一种大厚度容器用钢板及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种大厚度容器用钢板，其特征在于：包含如下质量百分比的化学成分：C:0.15～0.18wt%、Si：0.20～0.5wt%、Mn：0.70～1.1wt%、Cr：2.18～2.76wt%、Mo：0.90～1.10wt%、Als：≤0.04wt%、P≤0.018wt%、S≤0.010wt%、以及余量的Fe和不可避免的杂质，且其表面以下1/4处粒径为3～5μm的Al系夹杂物个数占该截面所有夹杂物的50～65%，其表面以下1/2处粒径为3～5μm的Al系夹杂物个数占该截面总Al系夹杂物的90%以上；且钢板中心未再结晶的奥氏体内具有高密度形变孪晶，同时钢板表面具有微合金的碳、氮化物；本发明钢板高温性能良好，性能稳定，可以作为良好的容器用钢。
【专利说明】一种大厚度容器用钢板及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大厚度容器用钢板及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着石油化工、煤化工等行业的深度开发，用于制造煤化工、石油化工等设备中的各种冷凝塔装置需要的低温压力容器用钢得到迅猛发展，市场对于厚规格低温压力容器用钢的需求越来越大。由于其特殊的环境，低温压力容器用钢的耐低温冲击韧性和抗层状撕裂性能有着严格的要求。
[0003]另外，由于使制品板厚变薄时刚性降低，因此为了补偿所述刚性的降低，也必须谋求钢材的高强度化。但是，在谋求钢材的高强度化的情况下，由于硬化，存在凸缘加工、缩颈加工时产生裂纹的问题。
[0004]我国最常用的压力容器用钢板为Q245R和Q345R，占锅炉和压力容器总用钢量的60%以上。近几年国家电力供应的严重不足，特别是长三角地区存在电力的严重不足，引发全国各地区都在大力发展电力事业，随着国内发电事业的大力发展，锅炉用钢将会有飞跃性的发展。我国高压锅炉管及高压容器管的自给率及占有率一直较低，不足70%，即每年有近40 %的高压锅炉管及高压容器管依赖进口。
[0005]而Q370R系锅炉及压力容器用钢，该钢要求较高的屈服强度和抗拉强度，还需要具有一定的低温冲击韧性。随着社会的发展和科技的进步，对Q370R压力容器用钢的低温韧性和模拟焊接后的各项性能要求也逐渐在提高。目前，国家标准GB713-2008中记载的Q370R压力容器用钢，其抗拉强度为520-630MPa，屈服强度为340_370MPa，延伸率为20%，-20°C冲击功为不小于41J，这样的低温冲击韧性已很难满足目前快速发展的需要，而且在模拟焊接后的Q370R压力容器用钢的各项性能损失较大，会影响Q370R压力容器用钢的焊接性能。
[0006]由于大厚度、大单重钢力学性能如板厚1/2处负温冲击功、尤其是Z向性能不佳，而且生产的成本较高，致使大厚度、大单重低温压力容器用钢板不能满足市场需求，急需研制出新的钢种。
【发明内容】
[0007]本发明的目的之一在于提出一种大厚度容器用钢板；
[0008]本发明的目的之二在于提出该大厚度容器用钢板的制备方法。
[0009]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0010]一种大厚度容器用钢板，其特征在于:包含如下质量百分比的化学成分:C:0.15 ?0.18wt%、Si:0.20 ?0.5wt%、Mn:0.70 ?1.lwt%、Cr:2.18 ?2.76wt%、Mo:0.90 ?
1.10wt%、Als..( 0.04wt%、P ^ 0.018wt%、S ^ 0.010wt%、以及余量的 Fe 和不可避免的杂质，且其表面以下1/4处粒径为3?5 μ m的Al系夹杂物个数占该截面所有夹杂物的50?65%，其表面以下1/2处粒径为3?5 μ m的Al系夹杂物个数占该截面总Al系夹杂物的90%以上；且钢板中心未再结晶的奥氏体内具有高密度形变孪晶，同时钢板表面具有微合金的碳、氮化物。
[0011]所述的钢板厚度为120?150mm。所述微合金碳、氮化物为Cr的碳、氮化物:
[0012]本发明大厚度容器用钢板的制备方法为:(a)、冶炼工艺:以上述的各成分配置含量，经转炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，大包温度为1600?1680°C时吊包进行VD炉真空处理，真空度不大于0.5乇，真空保持时间20?25分钟时破坏真空，进入浇铸工艺；
[0013](b)、浇铸工艺:真空破坏后在温度为1545?1549°C时，进行浇铸；
[0014](C)、加热:装钢前晾炉30?50分钟，焖钢2.5小时，采用常规低速烧钢，在1000°C以下时升温速度为80?120°C /h，加热温度为1200?1270°C ；
[0015](d)、控轧工艺:采用两阶段控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为950?1150°C，道次压下量为8?25%，；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度为880?920°C，终轧温度为860?870°C，累计压下率50?68% ；
[0016](e)、控冷工艺:经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为650?700°C ;钢板下线后堆垛缓冷48小时；
[0017](f)、热处理工艺:对钢板进行淬火处理，淬火温度为900?920°C，保温时间为2.0min/mm,淬火后装炉,进行回火处理，回火温度为630?660°C ,回火时间为4.5min/mm,
