专利名称:厚壁超高压容器用钢及其制造工艺的制作方法
本发明属于超高压容器用钢。
通常把工作压力≥1000公斤/厘米2的容器称为超高压容器。由于超高压容器一般壁厚大于内径的1/10，因而又是一种厚壁容器。冷热等静压机筒体、聚乙烯生产工艺中的搅拌高压釜、人工水晶超高压釜和水射流技术的高压膛均属这类容器。这种厚壁超高压容器用钢要求具有良好的强度和韧性。通常采用整体锻造工艺制成。
国内外厚壁超高压容器用钢较典型的是中碳的CrNiMo或CrNiMoV钢如美国的3 1/2 CrNiMoV;英国的Zn25;西德的30CrNiMo8和我国的PCrNi2Mo。这些钢的成分范围及机械性能分别列于表1、表2。
表1 几种典型的超高压容器用钢的化学成分
表2 几种典型的超高压容器用钢的机械性能
上述钢号的工艺特点是锻件调质处理，其机械性能水平σs76～119Kg/mm2，夏比V型缺口(CV)冲击韧性αk为3.3～6Kg·m/cm2。这些钢的共同缺点是当屈服强度较高和壁较厚时，则韧性较低。因而，导致这类超高压容器曾发生多起破坏事故。
本发明的目的在于克服上述钢种的不足，研制出一种在大截面使用条件下，仍具有高的强度和高的韧性的钢种。
基于这种目的，本发明的特点是在钢种成分的设计上采取了降碳提镍的措施，其目的是(1)满足大截面淬透性的要求(2)使钢的显微组织主要为位错板条马氏体，尽量减少孪晶马氏体，以提高钢的韧性水平。另一特点是铬含量控制在0.5～0.8%，其目的是使钢具有最佳的屈强比。
根据上述原理，本发明钢种的具体成分范围如下0.27～0.34%C;0.17～0.37%Si;0.2～0.5%Mn;0.5～0.8%Cr;5.0～5.5%Ni;0.5～0.6%Mo;0.05～0.12%V;P≤0.015;S≤0.015。
本发明的生产工艺如下冶炼-锻造-退火-锻件粗加工-调质处理。
冶炼是获得高质量容器钢的最主要工艺，传统冶炼工艺满足不了获得高纯淨度钢的要求。本发明可采用下列冶炼工艺(1)电炉(平炉)+电渣重熔;平炉(电炉)+真空铸锭碳脱氧;电炉(平炉)+喷吹处理+真空处理;炉外精炼工艺。
钢的锻造在水压机上进行。锻造加热温度1180～1200℃，开锻温度1180～1200℃，终锻温度＞850℃，锻压比≥3.0。锻后立即进行重结晶退火去氢处理，以免造成白点。
钢锭锻成锻件后，用机械加工方法将锻件粗加工成锻件毛坯。
为使超高压容器用钢获得良好的综合性能，最终热加工工艺采用调质处理。即淬火和高温回火处理，为了消除锻造缺陷，改善组织的均匀性，淬火前宜采用较高温度的正火处理，淬火温度尽可能在较低的温度进行，以获得细晶粒组织。本发明的热处理工艺如下正火温度950℃，奥氏体化温度820～850℃，其冷却方式，根据不同情况可采用水冷，油冷，喷雾汽冷。当采用水冷时，需将炉温降到750℃，保温一小时再行水淬。回火温度为540～570℃，可采用空冷。
采用上述工艺，其机械性能可达σb≥120kg/mm2，σs≥110kg/mm2，ψ≥35%，δ≥10%，αk≥6kg·m/cm2(梅氏)，Klc≥400kg/mm3/2。
实施例
需制造外径φ452，内径φ285长1780mm的超高压筒体容器。
钢用碱性电炉冶炼→铸成3.120吨钢锭→热送轧机开坯成160mm方坯→酸洗→电渣重熔成4.8吨锭。
4.8吨锭加热到1200℃，于1180℃开锻，锻成毛坯尺寸。终锻温度＞850℃。
锻坯热送重结晶退火。重结晶温度890℃，退火等温温度640～650℃。
锻件粗加工成毛坯尺寸。
粗加工毛坯调质处理950℃正火(2小时);840℃(1小时)炉冷至750℃保温一小时水淬(水温30～35℃)5分钟，再转入油中冷却30分钟(油温20～70℃)。在550℃回火12小时，空气中冷却。
调质处理后在毛坯端部(去除淬火影响区)切取园片，在园片壁厚的 1/2 处，取橫向试样，其机械性能达到σb132.2～131.8kg/mm2，σs119.3～119.8kg/mm2，δ13.2～14.2%，ψ55.4～58.1%，αk(夏比钥孔形)7.4～7.6kg·m/cm2。
权利要求
1、CrNi5MoV系厚壁超高压容器用钢其特征在于通过化学成分的设计，降碳提镍和较低的铬含量，使之获高的屈服强度和良好的韧性。
2、根据权利要求
1所述的超高压容器用钢其特征在于钢的具体成分如下0.27～0.34%C，0.17～0.37%Si，0.2～0.5%Mn，0.5～0.8%Cr，5.0～5.5%Ni，0.5～0.6%Mo0.05～0.12%V。
3、CrNi5MoV系超高压容器用钢的制造方法，其特征是在于最终热加工工艺采用正火和调质处理。
4、根据权利要求
3，所述的制造方法，其特征在于正火处理温度为950℃。
5、根据权利要求
3，所述的制造方法，其特征在于调质处理的具体工艺为，奥氏体化温度820～850℃，可采用油冷、水冷、喷雾冷却方法，回火温度为540～570℃。
6、根据权利要求
3和5所述的制造方法，其特征是当淬火采用水冷时，需先炉冷到750℃保温1小时再行水淬。
专利摘要
本发明属于超高压容器用钢。用于工作压力≥1000公斤/厘米2的厚壁超高压容器。本发明针对国内外普遍采用的Cr Ni Mo系和CrNiMoV系超高压容器用钢当强度高和壁厚增大时，韧性较低的缺点，在钢种成分上采取了降碳提镍的措施，提高大截面的淬透性，在最终热加工工艺上采用了正火+调质处理，从而获得强度高和韧性好的超高压容器用钢，其切向性能为σs≥110公斤/毫米2，冲击韧性αk≥6公斤-米/厘米2，K1c≥400公斤/毫米3/2。
文档编号C22C38/46GK85100672SQ85100672
公开日1986年9月24日 申请日期1985年4月1日
发明者王琪, 鲁肇俊, 李桂芬, 郭庆丰, 王洪叶 申请人:冶金工业部钢铁研究总院, 齐齐哈尔钢厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan