本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板及其生产方法。
背景技术：
随着我国国家战略目标的实施，与国民经济发展相关的各项需求也随之迅速发展，尤其锅炉汽包用钢板在市场中的需求不断攀升，而且对钢板厚度、技术指标逐步提高，研发具有高纯净度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性及耐高压等技术要求的品种显得十分迫切。本发明的一种大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板在成分设计与冶炼、控制轧制及热处理工艺上做了创新，通过选取低成分设计、电渣重溶工艺技术生产，控轧与热处理工艺操作，改变了钢板内部纯净度、提高了钢板技术指标，满足了市场对高难度、大厚度钢板需求。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板；本发明还提供了一种大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c≤0.25%、si：0.13～0.45%、mn：0.84～1.62%、p≤0.015%、s≤0.010%、（cr+mo+ni+cu）≤0.75%、al≥0.020%、n≤0.012%，其余为fe和不可避免的杂质元素。
本发明所述钢板最大厚度为200mm；所述钢板组织为晶粒度≥7.5级的细晶粒组织，组织为粒状珠光体和铁素体。
本发明所述钢板力学性能为：屈服强度≥320mpa，抗拉强度：600-740mpa，屈强比≤0.8，延伸率≥19%；0℃横向1/4处冲击功≥31j，370℃高拉抗拉强度≥490mpa；模拟焊后热处理后力学性能为：屈服强度≥320mpa，抗拉强度：570-690mpa，屈强比≤0.75，延伸率≥19%；0℃横向1/4处冲击功≥31j，370℃高拉抗拉强度≥490mpa。
本发明还提供了一种大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼、连铸、电渣重溶、加热、控制轧制、扩氢缓冷、正火和试样模拟焊后热处理工序；所述正火工序，正火温度900-920℃，保温时间为2.0-3.5min/mm，钢板出炉后空冷。
本发明所述连铸工序，冶炼后的钢水进行连铸，液相线温度tll=1503-1508℃，过热度控制在10-20℃，电磁搅拌、拉速0.70-0.85m/min，得到300-330mm厚连铸坯；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：c≤0.25%、si：0.15～0.40%、mn：0.90～1.50%、p≤0.015%、s≤0.010%、（cr+mo+ni+cu）≤0.70%、al≥0.020%、n≤0.012%，其余为fe和不可避免的杂质元素。
本发明所述电渣重溶工序，所得钢锭化学成分组成及其质量百分含量为：c≤0.25%、si：0.13～0.45%、mn：0.84～1.62%、p≤0.015%、s≤0.010%、（cr+mo+ni+cu）≤0.75%、al≥0.020%、n≤0.012%，其余为fe和不可避免的的杂质元素。
本发明所述加热工序，钢锭在均热炉内加热，最高加热温度为1260℃，均热温度1220-1250℃，总加热时间≥24h，保温时间≥12h。
本发明所述控制轧制工序，采用ⅱ型控轧工艺，分两个阶段进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为1020～1050℃，晾钢厚度250-300mm；第二阶段为奥氏体未再结晶阶段，开轧温度为930～950℃，终轧温度为890～930℃，最大道次压下量15-30mm，累计压下率为65-80%。
本发明所述扩氢缓冷工序，轧后钢板入缓冷坑，钢板装入缓冷坑的温度≥350℃，入炉后炉温200-300℃焖钢2-3h，然后以≤60℃/h升温至610-630℃，保温72-96h；随炉冷却至150-200℃出炉，随炉冷却时间≥48h，总在炉时间≥100h，冷却过程严禁打开炉盖。
本发明所述试样模拟焊后热处理工序，427℃装出炉，升降温速度≤55℃，保温温度为615-635℃，保温时间≥5h，出炉空冷。
本发明所述冶炼工序，采用电弧炉冶炼，之后送入lf精炼炉精炼并调整成分，总精炼时间40-55min，然后转入真空脱气炉真空处理，真空保持时间20-25min。