出炉空冷。
[0018]本发明的效果在于:本发明的钢板的化学成分设计采用价格低廉的碳、锰固溶强化，通过调整优化钢板中其它元素的配比，能在低碳当量条件下确保钢板力学性能良好，使钢板具有良好的组织、综合性能和焊接性能，还能减低成本，增强市场竞争力；本发明钢板具体限定了钢板特定的微观结构，通过该微观结构可以优化钢板的耐久性和微量的耐腐蚀性；本发明钢板的生产方法采用两阶段轧制工艺，解决了轧机轧制压力不足而造成的晶粒粗大不均、有优良的综合性能；另外钢板延伸率有相当大的富裕量，可广泛用于石化、煤化等工程，应用前景广阔。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明生产工艺流程图。
【具体实施方式】
[0020]实施例1
[0021](a)、冶炼工艺:按照最终成分含量为 C:0.16wt%、S1:0.22wt%、Mn:0.78wt%、Cr:2.76wt%、Mo:1.10wt%、Als:0.02wt%、P0.010wt%、S0.010wt%、以及余量的 Fe 和不可避免的杂质进行配料，经转炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，大包温度为1620°C时吊包进行VD炉真空处理，真空度不大于0.5乇，真空保持时间22分钟时破坏真空，进入浇铸工艺；
[0022](b)、浇铸工艺:真空破坏后在温度为1545°C时，进行浇铸；
[0023](c)、加热:装钢前晾炉30分钟，焖钢2.5小时，采用常规低速烧钢，在1000°C以下时升温速度为120°C /h，加热温度为1230°C ；
[0024](d)、控轧工艺:采用两阶段控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为1150°C，道次压下量为25%，；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度为920°C，终轧温度为870°C，累计压下率68% ；
[0025](e)、控冷工艺:经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为7000C ;钢板下线后堆垛缓冷48小时；
[0026](f)、热处理工艺:对钢板进行淬火处理，淬火温度为920°C，保温时间为2.0min/mm，淬火后装炉，进行回火处理，回火温度为660°C,回火时间为4.5min/mm,出炉空冷。
[0027]本实施例的钢板的力学性能:屈服强度366MPa，抗拉强度523MPa，板厚1/2处_70°C冲击功平均246J，Z向性能为51%
[0028]实施例2:
[0029](a)、冶炼工艺:按照最终成分含量为:C:0.15wt%、S1:0.20wt%、Mn:0.70wt%、Cr:2.18wt%、Mo:0.90wt%、Als:0.04wt%、P0.018wt%、S0.010wt%、以及余量的 Fe 和不可避免的杂质进行配料，经转炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，大包温度为1600°C时吊包进行VD炉真空处理，真空度不大于0.5乇，真空保持时间25分钟时破坏真空，进入浇铸工艺；
[0030](b)、浇铸工艺:真空破坏后在温度为1545°C时，进行浇铸；
[0031](c)、加热:装钢前晾炉30分钟，焖钢2.5小时，采用常规低速烧钢，在1000°C以下时升温速度为80°C /h，加热温度为1200°C ；
[0032](d)、控轧工艺:采用两阶段控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为950°C，道次压下量为18%，;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度为880°C，终轧温度为860°C，累计压下率68% ；
[0033](e)、控冷工艺:经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为6500C ;钢板下线后堆垛缓冷48小时；
[0034](f)、热处理工艺:对钢板进行淬火处理，淬火温度为900°C，保温时间为2.0min/mm，淬火后装炉，进行回火处理，回火温度为640°C,回火时间为4.5min/mm,出炉空冷。
[0035]本实施例的钢板的力学性能:屈服强度356MPa，抗拉强度525MPa，板厚1/2处_70°C冲击功平均236J，Z向性能为50%。
[0036]实施例3:
[0037]大厚度容器用钢板，包含如下质量百分比的化学成分:C:0.17wt%、Si:0.29wt%、Mn:0.82wt%、Cr:2.66wt%、Mo:0.98wt%、Als:0.02wt%、P0.001wt%、S0.0010wt%、以及余量的Fe和不可避免的杂质，且其表面以下1/4处粒径为3?5 μ m的Al系夹杂物个数占该截面所有夹杂物的58%，其表面以下1/2处粒径为3?5 μ m的Al系夹杂物个数占该截面总Al系夹杂物的96% ;且钢板中心未再结晶的奥氏体内具有高密度形变孪晶，同时钢板表面具有Cr的碳、氮化物。
[0038]本实施例的钢板的力学性能:屈服强度366MPa，抗拉强度536MPa，板厚1/2处_70°C冲击功平均243J，Z向性能为52%。
[0039]实施例4:
[0040]包含如下质量百分比的化学成分:C:0.15wt%、S1:0.5wt%、Mn:1.lwt%、Cr:
