專利名稱：一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鉬鋼板及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鑰鋼板及其生產(chǎn)方法，屬于鋼鐵冶金技術領域。
背景技術：
近幾年石化工業(yè)的發(fā)展主要圍繞油品二次深加工、裝置大型化，以加氫技術的應用為標幟。加氫技術是提高油品質(zhì)量和改變油品結構的二次深度加工的先進工藝，是衡量一個國家石油提煉技術水平和綜合國力的標志。為縮短我國石化工業(yè)和國外先進水平間的差距，1983年7月國務院國發(fā)[1983] 110號文作出了《關于抓緊研制重大技術裝備的決定》。1986年國家重大技術裝備乙烯領導小組決定，將鎮(zhèn)海煉化、陽煉油廠等五廠，七套40 80萬t/a加氫精制和裂解裝置中的91臺關鍵設備，列為“七五”國產(chǎn)化項目，并通過自研和與國外合作的方式，逐步掌握了常規(guī)Cr-Mo鋼壓力容器制造技術。加氫用鋼板由于使用條件苛刻，材料長期處于高溫、高壓及臨氫工況下。材料除滿足基本的常溫力學性能外，還需滿足高溫下強度、抗回火脆化及氫腐蝕的要求。因此國內(nèi)外針對加氫反應器用鋼進行了大量的研究和開發(fā)。1983年美國石油學會(API)制定了高溫高壓臨氫壓力容器用材開發(fā)計劃，美國材料性能學會(MPC)負責具體實施。美國鋼鐵學會(AISI)、美國機械工程師學會(ASME)、美國材料與試驗學會(ASTM)、以及部分企業(yè)用戶參與了開發(fā)。開發(fā)小組首先研制了增強型2.25Cr-lMo鋼，美國ASME鍋爐和鍋爐壓力容器規(guī)范委員會1984年規(guī)范案例1960-1予以認可。與此同時，日本新能源開發(fā)組織(NEDO)制定了“陽光計劃”研制開發(fā)臨氫設備用鋼。目前國外生產(chǎn)臨氫設備用鋼的廠家主要有法國的阿塞洛公司、德國的迪林根公司和日本的神戶制鋼公司。但目前可以生產(chǎn)50t級臨氫Cr-Mo鋼板只有法國的阿塞洛公司。目前，背景技術一般只能生產(chǎn)厚度在IOOmm以下的加氫設備用鋼板，鋼板厚度在向大厚度方向發(fā)展時往往會遇到各方面的性能降低的問題，如果在保持現(xiàn)有的成分配比和生產(chǎn)方法的基礎上直接 增加鋼板的厚度，所得到的大厚度鋼板就達不到國家標準GB713-2008制定的各項性能參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鑰鋼板及其生產(chǎn)方法，冷彎性能好，材料制作時不開裂，回彈性好，減少了勞動強度，節(jié)約了工時和提高了材料的利用率，解決背景技術中存在的上述問題。本發(fā)明的技術方案是:一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鑰鋼板，由以下重量百分含量的組分組成:0.12 % 彡 C 彡 0.15 %,0.02 % ^ Si ^ 0.07 %, Mn:0.50-0.60 %,P 彡 0.007%, S 彡 0.005%, Cr:2.35-2.50%, Mo:0.95-1.10%,0.012%彡 Nb ( 0.02%,Cu ( 0.20%, Ni ( 0.20%, Sb ( 0.003%, Sn ( 0.005%, As ( 0.016%, O 彡 0.003%,N彡0.008%, H彡0.0002%, Ti彡0.03余量為Fe和不可避免的 雜質(zhì)。所述鋼板的厚度為256mm。
一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鑰鋼板及其生產(chǎn)方法，包含冶煉工序、鍛造開坯工序、加熱軋制工序、熱處理工序，各工序步驟如下:(I)冶煉工序:采用電弧爐方式冶煉，熔化期采用吹氧、流渣操作，真空脫碳，然后送入LF精煉爐內(nèi)進行精煉，精煉后進入模鑄工序，澆鑄出單重達80噸的正16棱鋼錠，稱之為大鋼錠；(2)鍛造開坯工序:所述大鋼錠放入加熱爐中加熱，隨后鍛造成470 X 2320 X 7450mm 的鍛造坯；(3)加熱軋制工序:所述大鋼坯放入連續(xù)爐內(nèi)加熱軋制，加熱至1200 1260°C，保溫12小時，采用二階段控軋工藝，第一階段為奧氏體再結晶階段，控制壓下量，第二階段為奧氏體非再結晶階段，軋后進行堆垛冷卻預防鋼板降溫過快，保證鋼板表面及內(nèi)部質(zhì)量；(4)熱處理工序:采用正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝，正火溫度為920 