专利名称：一种压力容器用p460nl1(l2)特厚钢板及其生产方法
技术领域：
本发明涉及钢材生产领域，尤其涉及一种压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板及其
生产方法。
背景技术：
P460NL1 (L2)属于欧标EN10028中正火可焊接细晶粒钢，其具有强度高、韧性好、低温韧性优良、耐磨、耐腐蚀等特点，主要应用广泛应用于石油、化工、电站、锅炉等行业，具体用于制作反应器、换热器、分离器、球罐、油气罐、液化汽罐、核能反应堆压力壳、锅炉汽包等设备及构件。但近年来，P460NL1(L2)应用范围扩大，需求量不断增加，由于P460NL1(L2)不但要求较高的强度，而且要求良好的低温冲击韧性，因此,生产工序复杂,成本相对较高。中国专利2012年10月17日公开的公开号为102732782A申请号为201210182417.5的发明专利名称为一种大厚度压力容器用钢板，其特征在于:含有以下重量百分含的组分:C:0.15%-0.18%, Si:0.25%-0.50%, Mn:1.50%-1.60%, P 彡 0.020%,S 彡 0.012%, Nb:0.030%-0.050%, Al:0.020%_0.050%,其工艺包括以下步骤:1)冶炼:将含有以下重量百分比 C:0.15%-0.18%, Si:0.25%-0.50%, Mn:1.50%-1.60%, P ( 0.020%,S彡0.012%, Nb:0.030%-0.050%, Al:0.020%-0.050%组分的钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，钢水温度达到或超过1550-1570°C转入VD炉真空脱气处理；2)连铸:采用300mm坯料；3)加热:钢坯加热温度最高1240°C，均热温度1220°C，总加热时间彡6h;4)轧制:采用再结晶区+未再结晶区两阶段轧制工艺进行轧制，第一阶段轧制温度为1050°C 1100°C，第二阶段轧制温度810°C -860°C，终轧温度为750°C -800°C ;轧后入ACC水冷，返红温度650°C -700°C ;5)热堆垛:钢板下线堆垛温度不小于350°C，堆垛24小时后拆跺探伤；6)热处理: 探伤合格的钢板在常化炉进行正火热处理，正火工艺为:加热温度900— 920°C，保温时间1.8min/mm,出炉后水冷加速冷却，钢板返红温度550°C -650°C。但是这种工艺相对比较复杂，并且，屈服强度在410MPa以上，抗拉强度只能在560MPa左右，性能相对较低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术不足，提供一种生产方便、化学份设计合理、保性能、保探伤的压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板及其生产方法。一种压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%):C:0.09 0.17, Si:0.55 0.85,Mn:1.30 1.70,P..( 0.010, S..( 0.003、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni K 2.0,Als:0.020 0.050，其它为Fe和残留元素，其中，所述压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板含有高达5%的铁素体的贝氏体-马氏体结构。所述压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板的碳当量彡0.53。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，综合考虑，碳的含量尽量控制的低一些。S1:是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。
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。V、Nb、T1:在钢中能够与C、N结合，形成微细碳化物或碳氮化物，能起细化晶粒和弥散强化作用，从而达到有效提高钢材的强韧性的综合效果。N1:一方面既强烈提高钢的强度，另方面又始终使铁的韧性保持极高的水平，其变脆温度则极低，Ni的晶格常数与Y-铁相近，所以可成连续固溶体，这就有利于提高钢的淬硬性，Ni可降低临界点并增加奥氏体的稳定性，所以其淬火温度可降低，淬透性好。Al:可以起到细化晶粒强化作用。一种压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板的生产方法，包括如下生产步骤:
a.KR铁水预处理工艺:保证液面渣层厚度彡20mm,铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水(按质量百分比)S彡0.005%，保证脱硫周期彡21min、脱硫温降彡20°C ；
b.转炉冶炼工艺:入炉铁水(按质量百分比)S彡0.005%、P彡0.050%,铁水温度彡1270°C，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢碳彡0.05%，出钢P彡0.010%，S彡0.010% ;点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣；` c.LF精炼工艺:采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间> 15min ；