本发明大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板产品标准参考asmesa299/sa299m、检测方法参考asmesa370/sa370m，试样模拟焊后热处理方法参考qb/wjg.a1.06-2014g。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明的化学成分设计采用低合金含量，使钢板更容易满足标准要求，可焊接性能优良，同时低合金含量使钢板成本降低。2、本发明方法电渣重溶工序，使钢锭获得高纯净均匀致密组织以及具有无各向异性的特点，钢板探伤满足nb/t47013.3-2015i级。3、本发明方法正火工艺，使成品钢板组织为晶粒极细的珠光体和铁素体，具有良好的强韧性、稳定的400℃高拉强度、模焊性能，满足了钢板在高温、高压下具备良好的适应性、适用性以及安全性。4、本发明方法采用连铸与电渣重溶工艺及正火热处理工艺生产出大厚度、高纯净、耐高压，低屈强比且抗疲劳、抗层状撕裂、可焊接性能优良的钢板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板厚度为200mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.23%、si：0.24%、mn：1.45%、p：0.005%、s：0.001%、cr：0.19%、mo：0.07%、ni：0.27%、al：0.055%、cu：0.01%、n：0.0030%，其余为fe和不可避免的杂质元素。
本实施例大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板生产方法包括冶炼、连铸、电渣重溶、加热、控制轧制、扩氢缓冷、正火和试样模拟焊后热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用电弧炉冶炼，之后送入lf精炼炉精炼并调整成分，总精炼时间45min，然后转入真空脱气炉真空处理，真空保持时间20min；
（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行连铸，液相线温度tll=1504℃，过热度控制在15℃，电磁搅拌、拉速0.70m/min，得到300mm厚连铸坯；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.24%、si：0.24%、mn：1.46%、p：0.013%、s：0.002%、cr：0.19%、mo：0.07%、ni：0.27%、al：0.065%、cu：0.01%、n：0.0039%，其余为fe和不可避免的杂质元素；
（3）电渣重溶工序：所得钢锭化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.23%、si：0.24%、mn：1.45%、p：0.005%、s：0.001%、cr：0.19%、mo：0.07%、ni：0.27%、al：0.055%、cu：0.01%、n：0.0030%，其余为fe和不可避免的残余元素以及杂质；
（4）加热工序：所述钢锭在均热炉内加热，最高加热温度为1260℃，均热温度1250℃，总加热时间41h，保温时间26h；
（5）控轧轧制工序：采用ⅱ型控轧工艺，分两个阶段进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为1050℃，晾钢厚度300mm；第二阶段为奥氏体未再结晶阶段，开轧温度为945℃，终轧温度915℃，最大道次压下量15mm，累计压下率为76%；
（6）扩氢缓冷工序：钢板装入缓冷坑的温度（钢板温度）400℃，入炉后炉温300℃焖钢2h，然后以60℃/h升温至615℃，保温84h；随炉冷却至200℃出炉，随炉冷却时间为60h，总在炉时间为140h；
（7）正火工序：正火温度905℃，保温时间2.5min/mm，钢板出炉后空冷。
本实施例钢板组织为晶粒度7.5级的细晶粒组织，组织为粒状珠光体和铁素体。
本实施例所得钢板力学性能为：屈服强度350mpa，抗拉强度630mpa，屈强比0.56，延伸率27.0%；0℃横向1/4处冲击功：118j、122j、141j；370℃高拉抗拉强度557mpa，d=3a，180度冷弯良好。
试样模拟焊后热处理工艺：427℃装出炉，升降温速度55℃，保温温度为615℃，保温时间5h，出炉空冷。
试样模拟焊后热处理后力学性能为：屈服强度360mpa，抗拉强度588mpa，屈强比0.61，延伸率30.0%；0℃横向1/4处冲击功：136j、127j、131j；370℃高拉抗拉强度538mpa，d=3a，180度冷弯良好。
实施例2
本实施例大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板厚度为150mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.22%、si：0.21%、mn：1.40%、p：0.005%、s：0.001%、cr：0.18%、mo：0.07%、ni：0.25%、al：0.055%、cu：0.01%、n：0.0030%，其余为fe和不可避免的杂质元素。
