一种薄规格高韧性12Cr1MoVR压力容器钢板的生产方法与流程

一种薄规格高韧性12cr1movr压力容器钢板的生产方法
技术领域
1.本发明涉及热轧领域，尤其涉及一种薄规格高韧性12cr1movr压力容器钢板的生产方法。


背景技术：

2.12cr1movr是低合金压力容器钢板，主要用于石油石化行业、化工设备制造企业、电站建设、锅炉和压力容器制造等，用户对热强性和持久塑性提出更高要求，对现有工艺进行优化，提升钢板韧性，同时满足强度要求，以满足用户使用要求。
3.申请号cn 109112400 a的专利“一种容器用耐热12cr1movr钢板及其生产方法”提供了一种50～80mm厚的压力容器钢板生产方法，本方法提供10-40mm厚的压力容器钢板生产方法。
4.申请号cn 112442637 a的专利“一种新型合金容器用钢板12cr1movr的生产方法”，提供了一种新型合金容器用钢板12cr1movr的生产方法，采用控制轧制交货工艺，本方法提供一种正火+回火热处理工艺压力容器钢板，相比上述专利工艺稳定，利于控制，表面质量良好，韧性优良的钢板。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种生产工艺稳定、性能优良、表面质量和冲击韧性薄规格高韧性12cr1movr压力容器钢板生产方法，采用正火+回火热处理工艺，采用窄成分控制，对轧制及热处理工艺进行精准控制，确保钢板性能优良，特别是韧性满足用户的高标准要求。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.本发明一种薄规格高韧性12cr1movr压力容器钢板的生产方法，包括：
8.1)、转炉出钢温度1630～1660℃，采用单渣工艺冶炼，采用低碳锰铁和硅铝铁合金脱氧合金化，转炉渣层厚度小于50mm；
9.2)、钢水进行rh炉处理，rh真空处理时间不少于20分钟，纯脱气时间不少于15分钟，最小真空度80-125pa，离位氢含量小于等于1.5ppm；
10.3)、连铸坯的厚度为300mm，钢水浇铸时过热度控制在15～28℃，换包时中包液位不小于30吨；连铸时采用轻压下，轻压下位置为凝固终端前三、四段，总压下量为8.0mm；连铸时采用电磁搅拌，电磁搅拌位置为4段、5段，电磁搅拌频率为5hz，电流为380a；结晶器宽侧水量4500l/min,窄侧水量370l/min，结晶器进水温度控制在36
±
2℃，结晶器进水温度控制在38
±
1℃，二冷水温度控制在22～25℃，水质指标要符合工艺要求；采用保护浇注，长水口密封氩气压力控制在≥0.3mpa，流量控制在130～160l/min；中间包浸入水口密封氩气压力0.2mpa，流量15～20l/min；浇铸时拉速需稳定在0.8m/min；铸坯矫直温度控制在950～1000℃，且铸坯沿宽度方向的温差不得超过50℃做好保护浇注，谨防钢水二次氧化和吸气增氮；
11.4)、切割后的铸坯立即放入缓冷区缓冷，缓冷区是将坯库的保温性能好的一块地
方四周用耐火砖砌墙围起来，墙的高度4米，热坯集中放入可以减缓铸坯降温，消除内部应力；将每垛坯子放到最高，坯垛集中摆放，缓冷时间72小时以上；
12.5)、加热工艺：板坯加热时采用三段式加热的步进式加热炉，第一加热段的加热温度1160～1200℃，加热时间40～50分钟；第二加热段的加热温度1200～1260℃，加热时间45～60分钟；总加热时间不少于220分钟；板坯出炉温度1210-1250℃；
13.6)、轧制及冷却工艺：板坯加热好之后进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制在粗轧机上完成，第一阶段开轧厚度为板坯厚度，第一阶段开轧温度不小于1200℃，第一阶段轧制时设定扭矩为2400knm，设定压下量为38mm，轧制速度为2.1～3.4m/s，高温延伸阶段的单道次压下率不小于18％，第一阶段终轧温度≥1050℃，第一阶段轧制到第二阶段的开轧厚度为止；第二阶段轧制在精轧机上完成，第二阶段开轧温度为940～980℃，第二阶段的开轧厚度为57～125mm，第二阶段终轧温度为870～920℃，第二阶段轧制时设定扭矩为2200knm、设定轧制力为85mn、设定压下量为20mm，末道次压下率5％～10％，以保证板形；钢板轧完后进行层流冷却，acc水温为17～20℃，冷却速度为15～22℃/s，终冷温度为620～660℃，一般头部遮蔽0-2.0m，尾部遮蔽0-2.5m，边部遮挡0-2.0m，控制钢板返红后整体温度差≤50℃；
14.7)、采用正火+回火热处理工艺，正火炉保温温度880～960℃，保温时间＞3分钟，在炉时间10～30min，回火保温温度680～760℃，保温时间＞10分钟，在炉时间20～40min；出炉空冷，平铺冷却到200℃后采用堆垛缓冷，缓冷时间大于6小时。
15.进一步的，为保证一定的压缩比板坯质量，选用300mm厚的连铸坯,铸坯中心偏析不大于c2.5，中心疏松不大于2.5级，中间裂纹不大于1.0级。
