專利名稱：一種加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼鐵技術領域，具體涉及一種加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板及其生產(chǎn)方法。
背景技術：
近幾年石化工業(yè)的發(fā)展主要圍繞油品二次深加工和裝置大型化展開，以加氫技術的應用為標志。加氫設備用鋼板的使用條件苛刻，鋼板長期處于高溫、高壓及臨氫工況下， 因此鋼板材料除需要滿足基本的常溫力學性能外，還需滿足高溫下強度、抗回火脆化及氫腐蝕的要求。由于近年來我國石化工業(yè)的快速發(fā)展及裝置大型化，導致加氫容器的壁厚也大幅度增加，因此對加氫設備用大厚度鋼板的需求量急劇增加。目前國內(nèi)一般只能生產(chǎn)厚度在IOOmm以下的加氫設備用鋼板，鋼板厚度在向大厚度方向發(fā)展時往往會遇到各方面的性能降低的問題，如果在保持現(xiàn)有的成分配比和生產(chǎn)方法的基礎上直接增加鋼板的厚度，所得到的大厚度鋼板就達不到國家標準GB713-2 008制定的各項性能參數(shù)，因此目前的首要任務是優(yōu)化加氫設備用鋼板的成分配比及改進鋼板的
生產(chǎn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板，同時還在于提供一種加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的生產(chǎn)方法。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術方案是一種加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板，由以下重量百分含量的組分組成:C 0. 12%-0· 15%，Si :0. 02%-0· 07%, Mn :0· 50-0. 60%， P 彡 0. 007%，S 彡 0. 005%, Cr :2· 35-2. 50%, Mo :0· 95-1. 10%, Nb :0· 012%_0· 02%, Cu ( 0. 20%, Ni 彡 0. 20%, Sb 彡 0. 003%, Sn 彡 0. 005%, As 彡 0. 016%, 0 彡 0. 003%, N 彡 0. 008%, H^O. 0002%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述鋼板的厚度為175_198mm。優(yōu)選的，所述鋼板由以下重量百分含量的組分組成C :0. 12%-0. 13%，Si 0. 05%-0. 07%, Mn 0. 50-0. 55%, P^O. 007%, S^O. 005%, Cr 2. 35-2. 40%, Mo 0. 95-1. 00%, Nb 0. 010%-0. 013%, Cu 彡 0. 20%, Ni 彡 0. 15%, Sb 彡 0. 003%, Sn 彡 0. 005%, As 彡 0. 016%, 0^ 0. 003%, N彡0. 008%, H彡0. 0002%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述鋼板的厚度為198mm。一種加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的生產(chǎn)方法，步驟如下
(1)冶煉步驟采用電渣重熔方式冶煉，先用電弧爐冶煉，熔化期采用大渣量流渣操作， 真空脫碳，然后送入LF精煉爐內(nèi)進行精煉，精煉后進入連鑄工序，制備出連鑄坯，之后經(jīng)切割制成自耗電極，采用電渣重熔方式制造電渣錠；步驟(1)通過增加自耗電極尺寸，采用 980mm結(jié)晶器通過電渣重熔及定向凝固技術冶煉出單重達50噸、厚度達920mm的電渣錠，滿足了生產(chǎn)厚鋼板壓縮比和單重的要求；(2)加熱軋制步驟所述電渣錠放入均熱爐內(nèi)加熱軋制，加熱至1200 1260°C，保溫 12小時，采用二階段控軋工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，該階段內(nèi)，奧氏體變形和再結(jié)晶同時進行，第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段(950°C Art)，該階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結(jié)晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，軋后進行堆垛冷卻；
