专利名称：一种高韧性15CrMoR压力容器用钢板的制作方法
技术领域：
本发明涉及铬-钥系耐热压力容器用钢制造领域，具体是指一种高韧性15CrMoR压力容器用钢板。
背景技术：
15CrMoR钢是石油化工设备常用的一个中温压力容器用钢种，由于在较高的温度和压力下工作，其服役条件恶劣，因此要求材料要具有较高的热强性、良好的韧塑性、耐腐 蚀性和焊接性能。虽然15CrMoR耐热钢压力容器大多数是在高温下工作，但当压力容器和管道制造完工后将在常温下甚至可能在极端气候下进行设计压力I. 25倍压力的水压试验，且在安装检修完后，还要经历水压试验及冷启动过程，因此，该钢种在保证其基本性能的基础上还要具有一定的抗脆断性。另外，该钢种制造的容器长期在高温下运行，停车时无可靠的防止降温过快的措施，造成热疲劳和温差应力大，所以在设计该钢种时也要考虑其韧性储备，使其抗变形及温度变化的能力增强。常规的15CrMoR容器钢按照GB713-2008中规定，冲击韧性要求达到20°C横向冲击> 31J即可，远不能满足某些用户的特殊要求，使该钢种的应用受到了一定的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高韧性15CrMoR压力容器用钢板。本发明是通过以下技术方案实现的
一种高韧性15CrMoR压力容器用钢板，由如下质量百分比的组分制备而成C :0. 14 0. 18%, Si :0. 15 0. 40%, Mn :0. 45 0. 70%, P 彡 0. 020%, S 彡 0. 005%, Cr :0. 90 I. 10%,Mo :0. 45 0. 60%，其他为Fe和不可避免的杂质。上述钢板厚度为10 80mm,优化的钢板厚度为20 60mm。上述的高韧性15CrMoR压力容器用钢板，其在_40°C时横向冲击彡80J。上述的一种高韧性15CrMoR压力容器用钢板的制备方法，其具体步骤为
I)冶炼原料经过铁水KR预处理脱硫，使硫的质量分数降低到0. 003%以下，经过120t顶底复吹转炉冶炼，钢包吹氩后再送入LF精炼炉精炼，进行成分微调、再脱硫使硫的质量分数< 0. 005%,以及控温到1600 1650°C，然后在VD炉中进行真空脱气处理，降低氧气、氮气和氢气含量，使
( 30PPM、[N] ( 40PPM, [H] ( 2PPM，并进一步均匀成分，保真空时间不低于15分钟，处理结束后利用喂线机以180 210m/min速度快速喂入钙铁线2m/t，喂线后对钢水进行软吹氩弱搅拌，软吹氩时间不低于10分钟，氩气流80 150L/min ;处理后的钢水熔炼成分保证P彡0. 020%, S彡0. 005%。2)浇铸VD炉破真空后上270mmX 2100mm断面板坯连铸机浇注，浇注过程中铸机采用扇形段电磁搅拌以及铸坯轻压下工艺，连铸坯下线后堆垛缓冷时间不低于48小时；3)加热铸坯在炉加热时间系数0.9 I. lmin/mm ;钢坯的出炉温度1140 1200°C ；
4)轧制在轧制过程中，轧制采用粗、精轧分阶段轧制，粗轧机开轧温度>IlOO0C,采用低速大压下轧制工艺，保证[10，50]mm规格的中间坯厚度不小于成品厚度的2. 5倍，(50，80]mm规格的中间还厚度不小于成品厚度的2倍,厚度12_以下的钢板精轧不控温，12mm以上钢板精轧开轧温度按900 980°C控制，终轧温度按840 920°C控制，钢板轧制后空冷；
