專利名稱：一種大厚度臨氫鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大厚度高性能臨氫鋼板，同時，還涉及一種該大厚度高性能臨氫鋼板的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
近幾年石化工業(yè)的發(fā)展主要圍繞油品二次深加工、裝置大型化，以加氫技術(shù)的應(yīng)用為標(biāo)幟。加氫用鋼板使用條件苛刻，材料長期處于高溫、高壓及臨氫工況下，材料除滿足基本的常溫力學(xué)性能外，還需滿足高溫下強(qiáng)度、抗回火脆化及氫腐蝕的要求，即由于此類鋼板使用條件苛刻，對材料的要求很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好的強(qiáng)韌性匹配的大厚度臨氫鋼板。同時，本發(fā)明的目的還在于提供了一種大厚度臨氫鋼板的生產(chǎn)方法，以實(shí)現(xiàn)高溫下強(qiáng)度、抗回火脆化及氫腐蝕的要求。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案在于采用了一種大厚度高性能臨氫鋼板，由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成C彡0. 17%, Si 0. 44 0. 86%, Mn 0. 35 0. 73%, P(0. 010%, S 彡 0. 009%, Ni ( 0. 30%, Cr 0. 94 I. 56%, Cu ( 0. 20%, Mo 0. 40 0. 70%,Sb ^ 0. 003%, Sn ^ 0. 010%, As ^ 0. 012%, H 彡 0.0002%，TAl 0. 020 0. 045%，其 余為 Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述的各化學(xué)成分為C0. 04 0. 17%, Si 0. 50 0. 80%, Mn 0. 40 0. 65%,P 彡 0. 007%, S 彡 0. 007%, Ni ( 0. 30%, TAl 0. 023 0. 042%, Cr I. 00 I. 50%, Cu(0. 20%, Mo 0. 45 0. 65%, Sb ( 0. 003%, Sn ( 0. 010%, As ( 0. 012%, H 彡 0. 0002%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述的鋼板厚度為162mm。同時，本發(fā)明的技術(shù)方案還在于采用了一種大厚度臨氫鋼板的生產(chǎn)方法，具體包括以下步驟
(1)冶煉工藝將含有上述各重量百分含量化學(xué)成份的鋼水先經(jīng)電爐冶煉，在P彡0. 005%,大包溫度彡1610°C時出鋼，LF爐精煉，白渣保持時間彡25分鐘，總精煉時間45分鐘以上；S ( 0. 005%扒渣，VD爐真空處理，真空前加入SiCa塊100 150kg，真空度不大于66Pa，真空保持時間> 20分鐘時破壞真空，解決了鋼水單靠Al線脫氧、鋼中非金屬夾雜物含量較高的現(xiàn)象，保證了鋼質(zhì)的純凈度；
(2)澆鑄工藝鋼板采用模鑄生產(chǎn)，過熱度不超過40°C，采用41T錠模進(jìn)行澆鑄，保證大厚度、大單重鋼板有足夠的壓下量和成材原料；
(3)加熱工藝為了避免鋼錠表面出現(xiàn)炸裂，鋼錠實(shí)現(xiàn)溫送、溫清、溫裝，裝鋼前晾爐30分鐘以上，燜鋼I小時，為保證合金元素充分固溶、r晶粒細(xì)小，采用低速燒鋼，1000°C以下升溫速度彡1200C /h，最高加熱溫度1280°C ；
(4)軋制エ藝鋼板開還成材，開還厚度600mm;鋼板軋制采用II型控軋エ藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，在950 1150°C之間，此階段大多數(shù)道次壓下量為8 25%，使奧氏體發(fā)生完全再結(jié)晶，以細(xì)化奧氏體晶粒；第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，開軋溫度^ 920°C，終軋溫度< 880°C，在這ー階段內(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(dǎo)析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細(xì)化了鐵素體晶粒， 此階段壓下率應(yīng)盡量大，累計壓下率> 50% ；
(5)軋后冷卻エ藝經(jīng)軋制后的鋼板在下線后堆垛緩冷72小時；
(6)淬火エ藝對鋼板進(jìn)行淬火處理，淬火溫度為920—940°C，保溫時間為2min/mm，鋼板出爐淬火至< 300°C ；