(3)熱處理步驟采用正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝，正火溫度為920 950°C， 然后放入加速冷卻介質(zhì)中進行加速冷卻，之后再經(jīng)過回火，回火溫度為700—750°C，保溫時間為2. 5—3. 5min/mm，制得成品鋼板。步驟(2)中所述電渣錠在均熱爐內(nèi)加熱時的加熱速度為溫度低于700°C時，加熱速度彡IOO0C /h，溫度在700°C 950°C時，加熱速度彡80°C/h，溫度在950°C 1200°C時， 加熱速度< 150°C /h。步驟(2)中所述第一階段的道次壓下率彡10%，累計壓下率彡60%。步驟(2)中所述第二階段的累計壓下率彡50%。步驟(3)中所述加速冷卻介質(zhì)為水。本發(fā)明的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板通過增加鉻鉬鋼中C元素含量，并添加Nb 元素來保證大厚度鋼板的力學性能，采用Cr、Mo、Nb合金元素復合強化，經(jīng)過合理的熱處理工藝，獲得了良好的強韌性匹配，同時又不降低鋼板的焊接性能。本發(fā)明中15%， Si ^ 0. 07%, Si主要以固溶強化形式提高鋼板的強度，但不可含量過高，以免降低鋼板的韌性；Mn含量選擇在0. 50-0. 60%，Mn主要起固溶強化、降低相變溫度和提高鋼板強度的作用， Mn能顯著提高鋼板的淬透性，隨Mn含量的增加，鋼板的塑性和低溫沖擊韌性略有下降，強度顯著提高；Cr含量2. 35-2. 50%, Mo含量0. 95-1. 10%, Cr,Mo均能增加奧氏體過冷能力，提高鋼板的淬透性，促進貝氏體的形成；Ni、Mo含量低，既可滿足鋼板強韌性需求，又節(jié)約合金，降低成本；Nb彡0. 02%, Nb對晶粒細化作用十分明顯；P彡0. 007%, S彡0. 005%,是為了保證鋼板鋼質(zhì)純凈，P含量偏高影響鋼板的沖擊韌性和抗脆化性能。本發(fā)明鋼板中加入的貴金屬含量相對較少，成本較低，具有市場競爭力。本發(fā)明的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的生產(chǎn)方法采用電渣重熔方式冶煉，P、S等雜質(zhì)有害元素含量低，鋼質(zhì)純凈；本發(fā)明鋼板采用二階段控軋工藝即II型控軋工藝，解決了軋機軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均、沖擊韌性減低問題；本發(fā)明鋼板的軋制工藝簡單，易于操作，適合于有淬火機、?；癄t、外機爐、車底爐的普通鋼鐵廠生產(chǎn)。本發(fā)明的生產(chǎn)方法實現(xiàn)了較低的碳當量和合金含量的化學成分設計，同時得到了具有更細小的組織結(jié)構(gòu)和更佳的抗脆化性能的鋼板，生產(chǎn)的鋼板各項力學性能指標均符合技術條件要求，且生產(chǎn)成本顯著降低。經(jīng)檢測本發(fā)明的鋼板經(jīng)模擬焊+焊后熱處理后的力學性能達到下列要求:RpO. 2 > 31 OMPa, Rm 515_690MPa，A 彡 19%，-30°C Akv 彡 55J，J 系數(shù)彡100，P+Sn彡0. 012%，具有良好的抗氫腐蝕和抗脆化性能。本發(fā)明的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的最大厚度可達到198mm，鋼板最大單重達到37. 2噸。本發(fā)明為了保證生產(chǎn)出合格的大厚度、大單重的鉻鉬鋼板，成分上采用增加Nb 元素、增大C、Cr、Mo等合金元素的方式保證性能要求。為了滿足鋼板厚度尺寸要求，采用增加自耗電極尺寸，并使用980mm結(jié)晶器采取電渣重熔的方式冶煉出單重達50噸、厚度達 920mm的電渣錠。隨后采用控制軋制、正火加速冷卻、回火等熱處理工藝保證鋼板的力學性能。本發(fā)明鋼板滿足了國內(nèi)外壓力容器制造行業(yè)對大厚度鋼板的需求，可廣泛用于熱高壓分離器、加氫反應器等石化設備上。本發(fā)明的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的冷彎性能好，材料制作時不開裂，回彈性好，減少了勞動強度，節(jié)約了工時和提高了材料的利用率；鋼板板型良好，不平度達到< 5mm/m，可減少設備制作方的制作鋼板矯平費用約50元/噸。
具體實施例方式實施例1
本實施例的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板由以下重量百分含量的組分組成c 0. 13%、 Si 0.06%、Mn 0. 53%、P 0. 005%、S 0.002 %、Mo 0. 98%、Ni 0. 12%、Cr 2. 37%、Nb 0. 013%、0 0. 003%、N 0. 007%、AsO. 005%、SnO. 002%、SbO. 001%、Cu 0. 05%，余量為 Fe 及不可避免的夾雜。本實施例的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的J系數(shù)為41. 3,P+Sn含量為0. 007%，鋼板的厚度為198mm。本實施例的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的生產(chǎn)方法，具體步驟為
(1)冶煉步驟采用電渣重熔方式冶煉，先用100T超高功率電弧爐冶煉，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脫碳，當鋼液溫度達到1600°c時，出鋼，然后送入LF精煉爐內(nèi)進行精煉 1小時，快速脫氧，根據(jù)脫S情況，微調(diào)Mn、Mo、Nb、Ni、Cr含量，精煉后進入抽真空程序，經(jīng) 30分鐘抽真空后再進入連鑄工序，制備出連鑄還，之后經(jīng)切割制成自耗電極，采用電渣重熔方式冶煉43小時后生產(chǎn)出電渣錠；該步驟通過增加自耗電極尺寸，采用980mm結(jié)晶器通過電渣重熔及定向凝固技術冶煉出單重達50噸、厚度達920mm的電渣錠，滿足了生產(chǎn)厚鋼板壓縮比和單重的要求；