d.VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须彡15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露，上钢温度1570±15°C ；
e.模铸工艺:上线使用前锭模温度<120°C，浇注时中注管上口与钢包下水口的距离控制在< 140_，浇注前，模铸保护渣一半采取草绳吊挂的方式挂在锭模中，吊挂高度高于锭模底部300 400mm，另一半在开浇后I 4min内加完，本体浇铸时间按14_18min控制，帽口浇铸时间按5-7min控制，浇铸到帽口 1/3位置时，添加保温剂保温，钢锭浇铸完毕后8h左右进行脱丰旲；
f.加热工艺:焖钢温度550-600°C，时间2h，升温速度80°C/S，当温度升至750°C时保温7h，升温速度100°C /S，温度升至1000°C时升温速度不限，温度升至1280°C时保温17h，温度在1260°C时出钢；
g.轧制工艺:一阶段开轧温度1100°C 1150°C，二阶段开轧温度<920°C，道次压下量彡20mm，终轧温度820 860°C ；
h.控冷工艺:返红温度在600 650°C之间，冷却速度10 20°C/S ；
1.堆冷工艺:钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度彡300°C，堆冷时间彡36h；
j.热处理工艺:在外机炉进行正火处理，温度为910±20°C，保温时间2.0-2.5min/mm,钢板出炉后水冷100s。本发明通过合理的化学成分设计，LF+VD精炼工艺来保证钢质洁净度，同时过加热、轧制及正火处理等工艺有效实施，成功地研制出了厚度为250mm保性能、保探伤压力容器用P460NL1(L2)特厚钢板，其屈服强度控制在420 500MPa，抗拉强度控制在560 700MPa ;伸长率控制在17%-25% ；V型_50°C横向冲击功控制在100 200J。
具体实施例方式本发明的压力容器用P460NLKL2)特厚钢板，其化学成分及各成分的质量百分比:C:0.09 0.17、Si:0.55 0.85、Mn:1.30 1.70、P:≤ 0.010、S:≤ 0.003、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni):≤2.0,Als:0.020 0.050，其它为Fe和残留元素，其中，所述压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板含有高达5%的铁素体的贝氏体-马氏体结构。本发明的压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板的制备工艺包括以下步骤:
a.KR铁水预处理工艺:到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水(按质量百分比)S ( 0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20。C。b.转炉冶炼工艺:入炉铁水(按质量百分比)S≤0.005%、P≤0.050%,铁水温度> 12700C，铁水装入量误差按土 It来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按
2.5-4.0控制，出钢碳≤0.05%,出钢P≤0.010%, S≤0.010% ;点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣；
c.LF精炼工艺:精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间> 15min，离站前加入硅钙线；
d.VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≤15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间:(抽真空前钢水温度一目标离站温度)/1.7min。覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1570±15°C ；
e.模铸工艺:上线使用前锭模温度<120°C，浇注时中注管上口与钢包下水口的距离控制在< 140_，浇注前，模铸保护渣一半采取草绳吊挂的方式挂在锭模中，吊挂高度高于锭模底部300 400mm，另一半在开浇后I 4min内加完，本体浇铸时间按14_18min控制，帽口浇铸时间按5-7min控制，浇铸到帽口 1/3位置时，添加保温剂保温(使保温剂均匀覆盖铺平)。钢锭浇铸完毕后8h左右进行脱模；
f.加热工艺:加热温度及加热时间:焖钢温度550-600°C，时间2h，升温速度80°C/S，当温度升至750°C时保温7h，升温速度100°C /S，温度升至1000°C时升温速度不限，温度升至1280°C时保温17h，温度在1260°C时出钢；
g.轧制工艺:结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，一阶段采取“高温、低速、大压下”，开轧温度1100C 1150°C，晾钢厚度大于180_，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础。二阶段开轧温度≤920°C，道次压下量≤20mm，终轧温度820 860 0C ；