(7)回火エ藝對淬火后的鋼板進(jìn)行回火，回火溫度680—700°C、保溫時間為2min/mm。本發(fā)明的鋼板的化學(xué)成分設(shè)計采用高碳當(dāng)量，回火貝氏體鋼，是通過高碳當(dāng)量成分的設(shè)計及控軋+調(diào)質(zhì)生產(chǎn)エ藝，生產(chǎn)出符合大厚度高性能臨氫要求的162mm厚SA387GrllCL2鋼板，將其應(yīng)用于高溫、高壓及臨氫エ況下，具有高強(qiáng)度、良好的焊接性能等特點(diǎn)，滿足壓力容器關(guān)鍵受カ處的要求，其生產(chǎn)制造エ序簡單、可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。應(yīng)用的強(qiáng)化機(jī)理為組織強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化。C主要與其他元素形成碳化物，起組織強(qiáng)化和析出強(qiáng)化的作用，使鋼板強(qiáng)度増加；Mn主要起固溶強(qiáng)化和降低相變溫度，提高鋼板強(qiáng)度的作用；Ni <0.30%，主要作用是增大奧氏體的過冷度，從而細(xì)化組織，取得強(qiáng)化效果；另外還能增加鋼的耐大氣腐蝕能力，提高低溫沖擊韌性和降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度；CrO. 94 I. 56%，能提高淬透性和固溶強(qiáng)化，能夠提高鋼在熱處理狀態(tài)下的強(qiáng)度和硬度；Cu^ O. 20%,可以明顯提聞鋼板的耐腐蝕性，同時提聞強(qiáng)度；Mo O. 40 O. 70%,可以顯者提聞鋼的淬透性，同時能夠提高回火穩(wěn)定性；雜質(zhì)元素P、S等含量下限不做限制，在エ藝設(shè)備能カ下盡可能降低，以達(dá)到鋼質(zhì)純凈、力學(xué)性能均勻的目的。本發(fā)明的交貨狀態(tài)為調(diào)質(zhì)，采用調(diào)質(zhì)エ藝生產(chǎn)的162mm厚臨氫SA387GrllCL2鋼板經(jīng)過充分晶粒細(xì)化，在較大的冷卻速度下得到了 B組織，經(jīng)過合適的回火エ藝后，其性能指標(biāo)明顯好于正火+回火鋼。由于采用開坯+11型控軋エ藝，解決了軋機(jī)軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均、沖擊韌性減低現(xiàn)象，且增大了可生產(chǎn)鋼板的厚度規(guī)格，適合其它鋼廠低軋制壓力軋機(jī)生產(chǎn)此類鋼種。采用本發(fā)明的鋼板達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，目前國際上還沒有162_厚大厚度高性能臨氫SA387GrllCL2鋼板的生產(chǎn)及應(yīng)用。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)強(qiáng)韌性匹配良好，屈服強(qiáng)度Re彡310Mpa ;板厚1/2位置_18°C橫向夏比沖擊功不小于54J ；(2)本發(fā)明的鋼質(zhì)更純凈，P彡O. 08%, S彡O. 004% ；
(3)抗層狀撕裂性能良好，全厚度方向Z ^ 35% ; (4)焊接性能好；(5)鋼板厚度達(dá)到162mm。試驗(yàn)結(jié)果表明采用本發(fā)明的方法所生產(chǎn)的鋼板具有純凈度較高、成分均勻、內(nèi)部致密的特點(diǎn)，鋼的冶金水平較高，力學(xué)性能完全滿足美國ASME的標(biāo)準(zhǔn)要求。成份碳當(dāng)量設(shè)計，具有良好的強(qiáng)韌性匹配。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
本發(fā)明的臨氫SA387GrllCL2鋼的實(shí)際成分(按重量百分比)為=C O. 16%、Si O. 58%、Mn 0. 58%, P 0.003%、S 0.003 %、Al 0. 024%、Ni 0. 11%, Cr I. 41%、Mo 0. 57%、Cu 0. 06%,Sb 0. 003%, Sn 0. 010%, As 0. 012%, H 0. 0002%, Ceq 為 0. 67%,軋成 162mm 鋼板。其力學(xué)性能屈服強(qiáng)度452MPa，抗拉強(qiáng)度595MPa，屈強(qiáng)比=0. 76，A=28%, -18°C沖擊功AKV (縱向)157、150、176J，Z 向37 42%。本發(fā)明的生產(chǎn)方法如下(1)冶煉工藝將含上述組份的鋼水先經(jīng)電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，并喂Al線720米，大包溫度彡1610°C時吊包VD爐真空處理，真空前加入SiCa塊120kg，真空度不大于66Pa，真空保持時間> 20分鐘時破壞真空，解決了鋼水單靠Al線脫氧、鋼中非金屬夾雜物含量較高的現(xiàn)象，保證了鋼質(zhì)的純凈度；
(2)澆鑄工藝鋼板采用模鑄生產(chǎn)，過熱度不超過40°C，采用41T錠模進(jìn)行澆鑄，保證大厚度、大單重鋼板有足夠的壓下量和成材原料；
