-60°C横向V型冲击功在60J以上③厚度(Z向)拉伸断面收缩率高,断面收缩率在35% — 50%之间;④钢板最大厚度可达到100mm。
【具体实施方式】[0019]本发明采用转炉冶炼、连铸(或水冷模铸)浇注,3800m宽厚板轧机轧制的方法生产低温压力容器钢,其工艺流程为:优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24小时(钢锭堆冷36— 60小时)、加热、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库。
[0020]实施方式如下:
成分设计:通过洁净钢冶炼,严格控制P、S含量,通过进行严格的TMCP轧制既保证钢板的低碳当量及焊接性,又保障钢板强韧性匹配、抗撕裂性能。具体成分设计为:C:0.14~
.0.18,S1:0.30 ~0.45,Mn:1.20 ~1.50,P ≤ 0.015,S ≤ 0.005、Als:0.015 ~0.030,Nb:
.0.025 ~0.035、Ti:0.010 ~0.020,N1:0.40-0.60,其它为 Fe 和残留元素。
[0021]KR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 ≤ 0.003%,保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20°C。
[0022]转炉冶炼工艺:入炉铁水S≤0.010%、P≤0.080%,铁水温度≥1270°C,铁水装入量误差按±lt来控制,废钢严格采用优质边角料,过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m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≤0.003%,出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石。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。
[0023]吹氩处理工艺:氩站一次性加入铝线,在氩站要求强吹氩3min,流量200-500NL/min,钢液面裸眼直径控制在300~500mm,离氩站温度不得低于1570°C。
[0024]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,碱度按4.0-6.0控制,精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主,加入量根据钢水中氧含量及造白渣情况适量加入。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,一加热7-12min、二加热6_10min, 二加热过程中要求根据造洛情况,补加脱氧剂,并要求粘渣次数大于6次。离站前加入硅钙线,加硅钙线前必须关闭氩气,上钢温度1565±15°C (不采用真空脱气)/1610±15°C (采用真空脱气)。
[0025]VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下,保压时间必须≥15min,破真空后软吹2-5min或不吹,软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间:(抽真空前钢水温度一目标离站温度)/1.7min。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°C。
[0026]浇铸工艺:将冶炼后的钢水连铸或模铸,得到连铸坯或钢锭,满足压缩比大于4的情况下,根据不同钢板厚度选用连铸坯(350mm-400mm厚连铸)或钢锭投料;
加热工艺:加热温度及加热时间如下:焖钢温度620-650°C,时间2h,升温速度100°C /S,当温度升至810°C时保温6h,升温速度100°C /S,温度升至1000°C时升温速度不限,温度升至1280°C时保温15h,温度在1260°C时出钢。
[0027]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,累计压下率≥60%,开轧温度1020°C~1080°C,晾钢厚度大于200mm,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≤ 840°C,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,终轧温度800~820°C ;
由于轧后缓冷易使晶粒长大,并且组织中的C、Mn等合金固溶量有限,因此要控制适当的冷却速度。为了获得优良的综合力学性能,根据板厚的不同,轧后采用不同的层流冷却,通过调整冷却集管组数,返红温度在660~680°C之间,冷却速度5~8°C /S,分两次冷却,均用弱冷,然后送往矫直机矫直。
[0028]堆冷工艺:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力,同时可大大降低钢板中氢的含量,充分实现热扩散效果,改善钢板探伤缺陷。钢板堆垛缓冷工艺如下;堆垛缓冷温度不低于450°C,堆冷时间≥48小时;
热处理工艺:在外机炉进行正火处理,温度为900±10°C,保温时间2min/mm,出炉后空冷。
[0029]结果分析
机械力学性能分析
成份及机械力学性能按GB 3531-2008执行,机械性能具体见下表:
表1试制钢板机械性能
【权利要求】
1.一种大厚度低温压力容器用钢板,该大厚度低温压力容器用钢板包含如下质量百分比的化学成分:c:0.14 ~0.18、Si:0.30 ~0.45,Mn:1.20 ~1.50,P ≤ 0.015、S ≤ 0.005、Als:0.015 ~0.030, Nb:0.025 ~0.035, Ti:0.010 ~0.020,N1: 0.40-0.60,其它为 Fe 和残留元素。
2.一种如权利要求1所述大厚度低温压力容器用钢板生产工艺,该工艺为:优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24小时、加热、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库;其特征在于在KR铁水预处理工艺中,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揽祥脱硫后保证铁水S≤0.003%,保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤ 20 C;转炉冶炼工艺:入炉铁水S≤0.010%、P≤0.080%,铁水温度≥1270°C,铁水装入量误差按±lt来控制,废钢严格采用优质边角料,过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m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 ≤0.003%,出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石;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:氩站一次性加入铝线,在氩站要求强吹氩3min,流量200-500NL/min,钢液面裸眼直径控制在300~500mm,离氩站温度不得低于1570°C ;加热工艺:加热温度及加热时间如下:焖钢温度620-650°C,时间2h,升温速度100°C /S,当温度升至810°C时保温6h,升温速度100°C /S,温度升至1000°C时升温速度不限,温度升至1280°C时保温15h,温度在1260°C时出钢;钢板堆垛缓冷工艺如下;堆垛缓冷温度不低于450°C,堆冷时间> 48小时;热处理工艺:在外机炉进行正火处理,温度为900±10°C,保温时间2min/mm,出炉后空冷。
【文档编号】C22C38/14GK103710620SQ201310730029
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】朱书成, 庞百鸣, 许少普, 黄红乾, 刘庆波, 崔冠军, 赵迪, 康文举 申请人:南阳汉冶特钢有限公司
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