一種大厚度低溫壓力容器用鋼板及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種大厚度低溫壓力容器用鋼板及其生產(chǎn)工藝，該大厚度低溫壓力容器用鋼板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：C：0.14～0.18、Si：0.30～0.45、Mn：1.20～1.50、P≤0.015、S≤0.005、Als：0.015～0.030、Nb：0.025～0.035、Ti：0.010～0.020，Ni:0.40-0.60，其它為Fe和殘留元素；其工藝流程為：優(yōu)質(zhì)鐵水、KR鐵水預(yù)處理、100/120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、LF爐精煉、真空脫氣處理、鑄坯堆冷24小時(shí)、加熱、3800m軋機(jī)、ACC層流冷卻、11輥熱矯直機(jī)、堆冷、精整、外檢、探傷、入庫(kù)。本發(fā)明的有益效果在于：①鋼質(zhì)更純凈；②低溫沖擊功高，板厚1/2處-45℃橫向V型沖擊功在84J以上；-60℃橫向V型沖擊功在60J以上；③厚度拉伸斷面收縮率高，斷面收縮率在35%－50%之間；④鋼板最大厚度可達(dá)到100mm。
【專利說(shuō)明】一種大厚度低溫壓力容器用鋼板及其生產(chǎn)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到鋼材，具體涉及到一種大厚度低溫壓力容器用鋼板及其生產(chǎn)工藝?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著石油化工、煤化工等行業(yè)的深度開(kāi)發(fā)，用于制造煤化工、石油化工等設(shè)備中的各種冷凝塔裝置大型化需要，市場(chǎng)對(duì)厚規(guī)格低溫壓力容器用鋼的需求越來(lái)越大。由于其特殊使用環(huán)境，低溫壓力容器用鋼的耐低溫沖擊韌性和抗層狀撕裂性能有著嚴(yán)格的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明人經(jīng)過(guò)摸索，提供一種大厚度低溫壓力容器用鋼板，以提高鋼板的低溫沖擊韌性和抗層狀撕裂性能。
[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的還在于提供一種大厚度低溫壓力容器用鋼板的生產(chǎn)方法，鋼板最大厚度可達(dá)到100mm。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案:該大厚度低溫壓力容器用鋼板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%):C:0.14~0.18,Si:0.30~0.45,Mn:1.20~1.50、P ≤0.015、S ≤ 0.005、Als:0.015 ~0.030、Nb:0.025 ~0.035、Ti:0.010 ~0.020，N1:0.40-0.60，其它為Fe和殘留元素。
[0006]在冶煉過(guò)程中，嚴(yán)格控制鋼中P (磷)、S (硫)等有害元素，保證鋼水的純凈度基本達(dá)到潔凈鋼水平。在后續(xù)軋制加熱過(guò)程中，為防止鋼坯(鋼錠)內(nèi)部晶粒粗大，適當(dāng)降低加熱溫度，避免鋼坯內(nèi)部原始奧氏體晶粒過(guò)分長(zhǎng)大。在軋制過(guò)程中，通過(guò)采用TMCP軋制技術(shù)和鋼板堆垛緩冷技術(shù)，在低碳當(dāng)量條件下確保鋼板力學(xué)性能良好，使鋼板具有良好的組織、綜合性能和焊接性能，還能減低成本，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；本發(fā)明鋼板的生產(chǎn)方法采用正火的熱處理工藝，得到珠光體和鐵素體組織。
[0007]碳當(dāng)量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15].≤0.37。
[0008]上述方法中，所生產(chǎn)的鋼板最大厚度為IOOmm規(guī)格。
[0009]本發(fā)明采用轉(zhuǎn)爐冶煉、連鑄(或水冷模鑄)澆注，3800m寬厚板軋機(jī)軋制的方法生產(chǎn)低溫壓力容器鋼，其工藝流程為:優(yōu)質(zhì)鐵水、KR鐵水預(yù)處理、100/120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、LF爐精煉、真空脫氣處理、鑄坯堆冷24小時(shí)(鋼錠堆冷36— 60小時(shí))、加熱、3800m軋機(jī)、ACC層流冷卻、11輥熱矯直機(jī)、堆冷、精整、外檢、探傷、入庫(kù)。
[0010]KR鐵水預(yù)處理工藝:到站鐵水必須扒前渣與扒后渣，保證液面渣層厚度≤20mm,鐵水經(jīng)KR攪拌脫硫后保證鐵水S ( 0.003%，保證脫硫周期≤21min、脫硫溫降≤20°C。