16.进一步的，所述钢板包含的质量百分比的化学成分为：c：0.12～0.14％、si：0.25～0.35％、mn：0.50～0.65％、p：≤0.015％、s：≤0.005％、nb：0.025～0.035％、v：0.15～0.30％，cr：0.90～1.20％，mo：0.25～0.35％，als：0.15～0.32％，h≤1.7ppm；o:≤0.0036％；n：≤0.0044％；其余为铁和不可避免杂质。
17.进一步的，其化学成分的质量百分含量为：c 0.12％、si 0.28％、mn 0.57％、p 0.013％、s 0.004％、als 0.024％、nb 0.025％、v 0.18％、cr 0.88％，mo 0.26％，h 0.6ppm；o:0.0030％；n：0.0040％；余量为fe和不可避免的杂质。
18.进一步的，其化学成分的质量百分含量为：c 0.14％、si 0.28％、mn 0.60％、p 0.010％、s 0.003％、als 0.027％、nb 0.030％、v 0.20％、cr 1.0％，mo 0.25％，h 0.5ppm；o:0.0025％；n：0.0038％，余量为fe和不可避免的杂质。
19.进一步的，其化学成分的质量百分含量为：c 0.12％、si 0.34％、mn 0.55％、p 0.0015％、s 0.005％、als 0.020％、nb 0.025％、v 0.16％、cr 0.90％、mo 0.28％，h 0.9ppm；o:0.0035％；n：0.0045％余量为fe和不可避免的杂质。
20.进一步的，其化学成分的质量百分含量为：c 0.12％、si 0.25％、mn 0.62％、p 0.008％、s 0.003％、als 0.030％、nb 0.030％、v 0.25％、cr 1.10％、mo 0.30％，h 0.50ppm；o:0.0025％；n：0.0025％，余量为fe和不可避免的杂质。
21.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
22.(1)钢板厚度为10mm-40mm；
23.(2)对钢板进行适度的合金化，在保证钢板性能的前提下降低了合金成本；
24.(3)轧制过程采用正火+回火工艺保证钢板轧态组织为f+p；
25.(4)合适的调质工艺，促进钢板具有良好的强韧力学性能。
26.本发明的突出优点是基于正火+回火处理工艺，稳定生产10mm-40mm高韧性钢板。经实际生产并检验，其力学性能优异，各实施例的钢板强度符合标准要求，延伸率大于22％，钢板20℃冲击功可达150j以上。
附图说明
27.下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
28.图1为本发明实施例3轧态的金相照片，组织为f+p；
29.图2为本发明实施例3正火态的金相照片，组织为f+p；
30.图3为本发明实施例3正火+回火态的金相照片，组织为f+p。
具体实施方式
31.本发明的目的是提供一种生产工艺稳定、性能优良、表面质量和冲击韧性薄规格高韧性12cr1movr压力容器钢板生产方法，所述钢板包含的质量百分比的化学成分(单位，wt％)为：c：0.12～0.14、si：0.25～0.35、mn：0.50～0.65、p：≤0.015、s：≤0.005、nb：0.025～0.035、v：0.15～0.30，cr：0.90～1.20，mo：0.25～0.35，als：0.15～0.32，h≤1.7ppm；o:≤0.0036％；n：≤0.0044％；其余为铁和不可避免杂质；所述钢板的生产方法包括kr脱硫
→
转炉冶炼
→
lf精炼
→
rh精炼
→
连铸
→
保温坑缓冷
→
加热
→
轧制
→
冷却
→
热矫
→
剪切
→
探伤
→
正火
→
回火。
32.上述一种10mm～40mm厚规格12cr1movr压力容器钢板生产方法，具体包括：
33.1)、转炉出钢温度1630～1660℃，采用单渣工艺冶炼，采用低碳锰铁和硅铝铁合金脱氧合金化，转炉渣层厚度小于50mm。
34.2)、钢水进行rh炉处理，rh真空处理时间不少于20分钟，纯脱气时间不少于15分钟，最小真空度80-125pa，离位氢含量小于等于1.5ppm。
35.3)、连铸坯的厚度为300mm，钢水浇铸时过热度控制在15～28℃，换包时中包液位不小于30吨；连铸时采用轻压下，轻压下位置为凝固终端前三、四段，总压下量为8.0mm；连铸时采用电磁搅拌，电磁搅拌位置为4段、5段，电磁搅拌频率为5hz，电流为380a；结晶器宽侧水量4500l/min,窄侧水量370l/min，结晶器进水温度控制在36
±
2℃，结晶器进水温度控制在38
±
1℃，二冷水温度控制在22～25℃，水质指标要符合工艺要求；采用保护浇注，长水口密封氩气压力控制在≥0.3mpa，流量控制在130～160l/min；中间包浸入水口密封氩气压力0.2mpa，流量15～20l/min；浇铸时拉速需稳定在0.8m/min。铸坯矫直温度控制在950～1000℃，且铸坯沿宽度方向的温差不得超过50℃做好保护浇注，谨防钢水二次氧化和吸气增氮。