本实施例大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板生产方法包括冶炼、连铸、电渣重溶、加热、控制轧制、扩氢缓冷、正火和试样模拟焊后热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用电弧炉冶炼，之后送入lf精炼炉精炼并调整成分，总精炼时间45min，然后转入真空脱气炉真空处理，真空保持时间20min；
（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行连铸，液相线温度tll=1504℃，过热度控制在13℃，电磁搅拌、拉速0.70m/min，得到320mm厚连铸坯；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.23%、si：0.22%、mn：1.41%、p：0.015%、s：0.002%、cr：0.18%、mo：0.07%、ni：0.25%、al：0.060%、cu：0.01%、n：0.0039%，其余为fe和不可避免的杂质元素；
（3）电渣重溶工序：所得钢锭化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.22%、si：0.21%、mn：1.40%、p：0.005%、s：0.001%、cr：0.18%、mo：0.07%、ni：0.25%、al：0.055%、cu：0.01%、n：0.0030%，其余为fe和不可避免的残余元素以及杂质；
（4）加热工序：所述钢锭在均热炉内加热，最高加热温度为1260℃，均热温度1240℃，总加热时间32h，保温时间21h；
（5）控轧轧制工序：采用ⅱ型控轧工艺，分两个阶段进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为1050℃，晾钢厚度300mm；第二阶段为奥氏体未再结晶阶段，开轧温度为935℃，终轧温度910℃，最大道次压下量25mm，累计压下率为78%；
（6）扩氢缓冷工序：钢板装入缓冷坑的温度（钢板温度）400℃，入炉后炉温300℃焖钢2h，然后以55℃/h升温至625℃，保温72h；随炉冷却至200℃出炉，随炉冷却时间为60h，总在炉时间为140h；
（7）正火工序：正火温度910℃，保温时间2.5min/mm，钢板出炉后空冷。
本实施例钢板组织为晶粒度8.0级的细晶粒组织，组织为粒状珠光体和铁素体。
本实施例所得钢板力学性能为：屈服强度363mpa，抗拉强度652mpa，屈强比0.56，延伸率29.0%；0℃横向1/4处冲击功：167j、154j、166j；370℃高拉抗拉强度538mpa，d=3a，180度冷弯良好。
试样模拟焊后热处理工艺：427℃装出炉，升降温速度50℃，保温温度为635℃，保温时间6h，出炉空冷。
试样模拟焊后热处理后力学性能为：屈服强度383mpa，抗拉强度606mpa，屈强比0.63，延伸率30.5%；0℃横向1/4处冲击功：155j、138j、144j；370℃高拉抗拉强度542mpa，d=3a，180度冷弯良好。
实施例3
本实施例大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板厚度为100mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.22%、si：0.21%、mn：1.42%、p：0.004%、s：0.001%、cr：0.18%、mo：0.07%、ni：0.26%、al：0.057%、cu：0.01%、n：0.0031%，其余为fe和不可避免的杂质元素。
本实施例大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板生产方法包括冶炼、连铸、电渣重溶、加热、控制轧制、扩氢缓冷、正火和试样模拟焊后热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用电弧炉冶炼，之后送入lf精炼炉精炼并调整成分，总精炼时间45min，然后转入真空脱气炉真空处理，真空保持时间20min；
（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行连铸，液相线温度tll=1506℃，过热度控制在17℃，电磁搅拌、拉速0.75m/min，得到310mm厚连铸坯；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.23%、si：0.22%、mn：1.43%、p：0.014%、s：0.002%、cr：0.18%、mo：0.07%、ni：0.26%、al：0.060%、cu：0.01%、n：0.0039%，其余为fe和不可避免的杂质元素；