[0011]轉(zhuǎn)爐冶煉工藝:入爐鐵水S≤0.010%、P≤0.080%,鐵水溫度≥1270°C，鐵水裝入量誤差按±lt來(lái)控制，廢鋼嚴(yán)格采用優(yōu)質(zhì)邊角料，過(guò)程槍位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣堿度R按2.5-4.0控制，出鋼目標(biāo)P≤0.015%、C≥0.05%、S≤0.003%,出鋼過(guò)程中向鋼包內(nèi)硅鋁鋇鈣、錳鐵合金、硅鐵合金和石灰、螢石。出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結(jié)束前采用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度≤30mm，轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中要求全程吹氬。
[0012]吹氬處理工藝:氬站一次性加入鋁線，在氬站要求強(qiáng)吹氬3min，流量200-500NL/min，鋼液面裸眼直徑控制在300~500mm，離氬站溫度不得低于1570°C。
[0013]LF精煉工藝:精煉過(guò)程中全程吹氬，吹氬強(qiáng)度根據(jù)不同環(huán)節(jié)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。加入精煉渣料，堿度按4.0-6.0控制，精煉脫氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉為主，加入量根據(jù)鋼水中氧含量及造白渣情況適量加入。加熱過(guò)程根據(jù)節(jié)奏富余和溫度情況選擇適當(dāng)電流進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間按兩次控制，一加熱7-12min、二加熱6_10min, 二加熱過(guò)程中要求根據(jù)造洛情況，補(bǔ)加脫氧劑，并要求粘渣次數(shù)大于6次。離站前加入硅鈣線，加硅鈣線前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1565±15°C (不采用真空脫氣)/1610±15°C (采用真空脫氣)。
[0014]VD精煉工藝:VD真空度必須達(dá)到67Pa以下，保壓時(shí)間必須≥15min，破真空后軟吹2-5min或不吹，軟吹過(guò)程中鋼水不得裸露。正常在線包抽真空時(shí)間:(抽真空前鋼水溫度一目標(biāo)離站溫度)/1.7min。覆蓋劑，保證鋪滿鋼液面，加覆蓋劑前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度 1565±15°C。
[0015]澆鑄工藝:將冶煉后的鋼水連鑄或模鑄，得到連鑄坯或鋼錠，滿足壓縮比大于4的情況下，根據(jù)不同鋼板厚度選用連鑄坯(350mm-400mm厚連鑄)或鋼錠投料；
加熱工藝:加熱溫度及加熱時(shí)間如下:燜鋼溫度620-650°C，時(shí)間2h，升溫速度100°C /S，當(dāng)溫度升至810°C時(shí)保溫6h，升溫速度100°C /S，溫度升至1000°C時(shí)升溫速度不限，溫度升至1280°C時(shí)保溫15h，溫度在1260°C時(shí)出鋼。 [0016]控軋控冷
結(jié)合煉鋼化學(xué)成分，為防止混晶和晶粒粗大，嚴(yán)格堅(jiān)持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，累計(jì)壓下率≥60%,開(kāi)軋溫度1020°C~1080°C，晾鋼厚度大于200mm，為精軋階段累計(jì)變形量及細(xì)化晶粒、位錯(cuò)強(qiáng)化奠定基礎(chǔ)。二階段開(kāi)軋溫度< 840°C，確保變形滲透使奧氏體內(nèi)部晶粒被壓扁拉長(zhǎng)，增大晶界有效面積并有效形成大量變形帶，為奧氏體相變提供更多的形核點(diǎn)，達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的，終軋溫度800~820°C ；
由于軋后緩冷易使晶粒長(zhǎng)大，并且組織中的C、Mn等合金固溶量有限，因此要控制適當(dāng)?shù)睦鋮s速度。為了獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，根據(jù)板厚的不同，軋后采用不同的層流冷卻，通過(guò)調(diào)整冷卻集管組數(shù)，返紅溫度在660~680°C之間，冷卻速度5~8°C /S，分兩次冷卻，均用弱冷，然后送往矯直機(jī)矯直。
[0017]堆冷工藝:采用高溫堆冷工藝可有效避免因快速冷卻產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，同時(shí)可大大降低鋼板中氫的含量，充分實(shí)現(xiàn)熱擴(kuò)散效果，改善鋼板探傷缺陷。鋼板堆垛緩冷工藝如下；堆垛緩冷溫度不低于450°C，堆冷時(shí)間≥48小時(shí)；
熱處理工藝:在外機(jī)爐進(jìn)行正火處理，溫度為900±10°C，保溫時(shí)間2min/mm，出爐后空冷。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:①本發(fā)明的鋼質(zhì)更純凈，P ( 0.010%, S ( 0.005% ；②低溫沖擊功高，板厚1/2處-45°C橫向V型沖擊功在84J以上；-60°C橫向V型沖擊功在60J以上③厚度(Z向)拉伸斷面收縮率高，斷面收縮率在35% — 50%之間；④鋼板最大厚度可達(dá)到100mm。