(2)加熱軋制步驟所述電渣錠放入均熱爐內(nèi)加熱軋制，加熱至1200°C，保溫12小時， 在均熱爐內(nèi)加熱時的加熱速度為溫度低于700°C時，加熱速度為100°C/h，溫度在700°C 950°C時，加熱速度為800C /h，溫度在950°C 1200°C時，加熱速度為150°C /h，采用二階段控軋工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，該階段內(nèi)，奧氏體變形和再結(jié)晶同時進行，第一階段的道次壓下率為10%，累計壓下率為60%，第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段(950°C Ari)，第二階段的累計壓下率為50%，該階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結(jié)晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，軋后進行堆垛冷卻；
(3)熱處理步驟采用正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝，正火溫度為920°C，然后放入水中進行加速冷卻，之后再經(jīng)過回火，回火溫度為750°C，保溫時間為2. 5min/mm，之后軋制成198mm厚的鋼板。實施例2
本實施例的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板由以下重量百分含量的組分組成c 0. 12%、 Si 0. 05%、Mn 0. 52%、P 0. 007%、S 0. 003%、Mo 1. 00%、Ni 0. 12%、Cr 2. 35%、Nb 0. 011%、0 0. 002%、N 0. 006%、As 0. 008%、Sn 0. 005%、Sb 0. 001%、Cu 0. 04%,余量為 Fe 及不可避免的夾雜，本實施例的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的J系數(shù)為68. 4，P+Sn含量為0. 012%，鋼板的厚度為195mm。本實施例的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的生產(chǎn)方法，具體步驟為(1)冶煉步驟采用電渣重熔方式冶煉，先用100T超高功率電弧爐冶煉，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脫碳，當鋼液溫度達到1600°c時，出鋼，然后送入LF精煉爐內(nèi)進行精煉 1小時，快速脫氧，根據(jù)脫S情況，微調(diào)Mn、Mo、Nb、Ni、Cr含量，精煉后進入抽真空程序，經(jīng) 30分鐘抽真空后再進入連鑄工序，制備出連鑄還，之后經(jīng)切割制成自耗電極，采用電渣重熔方式冶煉45小時制造出電渣錠；該步驟通過增加自耗電極尺寸，采用980mm結(jié)晶器通過電渣重熔及定向凝固技術冶煉出單重達50噸、厚度達920mm的電渣錠，滿足了生產(chǎn)厚鋼板壓縮比和單重的要求；
(2)加熱軋制步驟所述電渣錠放入均熱爐內(nèi)加熱軋制，加熱至1260°C，保溫12小時， 在均熱爐內(nèi)加熱時的加熱速度為溫度低于700°C時，加熱速度為80°C /h，溫度在700°C 950°C時，加熱速度為65°C /h，溫度在950°C 1200°C時，加熱速度為120°C /h，溫度高于 1200°C時，不控制加熱速度，采用二階段控軋工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，該階段內(nèi)，奧氏體變形和再結(jié)晶同時進行，第一階段的道次壓下率為12%，累計壓下率為65%，第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段(950°C A,3)，第二階段的累計壓下率為58%，該階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結(jié)晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，軋后進行堆垛冷卻；
(3)熱處理步驟采用正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝，正火溫度為950°C，然后放入水中進行加速冷卻，之后再經(jīng)過回火，回火溫度為700°C，保溫時間為3. 5min/mm，之后軋制成195mm厚的鋼板。實施例1和實施例2的鋼板經(jīng)過模擬焊后，再經(jīng)焊后熱處理，熱處理條件為 6900C X32h，之后對鋼板的力學性能進行測試，測試結(jié)果見表1所示。實施例1和實施例2 鋼板經(jīng)正火+回火后做冷彎試驗，D= 3 a, 180°，冷彎試驗結(jié)果均為完好。表1實施例鋼板經(jīng)模擬焊+焊后熱處理后的力學性能
權利要求
