专利名称：一种120mm低温压力容器钢16MnDR厚板及其生产方法
技术领域：
本发明属于中厚钢板生产技术领域，具体涉及到一种120mm低温压力容器钢 16MnDR厚板及其生产方法。
背景技术：
在公知的技术中，传统的容器钢已不能满足人们的需求，特别是低温压力容器钢， 这给实际应用造成极大不便。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种生产简便、应用广泛的120mm低温压力容器钢 16MnDR厚板及其生产方法。一种120mm低温压力容器钢16MnDR厚板，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%) :C :0. 10 0. 17,Si :0. 25 0. 45,Mn :1. 10 1. 40,P ( 0. 015,S ( 0. 005、Als 0. 015 0. 055, Nb :0. 015 0. 045, Ti :0. 010 0. 020，其它为 Fe 和残留元素。所述化学成分的碳当量< 0. 40。为达到上述目的，所述120mm低温压力容器钢16MnDR厚板的生产方法，它包括如下步骤
a.KR铁水预处理到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度彡20mm，铁水经 KR搅拌脱硫后保证铁水S彡0. 005%，保证脱硫周期彡2 Imin、脱硫温降彡20 °C ；
b.转炉冶炼采用100/120吨顶底复吹转炉，入炉铁水中按质量百分比含S( 0. 003%、 含P < 0. 080%,铁水温度彡1270 °C，铁水装入量误差按士 It来控制，过程枪位按前期 1.0-1. 3m、中期1.2-1. 6m、后期1.0-1. Im控制，造渣碱度R按2. 5-4.0控制，出钢目标 P彡0. 015%、C彡0. 05%、S彡0. 005%,出钢过程中向钢包内加硅铝钡钙、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；
c.吹氩处理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 ；
d.LF精炼精炼过程中全程吹氩，加入渣料，碱度按4. 0-6.0控制，加入脱氧剂，加热采用电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热7-12min、二加热6-lOmin，二加热过程中补加脱氧剂，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，不采用真空脱气的上钢温度1565士 15°C，采用真空脱气的上钢温度1610士 15°C ；
e.VD精炼VD真空度必须达到671 以下，保压时间必须彡15min，破真空后软吹 2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露，在线包抽真空时间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士 15°C ；
f.模铸上线使用前锭模温度<120°C，浇注时中注管上口与钢包下水口的距离控制在< 140mm，浇注前，模铸保护渣一半采取草绳吊挂的方式挂在锭模中，吊挂高度高于锭模底部300 400mm，另一半在开浇后1 ^iin内加完，浇注到帽口 1/3位置时，向每个锭模内添加40Kg碳化稻壳，浇注完毕后，先用氧管将帽口内的碳化稻壳铺平后，再向每个锭内添加40-80Kg的碳化稻壳，并用氧管均勻铺平，浇注完毕60min内，要对每支锭及时补加 40Kg以上的碳化稻壳保证帽口部位不见红，同时要求在注毕1- 内，向每个锭模内补加 40-80Kg的碳化稻壳；
g.加热加热温度及加热时间如下焖钢温度600-650°C，时间浊，升温速度100°C/ S，当温度升至800°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；
h.控轧控冷累计压下率彡60%，开轧温度1020°C 1080°C，晾钢厚度大于180mm，二阶段开轧温度< 90(TC，终轧温度800 880°C，轧后通过调整冷却集管组数，返红温度在 630 720°C之间，冷却速度3 12°C /S，然后送往矫直机矫直；
i.堆冷堆垛缓冷温度不低于250°C，堆冷时间>24小时；
j.热处理在外机炉进行正火处理，温度为900士20°C，保温时间2. 0-2. 4min/mm,出炉
后空冷。由于本发明通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、加热、控轧控冷、堆冷、热处理工艺，在保证16MnDR成分的基础上，严格控制钢中P、S等影响钢板塑韧性的有害元素含量，同时严格控制轧钢的加热制度，轧制过程中严格控制终轧温度、 返红温度及冷却速度，采用钢板堆垛缓冷等方法，从而保证了 16MnDR钢种120mm厚度钢板的各项性能指标达到标准要求。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，为钢坯在轧制过程中晶粒的细化奠定坚实基础。在轧制过程中，通过采用国内先进的TMCP轧制技术和钢板堆垛缓冷技术，能够保证16MnDR钢板性能需求。与传统的16MnDR碳当量不变的情况下，通过TMCP 轧制和钢板堆垛缓冷方式，确保了钢板性能达到国家标准要求。