(3)加熱工藝為了避免低合金高強(qiáng)度鋼錠表面出現(xiàn)炸裂，鋼錠實(shí)現(xiàn)溫送、溫清、溫裝，裝鋼前晾爐30分鐘以上，燜鋼I小時，為保證合金元素充分固溶、r晶粒細(xì)小，采用低速燒鋼，1000°C以下升溫速度彡1200C /h，最高加熱溫度1250°C ；
(4)軋制工藝鋼板開還成材，開還厚度600mm。鋼板軋制采用II型控軋工藝,第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，在950 1150°C之間，此階段大多數(shù)道次壓下量為8 25%，使奧氏體發(fā)生完全再結(jié)晶，以細(xì)化奧氏體晶粒；第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，開軋溫度(920°C，終軋溫度< 880°C，在這一階段內(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(dǎo)析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細(xì)化了鐵素體晶粒，此階段壓下率應(yīng)盡量大，累計壓下率> 50% ；
(5)軋后冷卻工藝經(jīng)軋制后的鋼板在下線后堆垛緩冷72小時；
(6)淬火工藝對鋼板進(jìn)行淬火處理，淬火溫度為930±10°C，保溫時間為2min/mm，鋼板出爐淬火至< 300°C ；
(7)回火工藝對淬火后的鋼板進(jìn)行回火，回火溫度690±10°C、保溫時間為2min/mm。實(shí)驗(yàn)證明本發(fā)明的鋼板具有較高的低溫韌性值、良好的焊接性能和抗層狀撕裂性能，本發(fā)明采用調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)，與控軋工藝相比，整張鋼板力學(xué)性能均勻，質(zhì)量穩(wěn)定，適合大批量生產(chǎn)。實(shí)施例2
本發(fā)明的臨氫SA387GrllCL2鋼的實(shí)際成分(按重量百分比)為C 0. 08%、Si 0. 7%、Mn 0. 6%、P 0. 005%、S 0. 005 %、Al 0. 035%、Ni 0. 3%、Cr I. 2%、Mo 0. 5%、Cu 0. 14%、Sb
0.002%, Sn 0. 009%, As 0. 01%, H 0. 0002%,軋成 162mm 鋼板。其力學(xué)性能:屈服強(qiáng)度452MPa，抗拉強(qiáng)度:560 MPa，屈強(qiáng)比=0. 81 ,A= 25 %，_18°C沖擊功 AKV (縱向)189、203、164J, Z 向47%。本發(fā)明的生產(chǎn)方法如下(1)冶煉工藝將含上述組份的鋼水先經(jīng)電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，并喂Al線720米，大包溫度彡1610°C時吊包VD爐真空處理，真空前加入SiCa塊120kg，真空度不大于66Pa，真空保持時間> 20分鐘時破壞真空，解決了鋼水單靠Al線脫氧、鋼中非金屬夾雜物含量較高的現(xiàn)象，保證了鋼質(zhì)的純凈度；
(2)澆鑄工藝鋼板采用模鑄生產(chǎn)，過熱度不超過40°C，采用41T錠模進(jìn)行澆鑄，保證大厚度、大單重鋼板有足夠的壓下量和成材原料；
(3)加熱工藝為了避免低合金高強(qiáng)度鋼錠表面出現(xiàn)炸裂，鋼錠實(shí)現(xiàn)溫送、溫清、溫裝，裝鋼前晾爐30分鐘以上，燜鋼I小吋，為保證合金元素充分固溶、r晶粒細(xì)小，采用低速燒鋼，1000°C以下升溫速度彡1200C /h，最高加熱溫度1250°C ；
(4)軋制エ藝鋼板開還成材，開還厚度600mm。鋼板軋制采用II型控軋エ藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，在950 1150°C之間，此階段大多數(shù)道次壓下量為8 25%，使奧氏體發(fā)生完全再結(jié)晶，以細(xì)化奧氏體晶粒；第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，開軋溫度^ 920°C，終軋溫度< 880°C，在這ー階段內(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(dǎo)析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細(xì)化了鐵素體晶粒，此階段壓下率應(yīng)盡量大，累計壓下率> 50% ；
(5)軋后冷卻エ藝經(jīng)軋制后的鋼板在下線后堆垛緩冷72小時；