1.一種加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板，其特征在于由以下重量百分含量的組分組成:C :0. 12%-0. 15%, Si 0. 02%-0. 07%, Mn :0. 50-0. 60%, P 彡 0. 007%, S 彡 0. 005%, Cr 2. 35-2. 50%, Mo :0. 95-1. 10%, Nb :0. 012%_0· 02%, Cu ( 0. 20%, Ni ( 0. 20%, Sb ( 0. 003%, Sn ( 0. 005%, As ( 0. 016%, 0^ 0. 003%, N 彡 0. 008%, H 彡 0. 0002%,余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權利要求1所述的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板，其特征在于所述鋼板的厚度為 175-198mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板，其特征在于所述鋼板由以下重量百分含量的組分組成C 0. 12%-0. 13%, Si 0. 05%-0. 07%, Mn :0. 50-0. 55%, P 彡 0. 007%, S^O. 005%, Cr :2. 35-2. 40%,Mo :0. 95-1. 00%, Nb :0. 010%_0· 013%，Cu 彡 0. 20%, Ni 彡 0. 15%, Sb 彡 0. 003%, Sn 彡 0. 005%, As 彡 0. 016%, 0 彡 0. 003%, N 彡 0. 008%, H^O. 0002%，余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權利要求3所述的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板，其特征在于所述鋼板的厚度為 198mm0
5.一種權利要求1或3所述的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于 步驟如下(1)冶煉步驟采用電渣重熔方式冶煉，先用電弧爐冶煉，熔化期采用大渣量流渣操作， 真空脫碳，然后送入LF精煉爐內(nèi)進行精煉，精煉后進入連鑄工序，制備出連鑄坯，之后經(jīng)切割制成自耗電極，采用電渣重熔方式制造電渣錠；(2)加熱軋制步驟所述電渣錠放入均熱爐內(nèi)加熱軋制，加熱至1200 1260°C，保溫12 小時，采用二階段控軋工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，軋后進行堆垛冷卻；(3)熱處理步驟采用正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝，正火溫度為920 950°C， 然后放入加速冷卻介質(zhì)中進行加速冷卻，之后再經(jīng)過回火，回火溫度為700—750°C，保溫時間為2. 5—3. 5min/mm，制得成品鋼板。
6.根據(jù)權利要求5所述的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟 (2)中所述電渣錠在均熱爐內(nèi)加熱時的加熱速度為溫度低于700°C時，加熱速度< 100°C/ h，溫度在700°C 950°C時，加熱速度彡80 0C /h，溫度在950°C 1200°C時，加熱速度彡 150 0C /h。
7.根據(jù)權利要求5所述的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟 (2)中所述第一階段的道次壓下率彡10%，累計壓下率彡60%。
8.根據(jù)權利要求5所述的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(2)中所述第二階段的累計壓下率彡50%。
9.根據(jù)權利要求5所述的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(3)中所述加速冷卻介質(zhì)為水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板，同時還公開了一種該鋼板的生產(chǎn)方法。本發(fā)明鋼板由以下重量百分含量的組分組成C0.12%-0.15%，Si0.02%-0.07%，Mn0.50-0.60%，P≤0.007%，S≤0.005%，Cr2.35-2.50%，Mo0.95-1.10%，Nb0.012%-0.02%，Cu≤0.20%，Ni≤0.20%，Sb≤0.003%，Sn≤0.005%，As≤0.016%，O≤0.003%，N≤0.008%，H≤0.0002%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明鋼板采用電渣重熔冶煉工藝，首先熔煉出單重最大達50噸的電渣錠，再通過加熱軋制工藝和正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝生產(chǎn)制備，生產(chǎn)的加氫設備用大厚度鉻鉬鋼板的最大厚度可達到198mm，單塊成品鋼板最大單重達37.2噸。
文檔編號C22C38/48GK102181806SQ201110095308
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權日2011年4月15日
發(fā)明者吳艷陽, 牛紅星, 袁錦程, 謝良法, 趙文忠, 車金鋒, 龍杰 申請人:河北鋼鐵集團有限公司, 舞陽鋼鐵有限責任公司