【具體實(shí)施方式】[0019]本發(fā)明采用轉(zhuǎn)爐冶煉、連鑄(或水冷模鑄)澆注，3800m寬厚板軋機(jī)軋制的方法生產(chǎn)低溫壓力容器鋼，其工藝流程為:優(yōu)質(zhì)鐵水、KR鐵水預(yù)處理、100/120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、LF爐精煉、真空脫氣處理、鑄坯堆冷24小時(shí)(鋼錠堆冷36— 60小時(shí))、加熱、3800m軋機(jī)、ACC層流冷卻、11輥熱矯直機(jī)、堆冷、精整、外檢、探傷、入庫(kù)。
[0020]實(shí)施方式如下:
成分設(shè)計(jì):通過(guò)潔凈鋼冶煉，嚴(yán)格控制P、S含量，通過(guò)進(jìn)行嚴(yán)格的TMCP軋制既保證鋼板的低碳當(dāng)量及焊接性，又保障鋼板強(qiáng)韌性匹配、抗撕裂性能。具體成分設(shè)計(jì)為:C:0.14~
.0.18,S1:0.30 ~0.45,Mn:1.20 ~1.50,P ≤ 0.015,S ≤ 0.005、Als:0.015 ~0.030,Nb:
.0.025 ~0.035、Ti:0.010 ~0.020，N1:0.40-0.60，其它為 Fe 和殘留元素。
[0021]KR鐵水預(yù)處理工藝:到站鐵水必須扒前渣與扒后渣，保證液面渣層厚度≤20mm,鐵水經(jīng)KR攪拌脫硫后保證鐵水S ≤ 0.003%，保證脫硫周期≤21min、脫硫溫降≤20°C。
[0022]轉(zhuǎn)爐冶煉工藝:入爐鐵水S≤0.010%、P≤0.080%,鐵水溫度≥1270°C，鐵水裝入量誤差按±lt來(lái)控制，廢鋼嚴(yán)格采用優(yōu)質(zhì)邊角料，過(guò)程槍位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣堿度R按2.5-4.0控制，出鋼目標(biāo)P≤0.015%、C≥0.05%、S≤0.003%,出鋼過(guò)程中向鋼包內(nèi)硅鋁鋇鈣、錳鐵合金、硅鐵合金和石灰、螢石。出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結(jié)束前采用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度≤ 30mm，轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中要求全程吹氬。
[0023]吹氬處理工藝:氬站一次性加入鋁線，在氬站要求強(qiáng)吹氬3min，流量200-500NL/min，鋼液面裸眼直徑控制在300~500mm，離氬站溫度不得低于1570°C。
[0024]LF精煉工藝:精煉過(guò)程中全程吹氬，吹氬強(qiáng)度根據(jù)不同環(huán)節(jié)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。加入精煉渣料，堿度按4.0-6.0控制，精煉脫氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉為主，加入量根據(jù)鋼水中氧含量及造白渣情況適量加入。加熱過(guò)程根據(jù)節(jié)奏富余和溫度情況選擇適當(dāng)電流進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間按兩次控制，一加熱7-12min、二加熱6_10min, 二加熱過(guò)程中要求根據(jù)造洛情況，補(bǔ)加脫氧劑，并要求粘渣次數(shù)大于6次。離站前加入硅鈣線，加硅鈣線前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1565±15°C (不采用真空脫氣)/1610±15°C (采用真空脫氣)。
[0025]VD精煉工藝:VD真空度必須達(dá)到67Pa以下，保壓時(shí)間必須≥15min，破真空后軟吹2-5min或不吹，軟吹過(guò)程中鋼水不得裸露。正常在線包抽真空時(shí)間:(抽真空前鋼水溫度一目標(biāo)離站溫度)/1.7min。覆蓋劑，保證鋪滿鋼液面，加覆蓋劑前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度 1565±15°C。
[0026]澆鑄工藝:將冶煉后的鋼水連鑄或模鑄，得到連鑄坯或鋼錠，滿足壓縮比大于4的情況下，根據(jù)不同鋼板厚度選用連鑄坯(350mm-400mm厚連鑄)或鋼錠投料；
加熱工藝:加熱溫度及加熱時(shí)間如下:燜鋼溫度620-650°C，時(shí)間2h，升溫速度100°C /S，當(dāng)溫度升至810°C時(shí)保溫6h，升溫速度100°C /S，溫度升至1000°C時(shí)升溫速度不限，溫度升至1280°C時(shí)保溫15h，溫度在1260°C時(shí)出鋼。
[0027]控軋控冷