h.控冷工艺:为了保证钢板内部晶粒度，轧后通过调整冷却集管组数，返红温度在600 650°C之间，冷却速度10 20°C /S，然后送往矫直机矫直；
1.堆冷工艺:钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度>300°C，堆冷时间>36h。通过缓冷，以避免内部应力来不及释放产生内裂，同时进一步促使钢板内部有害气体溢出。j.热处理工艺:在外机炉进行正火处理，温度为910±20°C，保温时间
2.0-2.5min/mm，钢板出炉后水冷100s。
实施例一
本实施例压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板，其化学成分及各成分的质量百分比为:C:0.09、Si:0.55、Mn:1.30、P:0.010、S:0.003、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni) S 2.0、Als:0.020 0.050，其它为Fe和残留元素，其中，所述压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板含有高达5%的铁素体的贝氏体-马氏体结构。该特厚钢板制备工艺包括以下步骤:
a.KR铁水预处理工艺:到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度为20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水(按质量百分比)含S为0.005%，保证脱硫周期为21min、脱硫温降为20°C。b.转炉冶炼工艺:入炉铁水S的质量百分比量为0.005%、P的质量百分比量为0.050%，铁水温度为1270°C，铁水装入量误差按± It来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按2.5控制，出钢碳的质量 百分比量为0.05%,出钢P的质量百分比量为0.010%,S的质量百分比量为0.010% ;点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣；
c.LF精炼工艺:精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间为15min，离站前加入硅钙线；
d.VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须彡15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间:(抽真空前钢水温度一目标离站温度)/1.7min。覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1570±15°C。e.模铸工艺:上线使用前锭模温度彡120°C，浇注时中注管上口与钢包下水口的距离控制在< 140mm，浇注前，模铸保护渣一半采取草绳吊挂的方式挂在锭模中，吊挂高度高于锭模底部300 400mm，另一半在开浇后I 4min内加完，本体浇铸时间按14-18min控制，帽口浇铸时间按5_7min控制，浇铸到帽口 1/3位置时，添加保温剂保温(使保温剂均匀覆盖铺平)。钢锭浇铸完毕后8h左右进行脱模；
f.加热工艺:加热温度及加热时间:焖钢温度550-600°C，时间2h，升温速度80°C/S，当温度升至750°C时保温7h，升温速度100°C /S，温度升至1000°C时升温速度不限，温度升至1280°C时保温17h，温度在1260°C时出钢；
g.轧制工艺:结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，一阶段采取“高温、低速、大压下”，开轧温度1100°C，晾钢厚度大于180_，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础。二阶段开轧温度为920°C，道次压下量> 20mm，终轧温度820°C ；
h.控冷工艺:为了保证钢板内部晶粒度，轧后通过调整冷却集管组数，返红温度在600 650°C之间，冷却速度10°C /S，然后送往矫直机矫直；
1.堆冷工艺:钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度为300°C，堆冷时间为36h。通过缓冷，以避免内部应力来不及释放产生内裂，同时进一步促使钢板内部有害气体溢出。j.热处理工艺:在外机炉进行正火处理，温度为910±20°C，保温时间为2.0min/mm,钢板出炉后水冷100s。
实施例二
本实施例压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板，其化学成分及各成分的质量百分比为:C:0.11、Si:0.70、Mn:1.4、P:0.009、S:0.0025、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni) S 2.0、Als:0.020 0.050，其它为Fe和残留元素，其中，所述压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板含有高达5%的铁素体的贝氏体-马氏体结构。该特厚钢板制备工艺与实施例一基本相同，其区别仅在于:KR铁水预处理工艺步骤中:保证液面渣层厚度为18mm，铁水经KR搅拌脱硫后铁水S的质量百分比量为0.004%,脱硫周期为19min、脱硫温降为18 C。转炉冶炼工艺步骤中:入炉铁水S的质量百分比量为0.004%,P的质量百分比量为0.040%，铁水温度为1320°C，造渣碱度R为2.8，出钢碳的质量百分比量为0.06%,出钢P的质量百分比量为0.009%, S的质量百分比量为0.009% ；