950°C，然后放入加速冷卻介質(zhì)中進行加速冷卻，之后再經(jīng)過回火，回火溫度為700-750°C，保溫時間為2-3.5min/mm，制得成品鋼板；述成品鋼板由以下重量百分含量的組分組成:C 彡 0.15%,Si ( 0.10%,Mn:0.30-0.60%,P ( 0.007%,S ^ 0.005%,Cr:2.00-2.50%,Mo:0.90-1.10%,Nb ( 0.02%, Cu ( 0.20%,Ni ( 0.20%, Sb ( 0.003%, Sn ( 0.005%,As ( 0.016%, O ( 0.003%, N ( 0.008%, H ( 0.0002%, Ti ( 0.03 余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。所述工序采用電爐冶煉的方式及定向凝固技術冶煉出單重達80噸、上部最大直徑1950mm，下部最大直徑2100mm，高2900mm巨型圓錠，滿足了生產(chǎn)厚鋼板壓縮比和單重的要求。所述的加熱軋制工序，鋼錠在均熱爐內(nèi)加熱時的加熱速度為:溫度低于700°C時，加熱速度彡IOO0C /h，溫度在700°C 950°C時，加熱速度彡110°C /h，溫度在950°C 1200°C時，加熱速度彡150° C /h。所述的加熱軋制工序，第一階段的道次壓下率> 20%，累計壓下率> 70%。所述的加熱軋制工序，第二階段的累計壓下率> 50%。所述理工序，速冷卻介質(zhì)為水。本發(fā)明產(chǎn)品采用Cr、Mo、Nb合金元素復合強化，經(jīng)過合理的熱處理工藝，獲得了良好的強韌性匹配，同時又不降低鋼板的焊接性能。本發(fā)明中C彡0.15%, Si ( 0.07%, Si主要以固溶強化形式提高鋼板的強度，但不可含量過高，以免降低鋼板的韌性；Mn含量選擇在0.50-0.60%,Mn主要起固溶強化、降低相變溫度和提高鋼板強度的作用，Mn能顯著提高鋼板的淬透性，隨Mn含量的增加，鋼板的塑性和低溫沖擊韌性略有下降，強度顯著提高；Cr含量2.35-2.50%, Mo含量0.95-110%, Cr、Mo均能增加奧氏體過冷能力，提高鋼板的淬透性，促進貝氏體的形成；N1、Mo含量低，既可滿足鋼板強韌性需求，又節(jié)約合金，降低成本；Nb ^ 0.02%, Nb對晶粒細化作用十分明顯；P彡0.007%，S彡0.005%，是為了保證鋼板鋼質(zhì)純凈，P含量偏高影響鋼板的沖擊韌性和抗脆化性能。本發(fā)明鋼板中加入的貴金屬含量相對較少，成本較低，具有市場競爭力。本發(fā)明的生產(chǎn)方法，用電爐冶煉方式冶煉，P、S等雜質(zhì)有害元素含量低，鋼質(zhì)純凈；本發(fā)明鋼板采用二階段控軋工藝即II型控軋及正差軋制工藝，解決了軋機軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均、沖擊韌性減低問題；本發(fā)明鋼板的軋制工藝簡單，易于操作，適合于有淬火機、?；癄t、外機爐、車底爐的普通鋼鐵廠生產(chǎn)。本發(fā)明的生產(chǎn)方法實現(xiàn)了較低的碳當量和合金含量的化學成分設計，同時得到了具有更細小的組織結構和更佳的抗脆化性能的鋼板，生產(chǎn)的鋼板各項力學性能指標均符合技術條件要求，且生產(chǎn)成本顯著降低。經(jīng)檢測本發(fā)明的鋼板經(jīng)模擬焊后熱處理后的力學性能達到下列要求:Rp0.2 > 310MPa，Rm520-680MPa，A 彡 22%, -30°C Akv 彡 80J，J 系數(shù)彡 90，P+Sn ( (λ 012%，具有良好的抗氫腐蝕和抗脆化性能。本發(fā)明為了保證生產(chǎn)出合格的大厚度、大單重的鉻鑰鋼板，成分上采用增加Nb元素、增大C、Cr、Mo等合金元素的方式保證性能要求，并適當添加了 Ti元素。為了滿足鋼板厚度尺寸要求，采用設計超大錠模的方式，澆注出單重達80噸的大型鋼錠。隨后采用鍛造、控制軋制、正火加速冷卻、回火等熱處理工藝保證鋼板的力學性能。本發(fā)明優(yōu)點和效果:本發(fā)明的加氫設備用大厚度鉻鑰鋼板的最大厚度可達到256mm，鋼板最大單重達到60噸，板滿足了國內(nèi)外壓力容器制造行業(yè)對大厚度鋼板的需求，可廣泛用于熱高壓分離器、加氫反應器等石化設備上；鋼板的冷彎性能好，材料制作時不開裂，回彈性好，減少了勞動強度，節(jié)約了工時和提高了材料的利用率；鋼板板型良好，不平度達到< 4mm/m，可減少設備制作方的制作鋼板矯平費用約50元/噸。


圖1為鋼板頭部表面的金相組織(最大模擬焊后熱處理狀態(tài))；圖2為鋼板尾部表面的金相組織(最大模擬焊后熱處理狀態(tài))；圖3為鋼板頭部1/2板厚的金相組織(最大模擬焊后熱處理狀態(tài))；圖4為鋼板尾部1/2板厚的金相組織(最大模擬焊后熱處理狀態(tài))。
