一种核电用P265GH钢板及其制造方法与流程

本发明属于冶金
技术领域：
，具体涉及一种核电用p265gh钢板及其制造方法。
背景技术：
：核电能源是目前重要的清洁能源之一，但核电设备的安全运转与否则是最受关注的焦点；而蒸发器是整个核电设备的核心之一；制造蒸发器的原材料钢板的性能可靠性及整体性能富余量，关乎整个蒸发器安全、稳定运行。p265gh是一种成熟的碳素钢板材料，常规性能稳定可靠，可焊性良好，适合作为核电蒸发器设备的选材，其厚度一般在5-50mm。但核电蒸发器设备是一个复杂的体系，在制造过程中不可避免的有焊接返修、设备整体消应力热处理等情况。因此，除了要求钢板母材性能合格，还需要保证设备在制造的过程中钢板材料性能有足够的稳定性与富余量。针对核电用p265gh钢板材料，有很多学者进行了比较研究。有学者比较了不同规范的焊后热处理对钢板性能的影响，(古敏：经不同规范焊后热处理的核电用碳钢的力学性能比较，《压力容器》，2015，(32)6：35-39)，针对钢板厚度规格85-100mm，最长消应力时间为10h，该作者认为消应力后热处理的保温时间与保温温度一定的条件下，冷却速率对钢板的性能有较大的影响。有学者提出了“一种核电站压力容器用钢板及其制造方法”(申请公布号：cn103911559a)，该钢种与p265gh相似，为c-mn碳素钢板，未添加任何合金；该学者证明了该钢板交货态条件下具有一定的可靠性，却未提及消应力后钢板的性能情况。以上文献资料针对核电用钢板进行了大量的研究与实践，并取得了良好的成果。但值得注意的时，这些研究中，对薄规格且进行长时间消应力的钢板及制造方法，还未见提及；而核电设备中，薄规格的钢板与设备进行复杂的整体消应力或者反复返修时，为了确保核电的整体安全，长时间消应力热处理后钢板的性能又显得格外重要。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种核电用p265gh钢板及其制造方法，确保长时间消应力热处理后钢板的性能，保证核电的整体安全。本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种核电用p265gh钢板，所述钢板包括以下质量百分比的化学成分：c：0.10-0.20％；si：0.15-0.30％；mn：0.70-0.90％；p：≤0.015％；s：≤0.005％；al：≥0.020％；ni：0.10-0.30％；h≤1ppm；as+sb+bi+sn+pb≤0.10％；cev≤0.40，余量为fe和不可避免的杂质。该钢板化学成分设计原理如下：碳：碳是钢中主要的强化元素，在本专利中，当碳含量低于0.10％时，钢板的强度较低，因为钢板无法获得足够的珠光体组织。而钢中碳含量大于0.20％时，钢板的塑形会变差，同时恶化钢板的可焊性。因此，本发明碳含量的范围控制住0.10-0.20％。硅：硅是钢中主要的脱氧元素之一，具有一定的固溶强化效果，但过高的硅含量会恶化钢板表面可涂覆性，基于此，本发明硅含量的范围控制住0.15-0.30％。锰：锰是钢中主要的强化元素，当mn含量过高时则会增加其碳当量从而损坏焊接性能；且mn与s等易偏析元素结合，易在板坯中心产生偏析形成片层状mns夹杂，导致钢板冲击韧性不稳定。因此，本发明mn含量控制为0.70～0.90％。镍：镍能有效降低钢板的韧脆转变温度，镍在钢中不与碳形成碳化物，因此，本发明将其含量控制在0.10～0.30％。铝：主要是起脱氧作用、细化晶粒。al与钢水中[o]、[n]接合形成的(al2o3)、(aln)进入熔渣，实现脱氧、氮的目的；极少量残余在钢中的al2o3颗粒在钢中作为第二相粒子可以细化晶粒。因此，本发明控制其含量(alt)在0.020以上。h：是钢中危害最大的元素之一，两个h原子在钢中形成h2分子，h2分子聚集在一起产生较大的压力，在钢板内部薄弱环节形成微裂纹，宏观表现为白点，导致钢板脆化。因此，本发明控制其含量不高于1ppm。s、p等有害元素：为钢中的有害杂质元素，易形成偏析、夹杂等缺陷，因此，在钢中越低越好。冶炼工艺采用转炉-lf炉外精炼-rh真空处理-cc连铸成坯-坯料堆缓冷。轧制工艺采用控轧工艺生产；热处理采用连续炉正火热处理。按所述化学组成配制冶炼原料，依次经kr铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh精炼和连铸，生产出高纯净度钢水并使用优化的连铸工艺(低的浇铸过热度、低的拉坯速度、合理的轻压下参数)生产出具有低的中心偏析和疏松且厚度150mm的连铸板坯。连铸完成后将连铸坯加罩缓冷进行扩h处理从而进一步提高连铸坯的心部质量以确保钢板的性能均匀稳定。缓冷完成后对连铸坯表面进行带温清理。将上述连铸坯加热至1180～1280℃，保温1-2小时，使钢中的合金元素充分固溶以保证最终产品的成份及性能的均匀，连铸坯出炉后使用高压水除鳞，然后进行两阶段轧制，第一阶段轧制为粗轧，最后三道次单道次压下率≥30％，累计60％以上，以保证连铸坯的心部缺陷充分弥合从而使得钢板的性能得到保证；第二阶段轧制为精轧，开轧温度850-950℃，对于8mm以下规格，采用卷曲炉加热中间坯料，保证轧制过程中钢板温度不低于850℃。轧制完成之后冷床空冷，然后下线。对轧制完成的钢板进行正火处理，热处理在连续炉中进行，正火加热温度为860～930℃，在炉时间2.5-6min/mm，出炉后空冷。