5)热处理正火处 理温度为890 930°C,炉内时间I.4 I. 8min/mm且最低不低于30min ;回火处理温度600 700°C,炉内时间2. 0 3. Omin/mm且最低不低于60min,钢板出炉后空冷至室温，此时钢板厚度为10 80mm。本发明的高韧性15CrMoR压力容器用钢板，通过纯净钢质、优化控温轧制及热处理工艺，得到理想的珠光体+铁素体组织，其晶粒均匀细小，在常温拉伸、高温拉伸性能符合标准GB713-2008的基础上，大大提高了其冲击韧性，_40°C横向冲击功> 80J，冲击试验温度低于国标规定的20°C达60°C，且冲击功最高可达137J，能达到国标规定值的3 4倍，满足了用户在特殊环境下的加工制造及使用方面的韧性储备要求。本发明具有以下优点(1) 15CrMoR冲击韧性高，低温冲击性能达到_40°C横向冲击3 80J，远高于国标规定。(2)本发明的钢质纯净，S等有害元素含量低；(3)不添加Nb、V、Ti等细化晶粒元素，大大节约了成本；(4)在满足低温韧性的要求下，常规性能及高温拉伸性能良好；
具体实施例方式通过以下具体实施例来进一步说明本发明
实施例一
本实施例的高韧性15CrMoR压力容器用钢板是由以下质量百分比的组分制备而成C 0. 18%, Si 0. 23%, Mn :0. 55%, P :0. 016%, S :0. 002%, Cr :1. 03%, Mo :0. 46%，余量为 Fe 和不可避免的杂质；
本实施例的高韧性15CrMoR压力容器用钢板的生产制备方法如下
1)冶炼原料铁水KR预处理后,经过顶底复吹转炉冶炼,钢包吹IS后再送入LF精炼炉精炼，然后在VD炉中进行真空处理，保真空时间17分钟，处理结束后喂入钙铁线2m/t，喂线后软吹IS 10分钟；
2)浇铸VD炉破真空后上连铸机浇注，浇注过程中铸机采用扇形段电磁搅拌以及铸坯轻压下工艺，连铸坯下线后堆垛缓冷48小时；
3)加热铸坯在炉时间4小时，出炉温度1150°C；
4)轧制采用粗、精轧分阶段轧制，轧制中间坯厚度为100mm，精轧开轧温度940°C，轧制成品钢板规格为36mm ；
5)热处理正火处理温度为910°C，炉内时间55min;回火温度650°C，炉内时间90min，钢板出炉后空冷。实施例二
本实施例的高韧性15CrMoR压力容器用钢板是由以下质量百分比的组分制备而成C 0. 17%, Si 0. 25%, Mn :0. 55%, P :0. 012%, S :0. 002%, Cr :1. 03%, Mo :0. 47%，余量为 Fe 和不可避免的杂质。本实施例的高韧性15CrMoR压力容器用钢板的生产制备方法同实施例一，区别在于VD炉保真空时间为15分钟，铸坯在炉中加热时间为4. 5小时，出炉温度1180°C。实施例三
本实施例的高韧性15CrMoR压力容器用钢板是由以下质量百分比的组分制备而成C 0. 17%, Si 0. 27%, Mn :0. 55%, P :0. 017%, S :0. 001%, Cr :0. 94%, Mo :0. 46%，余量为 Fe 和不可避免的杂质。本实施例的高韧性15CrMoR压力容器用钢板的生产制备方法同实施例一，区别在于VD炉保真空时间为15分钟，连铸坯在加热炉加热时间为4. 5小时，出炉温度1180°C，精轧机开轧温度为950°C，轧制成品钢板规格为40mm，正火处理温度为920°C，炉内时间为60分钟，回火处理温度为660°C，炉内时间为100分钟。
实施例四
本实施例的高韧性15CrMoR压力容器用钢板是由以下质量百分比的组分制备而成C
0.16%, Si 0. 25%, Mn :0. 53%, P :0. 014%, S :0. 001%, Cr :0. 93%, Mo :0. 46%，余量为 Fe 和不可避免的杂质。本实施例的高韧性15CrMoR压力容器用钢板的生产制备方法同实施例一，区别在于VD炉保真空时间为15分钟，连铸坯在加热炉加热时间为4. 5小时，出炉温度1180°C，轧制中间还厚度为130mm,精轧机开轧温度为950°C,轧制成品钢板规格为56mm,正火处理温度为920°C，炉内时间为85分钟，回火处理温度为660°C，炉内时间为140分钟。对以上实施例一至四中制备的15CrMoR压力容器用钢板进行力学性能测试，如表1、2、3所示。