具體實施方式
以下通過實施例對本發(fā)明做進一步說明。實例的加氫設備用大厚度鉻鑰鋼板由以下重量百分含量的組分組成:0.12%^ C ^ 0.15 %, 0.02 % ^ Si ^ 0.07 %, Mn:0.50-0.60 %, P ^ 0.007 %, S ^ 0.005 %,Cr:2.35-2.50%, Mo:0.95-1.10%,0.012%^ Nb ( 0.02%, Cu ( 0.20%, Ni ( 0.20%,Sb ( 0.003%, Sn ( 0.005%, As ( 0.016%, O 彡 0.003%, N ( 0.008%, H ( 0.0002%,Ti ( 0.03，本實施例的加氫設備用大厚度鉻鑰鋼板的J系數(shù)為41.3，P+Sn含量為0.007%,鋼板的厚度為256mm。本實施例的加氫設備用超大厚度鉻鑰鋼板的生產(chǎn)方法，具體步驟為:(I)冶煉步驟:先用100T超高功率電弧爐冶煉，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脫碳，當鋼液溫度達到1600°C時，出鋼。然后送入LF精煉爐內(nèi)進行精煉I小時，快速脫氧，根據(jù)脫S情況，微調(diào)Mn、Mo、Nb、N1、Cr含量，精煉后進入抽真空程序，經(jīng)30分鐘抽真空后進入模鑄工序，制備出單重達80t的大型鋼錠。(2)鍛造開坯步驟:所述大鋼錠放入加熱爐內(nèi)加熱，加熱至1210±10度保溫8個小時，開始鍛制，經(jīng)倒棱、拔方、拔扁等工藝鍛造出470 X 2320 X 7450mm的鍛造坯。(2)加熱軋制步驟:所述大鋼坯放入連續(xù)爐內(nèi)加熱軋制，加熱至1200°C，保溫12小時，在均熱爐內(nèi)加熱時的加熱速度為:溫度低于700°C時，加熱速度為100°C /h，溫度在700°C 950°C時，加熱速度為110°C /h，溫度在950°C 1200°C時，加熱速度為150°C /h，采用二階段控軋工藝，第一階段為奧氏體再結晶階段，該階段內(nèi)，奧氏體變形和再結晶同時進行，第一階段的道次壓下率為10%，累計壓下率為60%，第二階段為奧氏體非再結晶階段(950°C AJ，第二階段的累計壓下率為50%，該階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，軋后進行堆垛冷卻；(3)熱處理步驟:采用正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝，正火溫度為920-950°C，然后放入水中進行加速冷卻，之后再經(jīng)過回火，回火溫度為670°C _750°C，保溫時間為2.5-3.5min/mm,之后軋制成256mm厚的鋼板。實施例的鋼板經(jīng)過模擬焊后，再經(jīng)焊后熱處理，熱處理條件為690°C X32h，之后對鋼板的力學性能進行測試，測試結果見表I所示。實施例1鋼板經(jīng)正火+回火后做冷彎試驗，D = 3a，180°，冷彎試驗結果均為完好。表I實施例鋼板成分控制
權利要求
1.一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鑰鋼板，其特征在于:由以下重量百分含量的組分組成:0.12% 彡 C 彡 0.15%, 0.02% 彡 Si 彡 0.07%, Mn:0.50-0.60%，P 彡 0.007%，S 彡 0.005%,Cr:2.35-2.50%, Mo:0.95-1.10%,0.012% ^ Nb ^ 0.02%, Cu ( 0.20%, Ni ( 0.20%,Sb ( 0.003%, Sn ( 0.005%, As ( 0.016%, O 彡 0.003%, N 彡 0.008%, H 彡 0.0002%, Ti ( 0.03余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鑰鋼板，其特征在于所述鋼板的厚度為256mm。