（3）电渣重溶工序：所得钢锭化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.22%、si：0.21%、mn：1.42%、p：0.004%、s：0.001%、cr：0.18%、mo：0.07%、ni：0.26%、al：0.057%、cu：0.01%、n：0.0031%，其余为fe和不可避免的残余元素以及杂质；
（4）加热工序：所述钢锭在均热炉内加热，最高加热温度为1260℃，均热温度1225℃，总加热时间28h，保温时间17h；
（5）控轧轧制工序：采用ⅱ型控轧工艺，分两个阶段进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为1042℃，晾钢厚度300mm；第二阶段为奥氏体未再结晶阶段，开轧温度为933℃，终轧温度900℃，最大道次压下量17mm，累计压下率为76%；
（6）扩氢缓冷工序：钢板装入缓冷坑的温度（钢板温度）400℃，入炉后炉温300℃焖钢2h，然后以50℃/h升温至620℃，保温72h；随炉冷却至200℃出炉，随炉冷却时间为48h，总在炉时间为120h；
（7）正火工序：正火温度915℃，保温时间2.0min/mm，钢板出炉后空冷。
本实施例钢板组织为晶粒度8.5级的细晶粒组织，组织为粒状珠光体和铁素体。
本实施例所得钢板力学性能为：屈服强度433mpa，抗拉强度615mpa，屈强比0.70，延伸率26.0%；0℃横向1/4处冲击功：216j、207j、206j；370℃高拉抗拉强度530mpa，d=3a，180度冷弯良好。
试样模拟焊后热处理工艺：427℃装出炉，升降温速度52℃，保温温度为620℃，保温时间5.5h，出炉空冷。
试样模拟焊后热处理后力学性能为：屈服强度359mpa，抗拉强度570mpa，屈强比0.63，延伸率31%；0℃横向1/4处冲击功：171j、149j、140j；370℃高拉抗拉强度535mpa，d=3a，180度冷弯良好。
实施例4
本实施例大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板厚度为50mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.25%、si：0.13%、mn：0.84%、p：0.015%、s：0.010%、cr：0.20%、ni：0.25%、mo：0.29%、al：0.020%、cu：0.01%、n：0.012%，其余为fe和不可避免的杂质元素。
本实施例大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板生产方法包括冶炼、连铸、电渣重溶、加热、控制轧制、扩氢缓冷、正火和试样模拟焊后热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用电弧炉冶炼，之后送入lf精炼炉精炼并调整成分，总精炼时间40min，然后转入真空脱气炉真空处理，真空保持时间20min；
（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行连铸，液相线温度tll=1503℃，过热度控制在10℃，电磁搅拌、拉速0.70m/min，得到300mm厚连铸坯；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.25%、si：0.15%、mn：0.90%、p：0.015%、s：0.010%、cr：0.20%、ni：0.25%、mo：0.24%、al：0.020%、cu：0.01%、n：0.012%，其余为fe和不可避免的杂质元素；
（3）电渣重溶工序：所得钢锭化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.25%、si：0.13%、mn：0.84%、p：0.015%、s：0.010%、cr：0.20%、ni：0.25%、mo：0.29%、al：0.020%、cu：0.01%、n：0.012%，其余为fe和不可避免的残余元素以及杂质；
（4）加热工序：所述钢锭在均热炉内加热，最高加热温度为1260℃，均热温度1220℃，总加热时间24h，保温时间12h；
（5）控轧轧制工序：采用ⅱ型控轧工艺，分两个阶段进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为1020℃，晾钢厚度250mm；第二阶段为奥氏体未再结晶阶段，开轧温度为930℃，终轧温度890℃，最大道次压下量15mm，累计压下率为65%；