具体实施例方式本发明所述的生产简便、应用广泛的120mm低温压力容器钢16MnDR厚板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%) :C :0. 10 0. 17、Si :0. 25 0. 45,Mn :1. 10 1. 40、 P 彡 0. 015、S 彡 0. 005、Als 0. 015 0. 055、Nb 0. 015 0. 045、Ti 0. 010 0. 020，其
它为Fe和残留元素。碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]彡0. 40。为达到上述目的，本发明采取的生产方法包括KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、加热、控轧控冷、堆冷、热处理。在所述KR铁水预处理中，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搅拌脱硫后保证铁水 S ( 0. 005%，保证脱硫周期彡21min、脱硫温降彡20°C ；在所述转炉冶炼中，采用100/120吨顶底复吹转炉，入炉铁水中按质量百分比含S彡0. 003%、P彡0. 080%，铁水温度彡1270°C, 铁水装入量误差按士 It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. Im控制，造渣碱度R按2. 5-4. 0控制，出钢目标P彡0. 015%、 C彡0. 05%、S^O. 005%,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；在所述吹氩处理中，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 ；在所述LF精炼中，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-lOmin，二加热过程中要求根据造渣情况，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士 15°C (不采用真空脱气)/1610士 15°C (采用真空脱气)；在所述VD精炼中，VD真空度必须达到671 以下，保压时间必须彡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士 15°C ；在所述模铸中， 浇钢前保证锭模设备状况良好，确保上线使用前锭模温度< 120°C，确保浇注时中注管上口 (盆砖上沿)与钢包下水口的距离控制在< 140mm，浇注前，模铸保护渣一半采取草绳吊挂的方式挂在锭模中，吊挂高度高于锭模底部300 400mm，另一半在开浇后1 細化内加完， 浇注到帽口 1/3位置时，向每个锭模内添加40Kg碳化稻壳，浇注完毕后，先用氧管将帽口内的碳化稻壳铺平后，再向每个锭内添加40-80Kg的碳化稻壳，并用氧管均勻铺平，浇注完毕 60min内，要对每支锭及时补加40Kg以上的碳化稻壳保证帽口部位不见红，同时要求在注毕1- 内，向每个锭模内补加40-80Kg的碳化稻壳以确保帽口保温效果；在所述加热中， 加热温度及加热时间如下焖钢温度600-650°C，时间2h，升温速度100°C /S，当温度升至 800°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；在所述控轧控冷中，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，累计压下率彡60%，开轧温度1020°C IOSO0C，晾钢厚度大于180mm，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< 900°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800 880°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630 720°C之间，冷却速度3 12°C /S，然后送往矫直机矫直；在所述堆冷中，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250°C，堆冷时间> 24小时；在所述热处理中，在外机炉进行正火处理，温度为900士20°C，保温时间2. 0-2. 4min/mm,出炉后空冷。实施例1
通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、加热、控轧控冷、堆冷、热处理工艺，获得一种120mm低温压力容器钢16MnDR厚板，它包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%) :C :0. 12、Si :0. 44、Mn :1. 11、P :0. 013、S :0. 001、Als :0. 053、Nb 0.017、Ti :0. 018，其它为Fe和残留元素。实施例2通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、加热、控轧控冷、堆冷、热处理工艺，获得一种120mm低温压力容器钢16MnDR厚板，它包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%) :C :0. 17、Si :0. 27、Mn 1. 37、P :0. 005、S :0. 005、Als :0. 018、Nb 0. 043、Ti :0. 011，其它为Fe和残留元素。
机械力学性能分析
