一种压力容器钢ASTMA387CL11Gr2钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种特厚钢板，特别涉及一种能够满足设备用的压力容器钢 ASTMA387CLllGr2钢板及其生产方法。
【背景技术】
[0002] ASTMA387CLllGr2广泛应用于石油、化工、电站、锅炉等行业，用于制作反应器、换 热器、油气罐、液化汽罐、核能反应堆压力壳等设备及构件。
[0003] 常规ASTMA387CLllGr2 -般不要求临氢性能，且对？、311、48、311等元素要求较低。 随着设备大型化发展，对钢板单重和厚度提出更高的要求，此外，由于厚钢板的热处理的工 艺难度较大，已商品化的ASTMA387CLllGr2钢板存在规格范围窄，最新国标规定厚度的极 限为IOOmrn,当前国内的生产技术装备和工艺技术水平，厚度超过IOOmm很难保证钢板性 能，无法满足日益增长的厚板市场需求，主要依赖进口产品。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种大厚度的临氢设备ASTMA387CLllGr2钢板，在不降低 普通Cr 一 Mo钢板力学性能的基础上，使之既蜕变具有良好的抗氢蚀能力，又备良好的低温 韧性和焊接性能钢板。
[0005] 以上目的可通过以下技术方案实现：一种压力容器钢ASTMA387CLllGr2钢板包 含以下质量百分比的化学成分：CO. 10-0. 17%，Si彡0. 55%，MnO. 40-0. 65%，P彡0. 008%， S 彡 0· 003%，Ni 彡 0· 20%、CrL 20-1. 50%、Cu 彡 0· 10%、MoO. 45-0. 65%、A10. 025-0. 050%， As 彡 0· 016%、Sn 彡 0· 005%、Sb 彡 0· 003%，0 彡 0· 003, N 彡 0· 008%，H 彡 0· 0002% 其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0006] 上述化学元素的作用分析如下：C :是钢中最基础的强化元素，提高强度，但C影 响钢的焊接性能和影响韧性；Si :在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，对提高钢板的强度 和耐磨性有利；Mn :是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利；P :对焊接不利，且 具有一定的冷脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低；S :易形成MnS类夹杂物， 具有一定的热脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低；Ni:适量的加入可以有效 提高钢板的低温冲击韧性和降低冷脆转变温度，增加钢的耐大气腐蚀性能;Al:在炼钢中 用作脱氧定氮剂，可以起到细化晶粒强化作用；Cu对钢板的耐腐蚀性、耐候性有一定的贡 献，但还会引起钢的蓝脆现象，此处即作为杂质元素进行上限限制，防止蓝脆现象的产生； Cr可使C曲线右移，提高钢板的淬透性，并且通过固溶提高钢板强度；Mo主要起提高淬 透性以及抗回火稳定性的作用；杂质元素 P、S、0、N、H、As、Sn、Sb等含量均有上限要求下 限不做限制，在工艺设备能力下尽可能降低，以达到钢质纯净、力学性能均匀目的。
[0007] 所述大厚度钢板厚度为150mm。
[0008] 上述钢板的生产方法，包括以下步骤： 冶炼工艺：钢水先经转炉冶炼，确保出钢碳彡0.05%，出钢P彡0.015%，送入LF精 炼炉，大包温度> 1600°C，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间控制在15min，以上 VD炉真空处理，在所述真空精炼中，在< 67Pa下的保压时间按彡20min进行控制，按照 2. 7?3. O米/吨钢一次性喂入Si - Ca线。
[0009] 浇铸工艺：软吹氩时间须保证> 5min ;吹氩至温度符合浇注温度要求后，关闭氩 气镇静5min后开浇浇铸温度按照Tl+(35?45°C )控制（Tl为液相线温度）进行控制， 加热工艺：钢锭进行温送、温清、温装，焖钢1小时；为保证合金元素充分固溶，奥氏体 晶粒细小，采用低速烧钢，均热坑的保温温度控制在1200°C?1300°C ; 轧制工艺：采用二阶段方式轧制，开轧温度KKKTC?1050°C ;-阶段终轧温度在> 950°C，单道次压下量40mm?70mm，累计压下率彡70%，二阶段开轧温度在< 900°C，晾钢厚 度为成品厚度+ (60?80) mm，二阶段采取小压下轧制，精轧累计压下率> 45%，终轧温度 ^ 820 0C ； 水冷工艺：在所述控冷中，返红温度< 700°C，分多次冷却，冷速控制在1?8°C /s， 返红温度控制在660 - 700°C。
[0010] 缓冷：在所述缓冷中，钢板入缓冷坑温度> 450°c ;堆冷时间> 42小时； 热处理工艺：钢板进行探伤后，进行正火+回火处理，正火温度920-930°C，加热时间 2min/mm，水冷至常温，回火温度为710±10°C，总加热时间2. 2min/mm，回火后采用空气冷 却。
[0011] 本发明通过Cr-Mo为基本的合金元素对钢板化学成分设计，通过转炉炼钢一 LF 炉精炼一 VD炉真空脱气一轧制一探伤一正火一回火一钢板精整一性能检验工艺路线，制 定合适的内控成分，严格控制化学成分波动范围，确保钢板性能的稳定，采用LF+VD工艺来 保证钢质的洁净度，加强配料控制及冶炼操作，有效控制Sn、Sb、As、0、N、H等有害元素含 量，减少回火脆化倾向，提高钢的高温耐蚀性能。
[0012] 本发明钢板采用二阶段控轧工艺即II型控轧工艺，解决了轧机轧制压力不足而 造成的晶粒粗大不均、冲击韧性减低问题；本发明钢板的轧制工艺简单，易于操作，适合于 有常化炉、外机炉、车底炉的普通钢铁厂生产。