2.20wt%、Mo:1.10wt%、Als:0.04wt%、P:0.018wt%、S:0.010wt%、以及余量的 Fe 和不可避免的杂质，且其表面以下1/4处粒径为3?5μπι的Al系夹杂物个数占该截面所有夹杂物的65%，其表面以下1/2处粒径为3?5 μ m的Al系夹杂物个数占该截面总Al系夹杂物的96% ;且钢板中心未再结晶的奥氏体内具有高密度形变孪晶，同时钢板表面具有Cr的碳、氮化物，具体为碳化铬和氮化铬。
[0041 ] 本实施例的钢板的力学性能:屈服强度358MPa，抗拉强度538MPa，板厚1/2处_70°C冲击功平均238J，Z向性能为56%。
[0042]实施例5:
[0043](a)、冶炼工艺:按照最终成分含量为:C:0.0.18wt%、S1:0.5wt%、Mn:1.0wt%、Cr:
2.70wt%、Mo:1.10wt%、Als:0.03wt%、P:0.010wt%、S:0.009wt%、以及余量的 Fe 和不可避免的杂质进行配料，经转炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，大包温度为1680°C时吊包进行VD炉真空处理，真空度为0.3乇，真空保持时间25分钟时破坏真空，进入浇铸工艺；
[0044](b)、浇铸工艺:真空破坏后在温度为1549°C时，进行浇铸；
[0045](c)、加热:装钢前晾炉50分钟，焖钢2.5小时，采用常规低速烧钢，在1000°C以下时升温速度为100°c /h，加热温度为1260°C ；
[0046](d)、控轧工艺:采用两阶段控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为1150°C，道次压下量为16%，；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度为920°C，终轧温度为870°C，累计压下率68% ；
[0047](e)、控冷工艺:经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为7000C ;钢板下线后堆垛缓冷48小时；
[0048](f)、热处理工艺:对钢板进行淬火处理，淬火温度为920°C，保温时间为2.0min/mm，淬火后装炉，进行回火处理，回火温度为630°C,回火时间为4.5min/mm,出炉空冷。
[0049]检测得到其表面以下1/4处粒径为3?5 μ m的Al系夹杂物个数占该截面所有夹杂物的62%，其表面以下1/2处粒径为3?5 μ m的Al系夹杂物个数占该截面总Al系夹杂物的92% ;且钢板中心未再结晶的奥氏体内具有高密度形变孪晶，同时钢板表面具有Cr的碳、氮化物，具体为碳化铬和氮化铬。
[0050]本实施例的钢板的力学性能:屈服强度352MPa，抗拉强度532MPa，板厚1/2处_70°C冲击功平均242J，Z向性能为52%。
【权利要求】
1.一种大厚度容器用钢板，其特征在于:包含如下质量百分比的化学成分:c:0.15?0.18wt%、S1:0.20 ?0.5wt%、Mn:0.70 ?1.lwt%、Cr:2.18 ?2.76wt%、Mo:0.90 ?1.10wt%、Als:彡0.04wt%、P<0.018wt%、S<0.010wt%、以及余量的Fe和不可避免的杂质，且其表面以下1/4处粒径为3?5 μ m的Al系夹杂物个数占该截面所有夹杂物的50?65%，其表面以下1/2处粒径为3?5 μ m的Al系夹杂物个数占该截面总Al系夹杂物的90%以上；且钢板中心未再结晶的奥氏体内具有高密度形变孪晶，同时钢板表面具有微合金的碳、氮化物。
2.根据权利要求1所述的大厚度容器用钢板，其特征在于:所述的钢板厚度为120?150mmo
3.根据权利要求1或2所述的大厚度容器用钢板，其特征在于:所述微合金碳、氮化物为Cr的碳、氮化物。
4.如权利要求1?3任一项所述的大厚度容器钢板的生产方法，其特征在于:包括以下主要工艺: (a)、冶炼工艺:以权利要求1所述的各成分配置含量，经转炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，大包温度为1600?1680°C时吊包进行VD炉真空处理，真空度不大于0.5乇，真空保持时间20?25分钟时破坏真空，进入浇铸工艺； (b)、浇铸工艺:真空破坏后在温度为1545?1549°C时，进行浇铸； (c)、再加热:装钢前晾炉30?50分钟，焖钢2.5小时，采用常规低速烧钢，在1000°C以下时升温速度为80?120°C /h，加热温度为1200?1270°C ； (d)、控轧工艺:采用两阶段控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为950?1150°C，道次压下量为8?25%，；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度为880?920°C，终轧温度为860?870°C，累计压下率50?68% ; (e)、控冷工艺:经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为650?7000C ;钢板下线后堆垛缓冷48小时； (f)、热处理工艺:对钢板进行淬火处理，淬火温度为900?920°C，保温时间为2.0min/mm，淬火后装炉，进行回火处理，回火温度为630?660°C,回火时间为4.5min/mm,出炉空冷。
【文档编号】C22C38/22GK104250707SQ201310260187
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月26日 优先权日:2013年6月26日
【发明者】高忠清 申请人:无锡洛社科技创业有限公司