一种150mm以上锅炉汽包用特厚钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于宽厚板生产领域，具体涉及到一种150mm以上锅炉汽包用特厚钢板 BHW35(13MnNiMo5-4)及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 高压汽包板BHW35(13MnNiM〇5-4)是低碳低合金高强度细晶粒钢，具有良好的高 温强度、塑性与韧性、焊接性能，适用于冷、热成形和焊接构件，特别适用于制造金属温度不 超过400°C的压力容器和锅炉汽包，目前是世界上普遍用于制造锅炉汽包低合金钢板材料 之一。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明人经过反复理论计算、并不断试验摸索，获得了一种150mm 以上锅炉汽包用特厚钢板BHW35(13MnNiMo5?4)及其生产方法，从而完成了本发明。
[0004] 因此，本发明的目的在于提供一种150mm以上锅炉汽包用特厚钢板及其生产方 法。
[0005] 为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：该锅炉汽包用特厚钢板 BHW35(13MnNiMo5-4)包含如下质量百分比的化学成分（单位，wt%) :C :0. 11?0. 13、Si : 0. 15 ?0. 35、Mn :1. 30 ?1. 40、P 彡 0. 012、S 彡 0. 003、Nb :0. 015 ?0. 020、Cr :0. 20 ? 0· 30、M〇 :0· 25 ?0· 35、Ni:0. 80 ?0· 90,其它为 Fe 和残留元素； 上述方法中，所生产的钢板厚度为150mm以上厚度规格。
[0006] 为得到本发明所述产品，本发明采用转炉冶炼、模铸浇注，3800m宽厚板轧机轧制 的方法生产锅炉汽包用特厚钢板BHW35 (13MnNiM〇5-4)，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、钢锭堆冷24?60小时、钢锭 加热开坯加热-轧制-堆冷、中间坯加热-轧制-堆冷、淬火+回火、精整、外检、探伤、入 库； 转炉冶炼：转炉冶炼过程转炉废钢采用洁净的边角料，出钢碳控制在〇. 04?0. 08%之 间，出钢PS0.010%。点吹次数不得大于2次，强化挡渣，避免出钢过程下渣。LF精炼：采 用大渣量造渣工艺，精炼一加热结束炉渣变白或黄白，白渣保持时间> 30min，合金在精炼 二加热过程中加入。要求精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣，精炼总时间 要求控制在60?80min。VD真空脱气：VD保压时间按照> 22min执行，要求在67Pa的真空 度下，保压过程钢水翻腾效果良好。模铸浇注：温度按照1550?1555°C进行控制，钢水到 站后必须执行软吹氦工艺，吹氦时间控制在5?IOmin,吹氦结束后要求镇静5min后开烧， 浇注结束后必须确保帽口保温效果； 钢锭加热：为保证钢锭充分奥氏体化，以及原始晶粒不会充分长大，在定制加热工艺方 面，最高加热工艺定制1250°C。装炉后，需焖钢，焖钢时间4?5小时；焖钢结束后，升温至 700?750°C，并保温2?3小时；700?750°C保温结束后，升温至900?950°C，并保温 2?3小时；900?950°C保温结束后，升温至1240°C，保温时间13?15小时。升温速度要 求：900°C以前升温速度彡70°C /h，900°C以上升温速度彡100°C /h。保证钢锭均匀烧透，为 保证铁皮易除，要求在出钢前30分钟内适当降温10?20°C。中间坯加热：采用III组钢加 热工艺进行加热，二加热温度按照1220?1240°C，均热段按照1210?1230°C，加热温度严 禁超过1250°C，加热时间按照11?13min/cm进行控制。