3.一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鑰鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于包含冶煉工序、鍛造開坯工序、加熱軋制工序、熱處理工序，各工序步驟如下: (1)冶煉工序:采用電弧爐方式冶煉，熔化期采用吹氧、流渣操作，真空脫碳，然后送入LF精煉爐內(nèi)進行精煉，精煉后進入模鑄工序，澆鑄出單重達80噸的正16棱鋼錠，稱之為大鋼錠； (2)鍛造開坯工序:所述大鋼錠放入加熱爐中加熱，隨后鍛造成470X2320X7450mm的鍛造坯； (3)加熱軋制工序:所述大鋼坯放入連續(xù)爐內(nèi)加熱軋制，加熱至1200 1260°C，保溫12小時，采用二階段控軋工藝，第一階段為奧氏體再結晶階段，控制壓下量，第二階段為奧氏體非再結晶階段，軋后進行堆垛冷卻預防鋼板降溫過快，保證鋼板表面及內(nèi)部質(zhì)量； (4)熱處理工序:采用正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝，正火溫度為920 950°C，然后放入加速冷卻介質(zhì)中進行加速冷卻，之后再經(jīng)過回火，回火溫度為700— 750°C，保溫時間為2 — 3.5min/mm，制得成品鋼板；述成品鋼板由以下重量百分含量的組分組成:C 彡 0.15%, Si ( 0.10%, Mn:0.30-0.60%, P 彡 0.007%, S 彡 0.005%, Cr:2.00-2.50%, Mo: 0.90-1.10%, Nb ( 0.02%, Cu ( 0.20%, Ni ( 0.20%, Sb ( 0.003%, Sn ( 0.005%, As ( 0.016%,O彡0.003%, N彡0.008%, H彡0.0002%, Ti ( 0.03余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鑰鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述工序采用電爐冶煉的方式及定向凝固技術冶煉出單重達80噸、上部最大直徑1950mm，下部最大直徑2100mm，高2900mm巨型圓錠，滿足了生產(chǎn)厚鋼板壓縮比和單重的要求。
5.根據(jù)權利要求3所述的一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鑰鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的加熱軋制工序，鋼錠在均熱爐內(nèi)加熱時的加熱速度為:溫度低于700°C時，力口熱速度彡100°C/h，溫度在700°C 950°C時，加熱速度彡110°C/h，溫度在950°C 1200°C時，加熱速度< 150°C /h。
6.根據(jù)權利要求3所述的一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鑰鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的加熱軋制工序，第一階段的道次壓下率> 20%，累計壓下率> 70% ;第二階段的累計壓下率彡50%。
7.根據(jù)權利要求3所述的一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鑰鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的熱處理工序工序，速冷卻介質(zhì)為水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加氫設備用超大厚度臨氫鉻鉬鋼板及其生產(chǎn)方法，屬于鋼鐵冶金技術領域。技術方案是鋼板由以下重量百分含量的組分組成C≤0.15%，Si≤0.10%，Mn0.30-0.60%，P≤0.007%，S≤0.005%，Cr2.00-2.50%，Mo0.90-1.10%，Nb≤0.02%，Cu≤0.20%，Ni≤0.20%，Sb≤0.003%，Sn≤0.005%，As≤0.016%，O≤0.003%，N≤0.008%，H≤0.0002%，Ti≤0.03余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，采用電弧爐冶煉、模鑄的方式生產(chǎn)出單重達80噸的圓型鋼錠，通過鍛造開坯、軋制和正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝生產(chǎn)制備，生產(chǎn)的加氫設備用超大厚度鉻鉬鋼板的最大厚度可達到256mm，單塊成品鋼板最大單重達60噸，鋼板的冷彎性能好，材料制作時不開裂，回彈性好，減少了勞動強度，節(jié)約了工時和提高了材料的利用率。
文檔編號C22C38/22GK103205645SQ20131006011
公開日2013年7月17日 申請日期2013年2月26日 優(yōu)先權日2013年2月26日
發(fā)明者謝良法, 趙文忠, 袁錦程, 韋明, 劉生, 吳艷陽, 牛紅星, 張萌, 蔣元春, 高雅, 王東陽, 袁忠業(yè) 申請人:舞陽鋼鐵有限責任公司, 河北鋼鐵集團有限公司