[0013] 经检测本发明的钢板经模拟焊后热处理后的力学性能达到下列要求：RpO. 2 > 310MPa，Rm515-690MPa，A 彡 22%，20°C AKV 彡 80J，P+Sn 彡 0.015%，具有良好的抗氢 腐蚀和抗脆化性能。
【附图说明】
[0014] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。
[0015] 图1是本发明工艺流程图。
[0016] 图2是本发明实例1钢板四分之一处组织热处理后的金相组织图（500X)。
[0017] 图3是本发明实例2钢板四分之一处组织热处理后的金相组织图（500X)。
【具体实施方式】
[0018] 本发明所述IOOmm?150mm大厚度临氢设备用钢板ASTMA387CLllGr2,其特征 在于以质量百分比计，钢板由以下元素组成：CO. 10-0. 17%，Si彡0.55%，MnO. 40-0. 65%， P^O. 008%, S^O. 003%, Ni 彡 0· 20%、CrL 20-1. 50%、Cu 彡 0· 10%、MoO. 45-0. 65%、 A10. 025-0. 050%, As ^ 0. 016%, Sn ^ 0. 005%, Sb ^ 0. 003%, O ^ 0. 003, N ^ 0. 008%, H < 0. 0002%其余为Fe和不可避免的杂质。
[0019] 本发明采取的生产方法包括：转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、钢锭加热、乳 制、控冷、缓冷、热处理。
[0020] 本发明大厚度临氢ASTMA387CLllGr2钢板各成分的实际含量，以质量百分比计， 如表1所示， 表1大厚度临氢钢ASTMA387CLllGr2各成分含量及回火脆化敏感性系数
【主权项】
1. 一种压力容器钢ASTMA387CLllGr2钢板，其包含以下质量百分比的化学成分： CO. 10-0. 17%, Si ^ 0. 55%, MnO. 40-0. 65%, P^O. 008%, S^O. 003%, Ni ^ 0. 20%, CrL 20-1. 50%、Cu 彡 0· 10%、MoO. 45-0. 65%、A10. 025-0. 050%, As 彡 0· 016%、Sn 彡 0· 005%、 Sb彡0· 003%，0彡0· 003, N彡0· 008%，H彡0· 0002%其余为Fe和不可避免的杂质。
2. -种如权利要求1所述压力容器钢ASTMA387CL1 lGr2钢板的生产方法，其生产方法， 包括以下步骤： 冶炼工艺：钢水先经转炉冶炼，确保出钢碳彡0.05%，出钢P < 0.015%，送入LF精 炼炉，大包温度> 1600°C，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间控制在15min，以上 VD炉真空处理，在所述真空精炼中，在< 67Pa下的保压时间按彡20min进行控制，按照 2. 7?3. 0米/吨钢一次性喂入Si - Ca线； 浇铸工艺：软吹氩时间须保证> 5min ;吹氩至温度符合浇注温度要求后，关闭氩气镇 静5min后开浇浇铸温度按照Tl+(35?45°C )控制进行控制；加热工艺：钢锭进行温送、 温清、温装，焖钢1小时，为保证合金元素充分固溶，奥氏体晶粒细小，采用低速烧钢，均热 坑的保温温度控制在1200°C?1300°C ; 轧制工艺：采用二阶段方式轧制，开轧温度KKKTC?1050°C ;-阶段终轧温度在> 950°C，单道次压下量40mm?70mm，累计压下率彡70%，二阶段开轧温度在< 900°C，晾钢厚 度为成品厚度+ (60?80) mm，二阶段采取小压下轧制，精轧累计压下率> 45%，终轧温度 ^ 820 0C ； 水冷工艺：在所述控冷中，返红温度< 700°C，分多次冷却，冷速控制在1?8°C /s， 返红温度控制在660 - 700°C ; 缓冷：在所述缓冷中，钢板入缓冷坑温度> 450°C ;堆冷时间> 42小时； 热处理工艺：钢板进行探伤后，进行正火+回火处理，正火温度920-930°C，加热时间 2min/mm，水冷至常温，回火温度为710±10°C，总加热时间2. 2min/mm，回火后采用空气冷 却。
【专利摘要】本发明公开了一种能够满足设备用的压力容器钢ASTMA387CL11Gr2钢板及其生产方法，其包含以下质量百分比的化学成分：C0.10-0.17%，Si≤0.55%，Mn0.40-0.65%，P≤0.008%，S≤0.003%，Ni≤0.20%、Cr1.20-1.50%、Cu≤0.10%、Mo0.45-0.65%、Al0.025-0.050%，As≤0.016%、Sn≤0.005%、Sb≤0.003%，O≤0.003，N≤0.008%，H≤0.0002%其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过Cr-Mo为基本的合金元素对钢板化学成分设计，通过转炉炼钢－LF炉精炼－VD炉真空脱气－轧制－探伤－正火－回火－钢板精整－性能检验工艺路线，制定合适的内控成分，严格控制化学成分波动范围，确保钢板性能的稳定,采用LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，加强配料控制及冶炼操作，有效控制Sn、Sb、As、O、N、H等有害元素含量，减少回火脆化倾向，提高钢的高温耐蚀性能。
【IPC分类】C22C38-44, C22C38-60, C21D8-02, C22C33-04, C22C38-22
【公开号】CN104561837
【申请号】CN201410852751
【发明人】朱书成, 许少普, 杨阳, 康文举, 唐郑磊
【申请人】南阳汉冶特钢有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日