专利名称：一种压力容器钢18MnMoNbR及其100mm厚度板生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种压力容器钢18MnMoNbR及其IOOmm
厚度板生产工艺。
背景技术：
压力容器用钢板由于所制造的容器都要承受不同的压力与强度。一般常压为31.4MPa或更高；工作温度常于-20°C-450°C之间，也有低于-20°C。根据容器的工作条件与加工工艺，要求容器用钢板必须具有良好的冷弯和焊接性能；有良好的塑性和韧性；有高温短时强度或长期强度性能。为了使容器能承受更高的压力，减轻结构自身重量，压力容器用钢板材质除用优质碳素钢材之外，目前大多采用低合金结构钢作材质。压力容器钢板系专用板材，主要用于制造石油、化工、气体分离和贮运等的容器或其他类似设备，如各种塔式容器、热交换器、贮罐和罐车等。在机械制造行业中，特别是用于制造锅炉、汽包，传统的厚板容器钢因其强度级别低、耐 高温耐高压性能差等因素，已不能满足人们的需求，而且在使用过程中安全性降低、使用寿命短。申请号:200910312452.2的发明公开了一种Q370R压力容器用钢，是由以下重量百分比的组分制备而成:C:0.14-0.18%, S1:0.25-0.50%, Mn:
1.45-1.60%, P ^ 0.020%, S ^ 0.015%, Nd:0.28-0.45%,余量为 Fe 和不可避免的杂质。同时还公开了一种Q370R压力容器用钢的制备方法。以上技术方案,生产成本高,生产难度大。
发明内容
本发明提供一种强度高，塑性好，韧性强，耐高温耐高压性能好的压力容器钢18MnMoNbR，进一步提供一种生产其100_厚度板的生产工艺。实现上述目的采取的技术方案是:一种压力容器钢18MnMoNbR，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%):C:0.16 0.20,S1:0.25 0.45,Mn:1.35 1.45,Mo:0.5
0.6、P ( 0.015,S ( 0.005、Als:0.015 0.040,Nb:0.030 0.040,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。所述压力容器钢18MnMoNbR含有90%的回火贝氏体和10%的铁素体。进一步的，提供一种生产IOOmm压力容器钢18MnMoNbR厚板的生产工艺，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按质量百分比含S ( 0.005%，保证脱硫周期彡21min、脱硫温降(20 0C ；
b.转炉冶炼:入炉铁水按质量百分比含S彡0.003%,P ( 0.080%，铁水温度彡1270°C,铁水装入量误差按土 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1.0-1.1m控制，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢目标按质量百分比含P彡0.015%、C彡0.05%、S彡0.005%,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；
C.吹気处理:気站一次性加入招线，在IS站要求强吹IS 3min,流量200-500NL/min,钢液面裸眼直径控制在300 500_，离氩站温度不得低于1570°C ；
d.LF精炼:精炼过程中全程吹気，加入禮:料，碱度按4.0-6.0控制,加入脱氧剂,加热米用电流进行加热，加热时间按两次控制，一次加热7-12min、二次加热6_10min，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±15°C，采用真空脱气的上钢温度1610±15°C ；
e.VD精炼:VD真空度必须达到67Pa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±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< 140_，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I 4min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，并用氧管均匀铺平；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650-700°C，时间2h，1000°C以下升温速度彡IOO0C /h，1000°C以上升温速度不限，温度升至1260°C时保温16h，温度在1240°C时出钢；
h.控轧控冷:采用高温低速大压下工艺，累计压下率>60%，粗轧开轧温度1050°C 11500C，道次压下量控制 在40-50mm，晾钢厚度=成品厚度+100mm，采用ACC水冷到860°C以下开始精轧阶段轧制，二阶段开轧温度彡860°C，道次压下量控制在15-25mm，终轧温度800 840°C，轧后通过调整冷却集管组数，入水温度> 7600C，返红温度在640 680°C之间，冷却速度3 12°C /S，然后送往矫直机矫直；
1.堆冷:堆垛缓冷温度不低于400°C，堆冷时间>48小时；
j.热处理:在外机炉进行正火快冷+回火处理，正火温度为9 3 O ± I (TC，保温时间
2.0-2.4min/mm,出炉后入淬火水槽水冷80S，返红温度为650_670°C，出水后空冷；回火温度为680±10°C，保温时间为4.0min/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、力口热、控轧控冷、堆冷、热处理工艺，在保证18MnMoNbR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 18MnMoNbR钢种IOOmm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18MnMoNbR钢板性能需求。与传统的18MnMoNbR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。
具体实施例方式实施例1:
一种压力容器钢18MnMoNbR，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%):C:0.16,Si:
0.25,Mn:1.35,Mo:0.5、P ≤ 0.015, S ( 0.005、Als:0.015,Nb:0.030, T1:0.010，其它为
Fe和残留元素。所述化学成分的碳当量< 0.40。所述压力容器钢18MnMoNbR具有90%的回火贝氏体和10%的铁素体。进一步的，提供一种生产IOOmm压力容器钢18MnMoNbR厚板的生产工艺，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≤20mm，铁水经KR揽祥脱硫后保证铁水S^0.005%，保证脱硫周期15min、脱硫温降15 C ；
b.转炉冶炼:入炉铁水S≤0.003%、P≤0.080%，铁水温度1270°C，铁水装入量误差按± 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
1.0-1.1m控制，造渣碱度R按2.5控制，出钢目标P < 0.015%、C≥0.05%、S≤0.005%，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；