成份及机械力学性能按GB 3531-2008执行，机械力学性能具体见下表。
120mm低温压力容器钢16MnDR厚板机械力学性能
权利要求
1.一种120mm低温压力容器钢16MnDR厚板，其特征在于包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%) :C :0. 10 0· 17,Si :0. 25 0. 45, Mn 1. 10 1. 40、P ≤ 0. 015,S≤O. 005 、Als :0. 015 0. 055、Nb :0. 015 0. 045、Ti :0. 010 0. 020，其它为 Fe 和残留元素。
2.如权利要求1所述的120mm低温压力容器钢16MnDR厚板，其特征在于所述化学成分的碳当量< 0. 40。
3.如权利要求1所述的120mm低温压力容器钢16MnDR厚板的生产方法，其特征在于 包括如下步骤a.KR铁水预处理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. 005%，保证脱硫周期≤2 Imin、脱硫温降≥20 °C ；b.转炉冶炼采用100/120吨顶底复吹转炉，入炉铁水中按质量百分比含S≤ 0. 003%、 含P ≤ 0. 080%,铁水温度≤1270 °C，铁水装入量误差按士 It来控制，过程枪位按前期 1.0-1. 3m、中期1.2-1. 6m、后期1.0-1. Im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. 005%,出钢过程中向钢包内加硅铝钡钙、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；c.吹氩处理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 ；d.LF精炼精炼过程中全程吹氩，加入渣料，碱度按4. 0-6. 0控制，加入脱氧剂，加热采用电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热7-12min、二加热6-lOmin，二加热过程中补加脱氧剂，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，不采用真空脱气的上钢温度1565士 15°C，采用真空脱气的上钢温度1610士 15°C ；e.VD精炼VD真空度必须达到671 以下，保压时间必须彡15min，破真空后软吹 2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露，在线包抽真空时间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士 15°C ；f.模铸上线使用前锭模温度<120°C，浇注时中注管上口与钢包下水口的距离控制在 (140mm，浇注前，模铸保护渣一半采取草绳吊挂的方式挂在锭模中，吊挂高度高于锭模底部 300 400mm，另一半在开浇后1 4min内加完，浇注到帽口 1Λ位置时，向每个锭模内添加40Kg 碳化稻壳，浇注完毕后，先用氧管将帽口内的碳化稻壳铺平后，再向每个锭内添加40-80Kg的碳化稻壳，并用氧管均勻铺平，浇注完毕60min内，要对每支锭及时补加40Kg以上的碳化稻壳保证帽口部位不见红，同时要求在注毕l_2h内，向每个锭模内补加40-80Kg的碳化稻壳；g.加热加热温度及加热时间如下焖钢温度600-650°C，时间浊，升温速度100°C/ S，当温度升至800°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；h.控轧控冷累计压下率彡60%，开轧温度1020°C 1080°C，晾钢厚度大于180mm，二阶段开轧温度< 90(TC，终轧温度800 880°C，轧后通过调整冷却集管组数，返红温度在 630 720°C之间，冷却速度3 12°C /S，然后送往矫直机矫直；i.堆冷堆垛缓冷温度不低于250°C，堆冷时间>24小时；j.热处理在外机炉进行正火处理，温度为900士20°C，保温时间2. 0-2. 4min/mm,出炉后空冷。
全文摘要
本发明公开了一种120mm低温压力容器钢16MnDR厚板，所述厚板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)C0.10～0.17、Si0.25～0.45、Mn1.10～1.40、P≤0.015、S≤0.005、Als0.015～0.055、Nb0.015～0.045、Ti0.010～0.020，其它为Fe和残留元素。碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]≤0.40。通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、加热、控轧控冷、堆冷、热处理工艺，在保证16MnDR成分的基础上，严格控制钢中P、S等影响钢板塑韧性的有害元素含量，同时严格控制轧钢的加热制度，轧制过程中严格控制终轧温度、返红温度及冷却速度，采用钢板堆垛缓冷等方法，从而保证了16MnDR钢种120mm厚度钢板的各项性能指标达到标准要求。
文档编号C21D8/02GK102345054SQ20111017665
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者于飒, 刘庆波, 崔冠军, 张强, 张立新, 朱书成, 李亮亮, 李忠波, 袁永旗, 许少普, 贾涛, 赵迪, 高照海 申请人:南阳汉冶特钢有限公司