LF精炼工艺步骤中:白渣保持时间为16min ；
轧制工艺步骤中:开轧温度为1110°C，二阶段开轧温度为890°C，终轧温度为830°C ； 控冷工艺步骤中:冷却速度为13°C /S ；
堆冷工艺步骤中:堆冷温度为325°C，堆冷时间为38h。热处理工艺步骤中:保温时间为2.2min/mm。实施例三
本实施例压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板，其化学成分及各成分的质量百分比为:C:0.13、Si:0.80、Mn:1.45、P:0.008、S:0.002、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni) S 2.0、Als:0.020 0.050，其它为Fe和残留元素，其中，所述压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板含有高达5%的铁素体的贝氏体-马氏体结构。该特厚钢板制备工艺与实施例一基本相同，其区别仅在于:KR铁水预处理工艺步骤中:保证液面渣层厚度为17m m，铁水经KR搅拌脱硫后铁水S的质量百分比量为0.003%,脱硫周期为18min、脱硫温降为17 C。转炉冶炼工艺步骤中:入炉铁水S的质量百分比量为0.003%,P的质量百分比量为0.030%，铁水温度为1370°C，造渣碱度R为3.2，出钢碳的质量百分比量为0.07%,出钢P的质量百分比量为0.008%, S的质量百分比量为0.008% ；
LF精炼工艺步骤中:白渣保持时间为18min ；
轧制工艺步骤中:开轧温度为1125°C，二阶段开轧温度为870°C，终轧温度为840°C ； 控冷工艺步骤中:冷却速度为15°C /S ；
堆冷工艺步骤中:堆冷温度为350°C，堆冷时间为40h。热处理工艺步骤中:保温时间为2.3min/mm。实施例四
本实施例压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板，其化学成分及各成分的质量百分比为:C:0.15、Si:0.60、Mn:1.6、P:0.007、S:0.0015、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni) S 2.0、Als:0.020 0.050，其它为Fe和残留元素，其中，所述压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板含有高达5%的铁素体的贝氏体-马氏体结构。该特厚钢板制备工艺与实施例一基本相同，其区别仅在于:KR铁水预处理工艺步骤中:保证液面渣层厚度为16mm，铁水经KR搅拌脱硫后铁水S的质量百分比量为0.002%,脱硫周期为17min、脱硫温降为16°C。转炉冶炼工艺步骤中:入炉铁水S的质量百分比量为0.002%,P的质量百分比量为
0.020%，铁水温度为1420°C，造渣碱度R为3.3，出钢碳的质量百分比量为0.08%,出钢P的质量百分比量为0.007%, S的质量百分比量为0.007% ；
LF精炼工艺步骤中:白渣保持时间为19min ；
轧制工艺步骤中:开轧温度为1140°C，二阶段开轧温度为840°C，终轧温度为850°C ； 控冷工艺步骤中:冷却速度为18°C /S ；
堆冷工艺步骤中:堆冷温度为375°C，堆冷时间为42h。热处理工艺步骤中:保温时间为2.4min/mm。实施例五
本实施例压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板，其化学成分及各成分的质量百分比为:C:0.17、Si:0.85、Mn:1.70、P:0.006、S:0.001、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni) S 2.0、Als:0.020 0.050，其它为Fe和残留元素，其中，所述压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板含有高达5%的铁素体的贝氏体-马氏体结构。该特厚钢板制备工艺与实施例一基本相同，其区别仅在于:KR铁水预处理工艺步骤中:保证液面渣层厚度为15mm，铁水经KR搅拌脱硫后铁水S的质量百分比量为0.001%,脱硫周期为15min、脱硫温降为15°C。转炉冶炼工艺步骤中:入炉铁水S的质量百分比量为0.001%,P的质量百分比量为
0.010%，铁水温度为1470°C，造渣碱度R为4.0，出钢碳的质量百分比量为0.09%,出钢P的质量百分比量为0.006%, S的质量百分比量为0.006% ；
LF精炼工艺步骤中:白渣保持时间为21min ；
轧制工艺步骤中:开轧温度为1150°C，二阶段开轧温度为820°C，终轧温度为860°C ； 控冷工艺步骤中:冷却速度为20°C /S ；