该钢板热处理工艺较普通钢板正火在炉时间明显延长，目的是保证微合金元素充分固溶，提高钢板性能稳定性。本发明针对核电建设蒸发器的迫切需要，使用合理的化学成分设计；结合连铸工艺生产具有低的中心偏析和疏松的连铸板坯；配合大压下轧制工艺；优化热处理工艺，制造出5-50mm厚度规格且保证力学性能及工艺性能的p265gh钢板。钢板正火交货，钢板试样横向与纵向抗拉强度rm：410-530mpa，屈服强度rel≥265mpa，延伸率a≥22％；且-20℃温度下，横向冲击试样的冲击吸收能量kv2≥27j；保证钢板(615±5)℃x24h消应力后力学性能满足交货态钢板力学性能要求，试样300℃以上升降温速率≤55℃/h，保温时间24h。与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明规定了5-50mm厚度规格p265gh钢板的横向与纵向力学性能及工艺性能等，满足了核电领域对高要求钢板的需要。(2)本发明规定了5-50mm厚度规格p265gh钢板24h长时间消应力后的力学性能，有利于保证钢板长时间的稳定服役。(3)本发明采用连铸坯生产，并对连铸坯采用加罩缓冷的方式进行扩h，解决了薄规格钢板的扩h难题。(4)本发明采用长时间正火热处理，微合金元素充分固溶，提高钢板性能稳定性。附图说明图1为本发明实例14mm厚度规格钢板1/4t交货态的显微组织照片。图2为本发明实例14mm厚度规格钢板1/4t消应力态的显微组织照片。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。实施例1实施例1涉及的钢板厚度为6mm。6mm厚度规格钢板的生产工艺如下：按上述钢板的化学组成配置冶炼原料依次进行kr铁水预处理-转炉冶炼-lf精炼-rh精炼-150mm连铸-连铸坯加罩缓冷–连铸坯清理-连铸坯加热-保温处理-高压水除鳞-控轧-矫直–热处理。对出连铸机高温板坯进行加罩堆缓冷，进罩温度不低于800℃，缓冷时间不低于72h，出罩温度不高于400℃，该缓冷步骤的目的是降低钢中h含量。进一步的讲，板坯轧制成钢板的加热、控轧、冷却阶段的具体工艺为：坯加热至1180～1280℃，保温1-2小时，出炉后经高压水除鳞，然后进行两阶段轧制。第一阶段轧制(即粗轧)开轧温度为1070℃，轧制5个道次，中间坯厚度20mm；第二阶段轧制为精轧，开轧温度920-950℃，最终板厚6mm。矫直，下线，下线温度高于300℃；采用上铺下盖的方式堆缓冷，以利于进一步扩h。完全冷却的钢板进入连续炉进行正火热处理，加热温度900℃，在炉时间30min，在静止空气中冷却。经由上述制造工艺形成的成品钢板具有综合性能优异，详情见表1、表2和表3所示。实施例2实施例2涉及的钢板厚度为14mm。14mm厚度规格钢板的生产工艺如下：钢板板坯炼钢与板坯堆缓冷与实施例1一致。进一步的讲，板坯轧制成钢板的加热、控轧、冷却阶段的具体工艺为：坯加热至1180～1280℃，保温1-2小时，出炉后经高压水除鳞，然后进行两阶段轧制。第一阶段轧制(即粗轧)开轧温度为1030℃，轧制7个道次，中间坯厚度42mm；第二阶段轧制为精轧，开轧温度900-930℃，开轧板厚42mm，最终成品板厚14mm。矫直，下线，下线温度高于300℃；采用上铺下盖的方式堆缓冷，以利于进一步扩h。完全冷却的钢板进入连续炉进行正火热处理，加热温度900℃，在炉时间42min，在静止空气中冷却。经由上述制造工艺形成的成品钢板具有综合性能优异，详情见表1、表2和表3所示。实施例3实施例3涉及的钢板厚度为45mm。45mm厚度规格钢板的生产工艺如下：钢板板坯炼钢与板坯堆缓冷与实施例1一致。进一步的讲，板坯轧制成钢板的加热、控轧、冷却阶段的具体工艺为：坯加热至1180～1280℃，保温1-2小时，出炉后经高压水除鳞，然后进行两阶段轧制。第一阶段轧制(即粗轧)开轧温度为1030℃，轧制7个道次，中间坯厚度36mm；第二阶段轧制为精轧，开轧温度870-900℃，开轧板厚72mm，最终成品板厚45mm。矫直，下线，下线温度高于300℃；采用上铺下盖的方式堆缓冷，以利于进一步扩h。完全冷却后的钢板进入连续炉进行正火热处理，加热温度870℃，在炉时间135min，在静止空气中冷却。经由上述制造工艺形成的成品钢板具有综合性能优异，详情见表1、表2和表3所示。表1实施例成品化学成分(wt％)csimnpsnialhnbceq实例10.140.2290.860.0090.00130.1340.03660.000080.0160.3092实例20.160.2420.880.0100.00130.1380.02960.000080.0180.3259实例30.160.2480.880.0130.00190.1390.03220.000080.0150.3305表2实施例生产的钢板的力学性能(交货态)注1：试样规格5mm*10mm*55mm表3实施例生产的钢板的力学性能(试样消应力态注2)注1：试样规格5mm*10mm*55mm注2：试样进行消应力处理，试样300℃装炉，升温速率≤55℃/h，615℃保温时间24h；300℃以上降温速率≤55℃/h。除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。当前第1页12