具有低碳当量系数的大厚度承压设备用钢板及生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有低碳当量系数的大厚度承压设备用钢板及经济型生产方法。
【背景技术】
[0002] 为确保安全性，大型压力容器，或压力容器关键部位构件主要采用大厚度承压设 备用钢板，对钢板的焊接性能、厚度方向的组织均匀性、强韧性提出更为严格的技术要求。 在实际工程应用中，设计规范对材料的力学性能要求往往严于相关标准要求。对于采用连 铸坯生产的承压设备用钢板，随着钢板厚度的增加，压缩比会逐渐降低，钢板厚度方向的组 织均匀性、致密度等均有所恶化，力学性能指标下降。
[0003] 为保证承压容器的安全稳定运行，国家标准GB713-2008《锅炉和压力容器用钢 板》中6. 2. 2条、GB713-2014中6. 2. 2条中对压缩比的要求为不小于3。美国机械工程师 协会发布的ASME SA-20/SA-20M《压力容器用钢板通用要求》第5. 3条规定，连铸板坯对钢 板的厚度减薄比最小应为3. 0:1。已公布的关于的低压缩比特厚容器板生产工艺（例如CN 103468872 A)，采用250mm连铸坯乳制100mm的特厚压力容器用钢板，该钢板具有良好的强 韧性、高温性能，为弥补压缩比的降低带来的不利影响，采取了控制钢中杂质元素含量，优 化成形乳制过程中的工艺参数等技术手段。而实施例中的冲击试样和高温拉伸试样的轴线 位置没有明确。已公布的关于厚规格压力容器用钢板的专利文献（例如CN 104120339 A)， 采用250mm厚度的连铸坯生产Q345R钢板的最大厚度为100mm，但是100mm厚度钢板的压缩 比为2. 5。另外，实施例2中涉及的100mm厚度钢板的冲击试验为纵向冲击，而目前国家标 准及大部分工程的设计文件均要求冲击试验为横向。冲击试样的轴线位置也没有做出明确 的说明，与大厚度承压设备用钢的相关标准或技术文件精神不符。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，针对现有技术中的上述问题，本发明目的是提供一种厚度方 向组织均匀、冲击韧性优良、低碳当量系数的大厚度承压设备用钢及经济型生产方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供具有低碳当量系数的大厚度承压设备用钢板， 所述钢板的化学成分及重量百分比含量为：C :0. 15% -0. 18%、Si :0. 25% -0. 35%、Mn : 1. 40% -1. 60%、S 彡 0? 008%、P 彡 0? 015%、Nb 彡 0? 50%、Ti 彡 0? 30%、Alt 彡 0? 20%， 其余为Fe和杂质；
[0006] 其中，碳当量系数的取值范围为：CEV彡0. 43 %，且CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15,所述 CEV 表示碳当量系数。
[0007] 可选的，Nb :0? 035% -0? 045%且 Ti :0? 015% -0? 025%。
[0008] 上述钢板中Alt的含量为0? 020% -0? 030%。
[0009] 此外，本发明还提供了一种具有低碳当量系数的大厚度承压设备用钢板的经济型 生产方法，所述方法包括：钢坯加热、成形乳制、ACC加速冷却、成形乳制后的钢板缓冷、正 火热处理、正火热处理后加速冷却，其特征在于：
[0010] (a)钢坯条件：钢坯出炉温度控制在1160°C -1240°C，钢坯采用带温度装炉加热， 装炉前钢坯的温度为150°C _300°C ;
[0011] (b)乳制条件：钢坯精乳开乳温度为830-870°C，钢坯精乳开乳厚度为成品钢板厚 度的1. 7-2. 2倍；
[0012] (c)ACC加速冷却：最终成形乳制后开始冷却温度为780-800°C，终止冷却温度为 600-630°C，冷却速度为6-10°C /s;钢坯精乳开乳厚度为成品钢板厚度的1. 8-2. 2倍；
[0013] (d)钢板堆垛缓冷：钢板成形乳制后快速进行堆垛缓冷，开始缓冷温度不低于 500°C，缓冷时间不少于48小时；
[0014] (e)正火热处理及加速冷却：正火温度为860-900°C，正火保温时间为20-30min， 钢板正火后加速冷却后反红温度为580-620°C。
[0015]可选的，当成品钢板厚度为80-90mm时，钢坯精乳开乳温度为860-870 °C，钢 坯精乳开乳厚度为成品钢板厚度的2. 0-2. 2倍；成形乳制后，钢板的开始冷却温度为 780-800 °C，终止冷却温度为620-630 °C，冷却速度为6-10 °C /s ;冷后的钢板开始缓冷 温度不低于500 °C，缓冷时间不少于48小时；正火加热温度为880-900 °C，保温时间为 25-30min，钢板正火热处理后加速冷却后反红温度为600-620°C。