（6）扩氢缓冷工序：钢板装入缓冷坑的温度（钢板温度）350℃，入炉后炉温200℃焖钢2h，然后以60℃/h升温至610℃，保温72h；随炉冷却至150℃出炉，随炉冷却时间为48h，总在炉时间为100h；
（7）正火工序：正火温度900℃，保温时间2.0min/mm，钢板出炉后空冷。
本实施例钢板组织为晶粒度9.0级的细晶粒组织，组织为粒状珠光体和铁素体。
本实施例所得钢板力学性能为：屈服强度465mpa，抗拉强度646mpa，屈强比0.72，延伸率32.0%；0℃横向1/4处冲击功：275j、248j、261j；370℃高拉抗拉强度574mpa，d=3a，180度冷弯良好。
试样模拟焊后热处理工艺：427℃装出炉，升降温速度52℃，保温温度为625℃，保温时间6.5h，出炉空冷。
试样模拟焊后热处理后力学性能为：屈服强度452mpa，抗拉强度623mpa，屈强比0.73，延伸率29%；0℃横向1/4处冲击功：255j、277j、245j；370℃高拉抗拉强度562mpa，d=3a，180度冷弯良好。
实施例5
本实施例大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.20%、si：0.45%、mn：1.62%、p：0.008%、s：0.003%、cr：0.21%、ni：0.27%、mo：0.20%、al：0.050%、cu：0.02%、n：0.0050%，其余为fe和不可避免的杂质元素。
本实施例大厚度高纯净耐高压锅炉汽包用钢板生产方法包括冶炼、连铸、电渣重溶、加热、控制轧制、扩氢缓冷、正火和试样模拟焊后热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用电弧炉冶炼，之后送入lf精炼炉精炼并调整成分，总精炼时间55min，然后转入真空脱气炉真空处理，真空保持时间25min；
（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行连铸，液相线温度tll=1508℃，过热度控制在20℃，电磁搅拌、拉速0.85m/min，得到330mm厚连铸坯；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.22%、si：0.40%、mn：1.50%、p：0.013%、s：0.004%、cr：0.21%、ni：0.27%、mo：0.15%、al：0.053%、cu：0.02%、n：0.0055%，其余为fe和不可避免的杂质元素；
（3）电渣重溶工序：所得钢锭化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.20%、si：0.45%、mn：1.62%、p：0.008%、s：0.003%、cr：0.21%、ni：0.27%、mo：0.20%、al：0.050%、cu：0.02%、n：0.0050%，其余为fe和不可避免的残余元素以及杂质；
（4）加热工序：所述钢锭在均热炉内加热，最高加热温度为1260℃，均热温度1250℃，总加热时间30h，保温时间15h；
（5）控轧轧制工序：采用ⅱ型控轧工艺，分两个阶段进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为1050℃，晾钢厚度300mm；第二阶段为奥氏体未再结晶阶段，开轧温度为950℃，终轧温度930℃，最大道次压下量30mm，累计压下率为80%；
（6）扩氢缓冷工序：钢板装入缓冷坑的温度（钢板温度）380℃，入炉后炉温300℃焖钢3h，然后以55℃/h升温至630℃，保温96h；随炉冷却至200℃出炉，随炉冷却时间为52h，总在炉时间为110h；
（7）正火工序：正火温度920℃，保温时间3.5min/mm，钢板出炉后空冷。
本实施例钢板组织为晶粒度9.5级的细晶粒组织，组织为粒状珠光体和铁素体。
本实施例所得钢板力学性能为：屈服强度465mpa，抗拉强度652mpa，屈强比0.71，延伸率31%；0℃横向1/4处冲击功：271j、282j、281j；370℃高拉抗拉强度573mpa，d=3a，180度冷弯良好。
试样模拟焊后热处理工艺：427℃装出炉，升降温速度55℃，保温温度为630℃，保温时间5h，出炉空冷。
试样模拟焊后热处理后力学性能为：屈服强度450mpa，抗拉强度638mpa，屈强比0.71，延伸率30%；0℃横向1/4处冲击功：286j、263j、288j；370℃高拉抗拉强度552mpa，d=3a，180度冷弯良好。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。