(6)淬火エ藝對鋼板進(jìn)行淬火處理，淬火溫度為930±10°C，保溫時間為2min/mm，鋼板出爐淬火至< 300°C ； (7)回火エ藝對淬火后的鋼板進(jìn)行回火，回火溫度690±10°C、保溫時間為2min/mm。最后所應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種大厚度臨氫鋼板，其特征在于由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成C≤O. 17%, Si 0. 44 0. 86%，Mn 0.35 0.73%，P ≤0. 010%, S ^ 0. 009%, Ni ≤ 0. 30%, Cr0.94 I. 56%，Cu≤ 0. 20%, Mo 0. 40 0. 70%，Sb≤ 0. 003%, Sn ^ 0. 010%, As ≤ 0. 012%,H≤0. 0002%, TAl 0. 020 0. 045%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大厚度臨氫鋼板，其特征在于由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成C 0. 04 0. 17%, Si 0. 50 0. 80%, Mn 0. 40 0. 65%，P≤ 0. 007%, S ≤ 0. 007%,Ni ≤0. 30%, TAl 0. 023 0. 042%, Cr I. 00 I. 50%, Cu ≤0. 20%, Mo 0. 45 0. 65%, Sb(0. 003%, Sn ≤0. 010%, As ≤ 0. 012%, H ≤ 0. 0002%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
3.—種如權(quán)利要求I或2中所述的大厚度臨氫鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟 (1)冶煉工藝鋼水先經(jīng)電爐冶煉，在P≤0. 005%，溫度在1610°C -1640°C時出鋼，LF爐精煉，白渣保持時間≥25分鐘，總精煉時間45分鐘以上；S ≤ 0. 005%扒渣，VD爐真空處理，真空度≤ 66Pa，真空保持時間≥20分鐘時破壞真空； (2)澆鑄工藝鋼板采用模鑄生產(chǎn)，采用41T鋼錠模進(jìn)行澆鑄，鋼錠脫帽后帶模入坑緩冷，緩冷24小時后溫送到軋鋼進(jìn)行溫清，溫清溫度150°C -250°C ； (3)加熱工藝裝鋼前晾爐30分鐘以上，燜鋼I小時；采用低速燒鋼，1000°C以下升溫速度≤1200C /h，最高加熱溫度1280°C ； (4)軋制工藝鋼板開還成材，開還厚度600mm;鋼板軋制采用II型控軋工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，在950 1150°C之間，此階段大多數(shù)道次壓下量為8 25%，使奧氏體發(fā)生完全再結(jié)晶，以細(xì)化奧氏體晶粒；第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，開軋溫度8900C _920°C，終軋溫度 8500C -880°C ； (5)軋后冷卻工藝經(jīng)軋制后的鋼板在下線后堆垛緩冷72-75小時； (6)淬火工藝對鋼板進(jìn)行淬火處理，淬火溫度為920—940°C，保溫時間為2min/mm，鋼板出爐淬火至200°C -300°C ； (7)回火工藝對淬火后的鋼板進(jìn)行回火，回火溫度680—700°C、保溫時間為2min/mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大厚度臨氫鋼板及其生產(chǎn)方法，鋼板由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成C≤0.17%，Si0.44～0.86%，Mn0.35～0.73%，P≤0.010%，S≤0.009%，Ni≤0.30%，Cr0.94～1.56%，Cu≤0.20%，Mo0.40～0.70%，Sb≤0.003%，Sn≤0.010%，As≤0.012%，H≤0.0002%，TAl0.020～0.045%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)強(qiáng)韌性匹配良好，屈服強(qiáng)度Re≥310Mpa；板厚1/2位置-18℃橫向夏比沖擊功不小于54J；(2)本發(fā)明的鋼質(zhì)更純凈，P≤0.08%，S≤0.004%；(3)抗層狀撕裂性能良好，全厚度方向Z≥35%；(4)焊接性能好；(5)鋼板厚度達(dá)到162mm。試驗(yàn)結(jié)果表明采用本發(fā)明的方法所生產(chǎn)的鋼板具有純凈度較高、成分均勻、內(nèi)部致密的特點(diǎn)，鋼的冶金水平較高，力學(xué)性能完全滿足美國ASME的標(biāo)準(zhǔn)要求。成份碳當(dāng)量設(shè)計，具有良好的強(qiáng)韌性匹配。
文檔編號C22C38/60GK102732810SQ20121018242
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者劉生, 吳艷陽, 張萌, 牛紅星, 袁錦程, 趙文忠 申請人:河北鋼鐵集團(tuán)有限公司, 舞陽鋼鐵有限責(zé)任公司