結(jié)合煉鋼化學(xué)成分，為防止混晶和晶粒粗大，嚴(yán)格堅(jiān)持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，累計(jì)壓下率≥60%,開(kāi)軋溫度1020°C~1080°C，晾鋼厚度大于200mm，為精軋階段累計(jì)變形量及細(xì)化晶粒、位錯(cuò)強(qiáng)化奠定基礎(chǔ)。二階段開(kāi)軋溫度≤ 840°C，確保變形滲透使奧氏體內(nèi)部晶粒被壓扁拉長(zhǎng)，增大晶界有效面積并有效形成大量變形帶，為奧氏體相變提供更多的形核點(diǎn)，達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的，終軋溫度800~820°C ；
由于軋后緩冷易使晶粒長(zhǎng)大，并且組織中的C、Mn等合金固溶量有限，因此要控制適當(dāng)?shù)睦鋮s速度。為了獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，根據(jù)板厚的不同，軋后采用不同的層流冷卻，通過(guò)調(diào)整冷卻集管組數(shù)，返紅溫度在660~680°C之間，冷卻速度5~8°C /S，分兩次冷卻，均用弱冷，然后送往矯直機(jī)矯直。
[0028]堆冷工藝:采用高溫堆冷工藝可有效避免因快速冷卻產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，同時(shí)可大大降低鋼板中氫的含量，充分實(shí)現(xiàn)熱擴(kuò)散效果，改善鋼板探傷缺陷。鋼板堆垛緩冷工藝如下；堆垛緩冷溫度不低于450°C，堆冷時(shí)間≥48小時(shí)；
熱處理工藝:在外機(jī)爐進(jìn)行正火處理，溫度為900±10°C，保溫時(shí)間2min/mm，出爐后空冷。
[0029]結(jié)果分析
機(jī)械力學(xué)性能分析
成份及機(jī)械力學(xué)性能按GB 3531-2008執(zhí)行，機(jī)械性能具體見(jiàn)下表:
表1試制鋼板機(jī)械性能
【權(quán)利要求】
1.一種大厚度低溫壓力容器用鋼板，該大厚度低溫壓力容器用鋼板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分:c:0.14 ~0.18、Si:0.30 ~0.45,Mn:1.20 ~1.50,P ≤ 0.015、S ≤ 0.005、Als:0.015 ~0.030, Nb:0.025 ~0.035, Ti:0.010 ~0.020，N1: 0.40-0.60，其它為 Fe 和殘留元素。
2.一種如權(quán)利要求1所述大厚度低溫壓力容器用鋼板生產(chǎn)工藝，該工藝為:優(yōu)質(zhì)鐵水、KR鐵水預(yù)處理、100/120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、LF爐精煉、真空脫氣處理、鑄坯堆冷24小時(shí)、加熱、3800m軋機(jī)、ACC層流冷卻、11輥熱矯直機(jī)、堆冷、精整、外檢、探傷、入庫(kù)；其特征在于在KR鐵水預(yù)處理工藝中，到站鐵水必須扒前渣與扒后渣，保證液面渣層厚度≤20mm,鐵水經(jīng)KR攬祥脫硫后保證鐵水S≤0.003%，保證脫硫周期≤21min、脫硫溫降≤ 20 C;轉(zhuǎn)爐冶煉工藝:入爐鐵水S≤0.010%、P≤0.080%，鐵水溫度≥1270°C，鐵水裝入量誤差按±lt來(lái)控制，廢鋼嚴(yán)格采用優(yōu)質(zhì)邊角料，過(guò)程槍位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣堿度R按2.5-4.0控制，出鋼目標(biāo)P≤0.015%、C≥0.05%、S ≤0.003%,出鋼過(guò)程中向鋼包內(nèi)硅鋁鋇鈣、錳鐵合金、硅鐵合金和石灰、螢石；出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結(jié)束前采用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度≤30mm，轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中要求全程吹氬；吹氬處理工藝:氬站一次性加入鋁線，在氬站要求強(qiáng)吹氬3min，流量200-500NL/min，鋼液面裸眼直徑控制在300~500mm，離氬站溫度不得低于1570°C ;加熱工藝:加熱溫度及加熱時(shí)間如下:燜鋼溫度620-650°C，時(shí)間2h，升溫速度100°C /S，當(dāng)溫度升至810°C時(shí)保溫6h，升溫速度100°C /S，溫度升至1000°C時(shí)升溫速度不限，溫度升至1280°C時(shí)保溫15h，溫度在1260°C時(shí)出鋼；鋼板堆垛緩冷工藝如下；堆垛緩冷溫度不低于450°C，堆冷時(shí)間> 48小時(shí)；熱處理工藝:在外機(jī)爐進(jìn)行正火處理，溫度為900±10°C，保溫時(shí)間2min/mm，出爐后空冷。
【文檔編號(hào)】C22C38/14GK103710620SQ201310730029
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】朱書(shū)成, 龐百鳴, 許少普, 黃紅乾, 劉慶波, 崔冠軍, 趙迪, 康文舉 申請(qǐng)人:南陽(yáng)漢冶特鋼有限公司