权利要求
1.一种高韧性15CrMoR压力容器用钢板，其特征在于由如下质量百分比的组分制备而成C 0. 14 0. 18%, Si :0. 15 0. 40%, Mn :0. 45 0. 70%，P 彡 0. 020%，S 彡 0. 005%, Cr 0.90 I. 10%, Mo :0. 45 0. 60%，其他为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求I所述的一种高韧性15CrMoR压力容器用钢板，其特征在于所述钢板厚度为10 80mm。
3.根据权利要求2所述的一种高韧性15CrMoR压力容器用钢板，其特征在于所述钢板厚度为20 60mm。
4.根据权利要求I所述的高韧性15CrMoR压力容器用钢板，其特征在于所述的高韧性15CrMoR压力容器用钢板，其在_40°C时横向冲击彡80J。
5.根据权利要求I所述的一种高韧性15CrMoR压力容器用钢板的制备方法，其具体步骤为 冶炼原料经过铁水KR预处理脱硫，使硫的质量分数降低到0. 003%以下，经过120t顶底复吹转炉冶炼，钢包吹氩后再送入LF精炼炉精炼，进行成分微调、再脱硫使硫的质量分数≤0. 005%,以及控温到1600 1650°C，然后在VD炉中进行真空脱气处理，降低氧气、氮气和氢气含量，使
( 30PPM、[N] ( 40PPM, [H] ( 2PPM，并进一步均匀成分，保真空时间不低于15分钟，处理结束后利用喂线机以180 210m/min速度快速喂入钙铁线2m/t，喂线后对钢水进行软吹氩弱搅拌，软吹氩时间不低于10分钟，氩气流80 150L/min ;处理后的钢水熔炼成分保证P≤0. 020%, S≤0. 005% ； 浇铸VD炉破真空后上270mmX 2100mm断面板坯连铸机浇注，浇注过程中铸机采用扇形段电磁搅拌以及铸坯轻压下工艺，连铸坯下线后堆垛缓冷时间不低于48小时； 加热铸坯在炉加热时间系数0. 9 I. lmin/mm ;钢坯的出炉温度1140 1200°C ； 轧制在轧制过程中，轧制采用粗、精轧分阶段轧制，粗轧机开轧温度> 1100°C，采用低速大压下轧制工艺，保证[10,50]mm规格的中间还厚度不小于成品厚度的2. 5倍，(50，80]mm规格的中间还厚度不小于成品厚度的2倍,厚度12_以下的钢板精轧不控温，12mm以上钢板精轧开轧温度按900 980°C控制，终轧温度按840 920°C控制，钢板轧制后空冷； 热处理正火处理温度为890 930°C,炉内时间I. 4 I. 8min/mm且最低不低于30min ;回火处理温度600 700°C,炉内时间2. 0 3. Omin/mm且最低不低于60min,钢板出炉后空冷至室温，此时钢板厚度为10 80mm。
全文摘要
本发明涉及铬-钼系耐热压力容器用钢制造领域，具体是指一种高韧性15CrMoR压力容器用钢板，由如下质量百分比的组分制备而成C0.14～0.18%，Si0.15～0.40%，Mn0.45～0.70%，P≤0.020%，S≤0.005%，Cr0.90～1.10%，Mo0.45～0.60%，其他为Fe和不可避免的杂质。本发明具有以下优点(1)15CrMoR冲击韧性高，低温冲击性能达到-40℃横向冲击≥80J,远高于国标规定。(2)本发明的钢质纯净，S等有害元素含量低；(3)不添加Nb、V、Ti等细化晶粒元素，大大节约了成本；(4)在满足低温韧性的要求下，常规性能及高温拉伸性能良好。
文档编号C22C33/04GK102796957SQ20121031626
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者孙卫华, 邵正伟, 成小龙, 孙风晓, 刘晓东, 刘金泉, 郑淑胜, 朱延山 申请人:济钢集团有限公司