[0007] 钢锭轧制：开轧温度控制在1020?1120°C之间，采用高温低速大压下工艺，道次 压下量控制在60?70mm，确保乳制渗透，乳制厚度为400mm厚中间述。中间述乳制：采用 二阶段控制轧制，一阶段轧制过程依然采用"高温低速大压下"轧制方法，道次压下量按 60mm控制，道次压下率彡15%，为避免奥氏体部分在结晶区温度轧制，一阶段终轧温度小于 900°C，晾钢厚度220mm。二阶段轧制道次压下量控制在20mm?30mm，精轧后三道次压下率 彡10%，且逐道次第增，终轧温度控制在800°C?840°C。钢锭轧制的中间坯以及由中间坯轧 制的钢板，均采用ACC装置多道次冷却，返红温度控制在660°C?700°C。中间坯及钢板轧 制下线后进行堆垛缓冷，有利于钢中H含量的扩散，提高钢板的塑性和内部质量，堆冷温度 > 450°C，堆冷时间不小于96h，使得钢种的残余应力得到充分释放。
[0008] 正火工艺：正火工艺包括正火保温时间、正火保温温度和冷却方式。正火保温温 度：930± KTC，正火保温时间：1. 8?2. 5min/mm，冷却方式：钢板出炉水冷150s后放凉钢 平台进行空冷。回火工艺：回火保温温度：660±10°C，回火保温时间：3. 0?4. 5min/mm， 冷却方式：钢板出炉后放凉钢平台空冷。
[0009] 在本发明中，碳是钢中最重要的元素，对强度及韧?脆转变温度起着举足轻重的 作用。由于当碳含量增加时，钢的脆性转变温度急剧上升，而且冲击韧性全面下降，故多把 其含碳量控制在〇. 15%以下。P和S的含量即使很小，也使脆性转变温度升高，这是由于P 聚集于晶界，降低晶界表面能，产生沿晶脆性断裂，同时降低脆断应力，影响交叉滑移所致。 而S增加夹杂物颗粒，减小夹杂物颗粒间距，这都使材料韧性下降镍是提高钢的低温韧性、 降低脆性转变温度最有效的元素。因此P、S均应控制在较低的范围内。镍使钢的等温转变 曲线移向右下方，且随镍含量增加孕育期加长，相变速度减小，从而降低临界淬火速度，提 高淬透性，考虑到特厚BHW35 (13MnNiMo5-4)板厚效应及热处理时的正火+水冷工艺，Ni含 量尽量在标准范围的上限区域。铌是常用的细化晶粒元素，铌在轧制过程中会产生显著的 晶粒细化和中等的沉淀强化，因轧制钢板为150mm厚，为获得细小的晶粒，Nb含量的控制， 尽量在标准范围的上限区域。加入铬，可以显著提高钢的高温性能，当利用Cr-Mo复合强化 时，由于Cr对不同类型碳化物组成及分布的复杂影响，须使Cr、Mo含量维持在彼此相互作 用的最佳值时，才能收到最佳的强化效果。Mo元素能强烈抑制珠光体转变，使钢极易获得贝 氏体组织，因而提高了 Cr-Mo钢的综合力学性能。此外Mo还能改善钢的回火稳定性，减弱 和消除含Cr钢的回火脆化。
[0010] 为确保钢板内部质量良好，以获得良好的组织性能，并通过超声波探伤检验，钢水 在冶炼时必须严格控制钢水中的P、s以及非金属夹杂物含量。钢水在冶炼时采用洁净钢冶 炼技术，高炉铁水经脱硫站进行KR脱硫处理，确保进转炉铁水S含量控制在0. 005%以下。 为防止钢水过氧化，需控制转炉冶炼终点C%含量，同时，挡渣出钢以提高钢水洁净度。LF精 炼过程中，通过向钢水中加入适量铝线，去除钢水中的氧，降低氧含量，并采用大渣量，造高 碱度、低氧化性还原性精炼渣，充分脱除钢水中的硫元素，以及充分吸附钢水中夹杂物，提 高钢水纯净度。钢水经LF精炼后，需经VD炉真空脱气处理。通过洁净钢冶炼技术，确保钢 水中S、P、N、H、O五大有害元素控制在180PPm以内。
[0011] 此特厚BHW35(13MnNiMo5-4)钢板中Ni元素含量较高，在加热时，容易产生较 厚的氧化铁皮，因此在加热时应注意炉内保持微正压烧钢且加热温度不宜过高，否则产生 大量氧化铁皮给高压水除磷和后续轧制造成压力，而且难以保证轧制钢板的表面质量。另 夕卜，若加热温度太高，促使钢锭原始奥氏体晶粒长大，使轧后钢材晶粒难以细化，组织及钢 板性能难以保证。因此，钢锭的实际加热温度应不高于1250°C。由于BHW35(13MnNiM 〇5-4) 钢Ni元素含量较高，钢锭经过加热后会产生很厚的氧化铁皮覆盖在钢锭表面，因此必 须保证高压水压力>