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200NL/min，钢液面裸眼直径控制在300mm，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，一次加热7-12min、二次加热6_10min，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1550°C，采用真空脱气的上钢温度1595°C ；
e.VD精炼: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，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1550°C ；
f.模铸:上线使用前锭模温度100°C，浇注时中注管上口与钢包下水口的距离控制在(140_，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I 4min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40Kg的碳化稻壳，并用氧管均匀铺平；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40Kg的碳化稻壳；
g.加热:加热温度及加热时间如下:焖钢温度650°C，时间2h，1000°C以下升温速度800C /h，1000°C以上时升温速度不限，温度升至1260°C时保温16h，温度在1240°C时出钢；
h.控轧控冷:采用高温低速大压下工艺，累计压下率60%，粗轧开轧温度1050°C°C，道次压下量控制在40mm，晾钢厚度=成品厚度+100mm，采用ACC水冷到860°C以下开始精轧阶段轧制，二阶段开轧温度820°C，道次压下量控制在15_，终轧温度80(TC，轧后通过调整冷却集管组数，入水温度760°C，返红温度在640°C之间，冷却速度3°C /S，然后送往矫直机矫直；
1.堆冷:堆垛缓冷温度不低于400°C，堆冷时间48小时；
j.热处理:在外机炉进行正火快冷+回火处理，正火温度为920°C，保温时间2.0min/mm,出炉后入淬火水槽水冷80S，返红温度为650°C，出水后空冷；回火温度为670°C，保温时间为4.0min/mm,出炉后空冷。机械力学性能分析
成分及机械力学性能按GB 713-2008执行，机械力学性能具体见下表。1OOmm压力容器钢18MnMoNbR厚板机械力学性能及高温拉伸性能:
权利要求
1.一种压力容器钢ISMnMoNbR,其特征在于:包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%):C:0.16 0.20、Si:0.25 0.45、Mn:1.35 1.45、Mo:0.5 0.6、P ≤ 0.015、S ≤ 0.005、Als:0.015 0.040、Nb:0.030 0.040、Ti:0.010 0.020，其它为 Fe 和残留元素。
2.如权利要求1所述的一种压力容器钢ISMnMoNbR,其特征在于:所述化学成分的碳当量< 0.40。
3.如权利要求1所述的一种压力容器钢18MnMoNbR，其特征在于:具有90%的回火贝氏体和10%的铁素体。
4.一种生产IOOmm如权利要求1所述的压力容器钢18MnMoNbR的厚板的生产工艺，其特征在于:包括以下步骤， 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按质量百分比含S ( 0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤2 0℃ ； b.转炉冶炼:入炉铁水按质量百分比含S≤0.003%,P ≤ 0.080%，铁水温度≥1270°C,铁水装入量误差按± 1t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，出钢目标按质量百分比含P≤0.015%、C≥0.05%、S≤0.005%,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； C.吹気处理:気站一次性加入招线，在IS站要求强吹1S 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1S，加入禮:料，碱度按4.0-6.0控制，加入脱氧剂，加热米用电流进行加热，加热时间按两次控制，一次加热7-12min、二次加热6_10min，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±15°C，采用真空脱气的上钢温度1610±15°C ； e.VD精炼: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，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±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≤ 140_，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 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，并用氧管均匀铺平；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650-700°C，时间2h，1000°C以下升温速度≤IOO0C /h，1000°C以上升温速度不限，温度升至1260°C时保温16h，温度在1240°C时出钢； h.控轧控冷:采用高温低速大压下工艺，累计压下率≥60%，粗轧开轧温度1050°C .1150°C,道次压下量控制在40-50mm，晾钢厚度=成品厚度+100mm，采用ACC水冷到860°C以下开始精轧阶段轧制，二阶段开轧温度彡860°C，道次压下量控制在15-25mm，终轧温度800 840°C，轧后通过调整冷却集管组数，入水温度> 7600C，返红温度在640 680°C之间，冷却速度3 12°C /S，然后送往矫直机矫直；.1.堆冷:堆垛缓冷温度不低于400°C，堆冷时间> 48小时； j.热处理:在外机炉进行正火快冷+回火处理，正火温度为9 3 O ± I (TC，保温时间.2.0-2.4min/mm,出炉后 入淬火水槽水冷80S，返红温度为650_670°C，出水后空冷；回火温度为680±10°C，保温时间为4.0min/mm，出炉后空冷。
全文摘要
本发明公开了一种压力容器钢18MnMoNbR，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)C0.16～0.20、Si0.25～0.45、Mn1.35～1.45、Mo0.5～0.6、P≤0.015、S≤0.005、Als0.015～0.040、Nb0.030～0.040、Ti0.010～0.020，其它为Fe和残留元素。所述化学成分的碳当量≤0.40。进一步的，提供一种生产100mm压力容器钢18MnMoNbR厚板的生产工艺，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18MnMoNbR成分的基础上，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18MnMoNbR钢种100mm厚度钢板的各项性能指标达到标准要求。
文档编号C21D8/02GK103160740SQ20131008341
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月16日 优先权日2013年3月16日
发明者李亮, 杨阳, 唐郑磊, 朱成杰, 袁恒 申请人:南阳汉冶特钢有限公司