36.4)、切割后的铸坯立即放入缓冷区缓冷，缓冷区是将坯库的保温性能好的一块地方四周用耐火砖砌墙围起来，墙的高度4米，热坯集中放入可以减缓铸坯降温，消除内部应力。将每垛坯子放到最高，坯垛集中摆放，缓冷时间72小时以上。
37.5)、加热工艺：板坯加热时采用三段式加热的步进式加热炉，第一加热段的加热温度1160～1200℃，加热时间40～50分钟；第二加热段的加热温度1200～1260℃，加热时间45～60分钟；总加热时间不少于220分钟；板坯出炉温度1210-1250℃。
38.6)、轧制及冷却工艺：板坯加热好之后进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制在粗轧机上完成，第一阶段开轧厚度为板坯厚度，第一阶段开轧温度不小于1200℃，第一阶段轧制时设定扭矩为2400knm，设定压下量为38mm，轧制速度为2.1～3.4m/s，高温延伸阶段的单道次压下率不小于18％，第一阶段终轧温度≥1050℃，第一阶段轧制到第二阶段的开轧厚度为止。第二阶段轧制在精轧机上完成，第二阶段开轧温度为940～980℃，第二阶段的开轧厚度为57～125mm，第二阶段终轧温度为870～920℃，第二阶段轧制时设定扭矩为2200knm、设定轧制力为85mn、设定压下量为20mm，末道次压下率5％～10％，以保证板形。钢板轧完后进行层流冷却，acc水温为17～20℃，冷却速度为15～22℃/s，终冷温度为620～660℃，一般头部遮蔽0-2.0m，尾部遮蔽0-2.5m，边部遮挡0-2.0m，控制钢板返红后整体温度差≤50℃。
39.7)、采用正火+回火热处理工艺，正火炉保温温度880～960℃，保温时间＞3分钟，在炉时间10～30min，回火保温温度680～760℃，保温时间＞10分钟，在炉时间20～40min。出炉空冷，平铺冷却到200℃后采用堆垛缓冷，缓冷时间大于6小时。
40.为保证一定的压缩比板坯质量，选用300mm厚的连铸坯,铸坯中心偏析不大于c2.5，中心疏松不大于2.5级，中间裂纹不大于1.0级。
41.以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
42.实施例1
43.将冶炼、连铸后的拟轧制的板坯放入加热炉，加热时间为260分钟，均热时间为45分钟。板坯的化学成分的质量百分含量为：c 0.12％、si 0.28％、mn 0.57％、p 0.013％、s 0.004％、als 0.024％、nb 0.025％、v 0.18％、cr 0.88％，mo 0.26％，h 0.6ppm；o:0.0030％；n：0.0040％；余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为10mm的钢板，详细的轧制及热处理工艺见表1，其力学性能见表2。
44.实施例2
45.将冶炼、连铸后的拟轧制的板坯放入加热炉，加热时间为250分钟，均热时间为40分钟。板坯的化学成分的质量百分含量为：c 0.14％、si 0.28％、mn 0.60％、p 0.010％、s 0.003％、als 0.027％、nb 0.030％、v 0.20％、cr 1.0％，mo 0.25％，h 0.5ppm；o:0.0025％；n：0.0038％，余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为20mm的钢板，详细的轧制及热处理工艺见表1，其力学性能见表2。
46.实施例3
47.将冶炼、连铸后的拟轧制的板坯放入加热炉，加热时间300分钟，均热时间为50分钟。板坯的化学成分的质量百分含量为：c 0.12％、si 0.34％、mn 0.55％、p 0.0015％、s 0.005％、als 0.020％、nb 0.025％、v 0.16％、cr 0.90％、mo 0.28％，h 0.9ppm；o:0.0035％；n：0.0045％余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为30mm的钢板，详细的轧制及热处理工艺见表1，其力学性能见表2。
48.实施例4
49.将冶炼、连铸后的拟轧制的板坯放入加热炉，加热时间280分钟，均热时间为50分钟。板坯的化学成分的质量百分含量为：c 0.12％、si 0.25％、mn 0.62％、p 0.008％、s 0.003％、als 0.030％、nb 0.030％、v 0.25％、cr 1.10％、mo 0.30％，h 0.50ppm；o:0.0025％；n：0.0025％，余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为40mm的钢板，详细的轧制及热处理工艺见表1，其力学性能见表2。
50.表1实施例1～4的工艺参数
[0051][0052]
表2实施例1～4的力学性能
[0053][0054]
表3 12cr1movr钢板高温拉伸性能
[0055][0056][0057]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。