堆冷工艺步骤中:堆冷温度为400°C，堆冷时间为44h。热处理工艺步骤中:保温时间为2.5min/mm。通过KR铁水预处理工艺、转炉冶炼工艺、LF精炼工艺、VD精炼工艺、模铸工艺、力口热工艺、控制控冷、轧制工艺、控冷工艺、堆冷工艺、热处理工艺，得到所述化学成分的压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板， 下表为按照上述实施例所得的压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板机械性能表。
权利要求
1.一种压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%):C:0.09 0.17,Si:0.55 0.85,Mn:1.30 1.70,P S 0.010,S S 0.003、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni) ≤ 2.0、Als:0.020 0.050，其它为 Fe 和残留元素。
2.如权利要求1所述的压力容器用P460NL1(L2)特厚钢板，其特征在于:其中，所述压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板含有高达5%的铁素体的贝氏体-马氏体结构。
3.如权利要求1所述的压力容器用P460NL1(L2)特厚钢板，其特征在于:所述压力容器用P460NL1 (L2)特厚钢板的碳当量彡0.53。
4.如权利要求1或2所述的压力容器用P460NL1(L2)特厚钢板的生产方法，其特征在于:包括如下生产步骤: a.KR铁水预处理工艺:保证液面渣层厚度彡20mm,铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水(按质量百分比)S彡0.005%，保证脱硫周期彡21min、脱硫温降彡20°C ； b.转炉冶炼工艺:入炉铁水(按质量百分比)S彡0.005%、P彡0.050%,铁水温度≥1270°C，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢碳彡0.05%，出钢P彡0.010%，S彡0.010% ;点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣； c.LF精炼工艺:采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间> 15min ； d.VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须彡15min，破真空后软吹`2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露，上钢温度1570±15°C ； e.模铸工艺:上线使用前锭模温度<120°C，浇注时中注管上口与钢包下水口的距离控制在< 140_，浇注前，模铸保护渣一半采取草绳吊挂的方式挂在锭模中，吊挂高度高于锭模底部300 400mm，另一半在开浇后I 4min内加完，本体浇铸时间按14_18min控制，帽口浇铸时间按5-7min控制，浇铸到帽口 1/3位置时，添加保温剂保温，钢锭浇铸完毕后8h左右进行脱丰旲； f.加热工艺:焖钢温度550-600°C，时间2h，升温速度80°C/S，当温度升至750°C时保温7h，升温速度100°C /S，温度升至1000°C时升温速度不限，温度升至1280°C时保温17h，温度在1260°C时出钢； g.轧制工艺:一阶段开轧温度1100°C 1150°C，二阶段开轧温度<920°C，道次压下量≥20mm，终轧温度820 860°C ； h.控冷工艺:返红温度在600 650°C之间，冷却速度10 20°C/S ； ` 1.堆冷工艺:钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度彡300°C，堆冷时间彡36h； j.热处理工艺:在外机炉进行正火处理，温度为910±20°C，保温时间2.0-2.5min/mm,钢板出炉后水冷100s。
全文摘要
本发明公开了一种压力容器用P460NL1(L2)特厚钢板，其特征在于包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)C0.09～0.17、Si0.55～0.85、Mn1.30～1.70、P≤0.010、S≤0.003、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni)≤2.0、Als0.020～0.050，其它为Fe和残留元素，其中，所述压力容器用P460NL1(L2)特厚钢板含有高达5%的铁素体的贝氏体-马氏体结构。本发明通过合理的化学成分设计，LF+VD精炼工艺来保证钢质洁净度，同时过加热、轧制及正火处理等工艺有效实施，成功地研制出了厚度为250mm保性能、保探伤压力容器用P460NL1(L2)特厚钢板，其屈服强度控制在420～500MPa，抗拉强度控制在560～700MPa；伸长率控制在17%-25%；V型-50℃横向冲击功控制在100～200J。
文档编号C22C38/14GK103160734SQ20131008338
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月16日 优先权日2013年3月16日
发明者袁永旗, 朱书成, 许少普, 唐郑磊, 李忠波, 于飒, 李亮 申请人:南阳汉冶特钢有限公司