[0016]可选的，当成品钢板厚度为> 90-100mm时，钢坯精乳开乳温度为830-860 °C， 钢坯精乳开乳厚度为成品钢板厚度的1.8-2. 0倍；成形乳制后，钢板的开始冷却温度 为780-800°C，终止冷却温度为600-620°C，冷却速度为6-10°C /s，冷后的钢板开始缓冷 温度不低于500 °C，缓冷时间不少于48小时；正火加热温度为860-880 °C，保温时间为 20-25min，钢板正火热处理后加速冷却后反红温度为580-600°C。
[0017] 上述技术方案采用300mm厚度断面尺寸的连铸坯生产最大钢板厚度为100mm，压 缩比为3. 0。
[0018] 上述技术方案通过钢板最终成形乳制后的ACC加速冷却和正火后钢板加速冷却 的双重冷却模式，保证钢板厚度方向上获得细小均匀的铁素体和珠光体，厚度方向的维氏 硬度控制在lOHVi。以内，钢板心部及1/4钢板厚度处-20°C冲击功在100J以上。
[0019]与现有技术相比，本发明的技术优势在于：涉及钢板的最大厚度为100_，有效压 缩比彡3. 0,满足国家标准GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》中6. 2. 2条、GB713-2014 中6. 2. 2条中对压缩比的要求为不小于3。美国机械工程师协会发布的ASME SA-20/SA-20M 《压力容器用钢板通用要求》第5. 3条规定，连铸板坯对钢板的厚度减薄比最小应为3. 0:1。 另外，本发明具有化学成分设计减量化、生产成本低、碳当量系数小、厚度方向组织均匀细 小，-20°C冲击韧性优良，力学性能稳定等特点，十分适合用于制造大型承压设备。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0021] 通过以下具体实施例来进一步说明 [0022] 实施例1
[0023] 根据本发明的方法所生产的钢板的化学成分及重量百分比含量为：C:0.18%、 Si ：0. 30%^ Mn ：1. 42%^ S ：0. 003%^ P ：0. 012%^ Nb ：0. 040%^ Ti ：0. 18%, Alt ：0. 030%, CEV其余为Fe和微量杂质。CEV:0.416%。
[0024] 本实施例的具有低碳当量系数的大厚度承压设备用钢板的制造方法如下：
[0025] (1)冶炼：铁水经过KR预处理、120吨顶底复吹转炉冶炼、120吨LF钢包炉精炼、 120吨RH真空脱气精炼及板坯连铸机等工艺过程制得断面尺寸为300mmX 2200mm的连铸 坯。
[0026] (2)钢坯加热：钢坯采用带温度装炉加热，装炉前钢坯的温度为150°C _300°C。钢 坯出炉温度控制在1150°C -1230°C。
[0027] (3)乳制条件：采用4300mm双机架乳制成钢板，成品钢板厚度为80mm。钢坯精乳 开乳温度为870°C，钢坯精乳开乳厚度为成品钢板厚度的2. 2倍。
[0028] (4)冷却条件：钢坯成形乳制后，钢板的开冷温度为790°C，终冷温度为630°C，冷 却速度为8°C /s。
[0029] (5)钢板堆垛缓冷：钢板成形乳制、冷却后快速进行堆垛缓冷，开始缓冷温度不 低于500°C，缓冷时间不少于48小时。
[0030] (6)正火热处理：正火加热温度为890°C，正火保温时间为30min。
[0031] (7)正火热处理后加速冷却条件：正火热处理后加速冷却后的反红温度为620°C。
[0032] 实施例2
[0033] 根据本发明的方法所生产的钢板的化学成分及重量百分比含量为：C:0.17%、 Si ：0. 30%^ Mn ：1. 47%^ S ：0. 002%^ P ：0. 011%^ Nb ：0. 038%^ Ti ：0. 20%, Alt ：0. 029% , 其余为Fe和微量杂质。CEV:0. 415%。
[0034] 本实施例的生产制备方法同实施例1，区别在于：
[0035] (1)钢板最终乳制厚度为90mm，钢坯精乳开乳温度为860°C，钢坯精乳开乳厚度为 成品钢板厚度的2. 0倍。
[0036] (2)冷却条件：钢坯成形乳制后，钢板的开冷温度为790°C，终冷温度为620°C，冷 却速度为8°C /s。
[0037] (3)钢板堆垛缓冷：钢板成形乳制、冷却后快速进行堆垛缓冷，开始缓冷温度不低 于500°C，缓冷时间不少于48小时。
[0038] (4)正火热处理：正火加热温度为880°C，正火保温时间为25min。
[0039] (5)正火热处理后加速冷却条件：正火热处理后加速冷却后的反红温度为600°C。
[0040] 实施例3
[0041] 根据本发明的方法所生产的钢板的化学成分及重量百分比含量为：C:0. 15%、 Si ：0. 26%^ Mn ：1. 59%^ S ：0. 003%^ P ：0. 010%^ Nb ：0. 038%^ Ti ：0. 20%, Alt ：0. 029% , 其余为Fe和微量杂质。C