本發(fā)明屬于鐵基合金領(lǐng)域，具體涉及一種容器用中厚sa204grb鋼板及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、sa204grb是一種含鉬壓力容器耐熱鋼，由于sa204grb為傳統(tǒng)的碳-錳鋼中添加鉬元素，該鋼因具有良好的耐高溫性能及持久塑性性能；常被使用于火電、光熱發(fā)電、鍋爐容器及煤化工項(xiàng)目中，其主體設(shè)備為在高溫、高壓環(huán)境中使用的脫硫槽、分體式除氧器、換熱器等。

2、近年來(lái)隨著設(shè)備服役環(huán)境的多變性，傳統(tǒng)的鋼板僅滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，已無(wú)法滿足特殊環(huán)境中的使用要求；傳統(tǒng)鋼板僅滿足asme?sa204/sa204m-2021的相應(yīng)要求，沖擊溫度為室溫，高溫拉伸溫度一般為400℃以下；但隨著應(yīng)用項(xiàng)目的需要，對(duì)鋼板的沖擊溫度降到0℃，高溫服役溫度提高到500℃，如此進(jìn)一步保證材料的可靠使用，鋼板制造廠對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化及改進(jìn)。

3、通過(guò)控制煉鋼、鑄坯過(guò)程、改進(jìn)控制軋制工藝及熱處理工藝，開(kāi)發(fā)具有優(yōu)良綜合性能的鋼板，滿足強(qiáng)度和韌性的良好匹配，保證鋼板在低溫環(huán)境中進(jìn)行高溫工作的需求。

4、專利公開(kāi)號(hào)cn103422023a的專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種添加較多的鉻合金、鉬合金、采用淬火+回火工藝耐熱容器鋼板生產(chǎn)方法，生產(chǎn)工序復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)；專利公開(kāi)號(hào)cn103320696a的專利文獻(xiàn)披露的耐高溫容器鋼，添加了較多的鉻合金、釩合金、增加回火工藝；合金成本更高，生產(chǎn)流程及生產(chǎn)周期更長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明公開(kāi)了一種容器用耐熱sa204grb鋼板及其制造方法，解決連鑄坯工藝生產(chǎn)的耐熱鋼在-20℃及以上服役溫度中沖擊韌性不穩(wěn)定的問(wèn)題。本發(fā)明鋼板具有較好的強(qiáng)韌比，優(yōu)良的低溫沖擊韌性，良好的高溫強(qiáng)度，優(yōu)異的焊接性能，滿足換熱器用材的要求，可應(yīng)用于脫硫槽、分體式除氧器、換熱器等主體設(shè)備的制造。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種容器用耐熱sa204grb鋼板及其制造方法，該鋼板的化學(xué)成分組成及其質(zhì)量百分含量為：c:0.16～0.20％，mn:0.80～0.95％，si：0.15～0.35％，p≤0.010％，s≤0.010％，mo：0.45～0.55％，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)元素。

3、本發(fā)明提供了一種容器用耐熱sa204grb鋼板及其制造方法，所述鋼板厚度6～50mm，抗拉強(qiáng)度500～610mpa，屈服強(qiáng)度290～500mpa，斷后伸長(zhǎng)率≥23％，心部-20℃夏比(v型)沖擊吸收能量平均值≥100j，500℃高溫屈服強(qiáng)度rp0.2≥265mpa。

4、鋼中化學(xué)元素含量決定了材料性能優(yōu)劣及服役環(huán)境，本發(fā)明中對(duì)化學(xué)元素含量要求如下：

5、碳(c)：是鋼中固溶強(qiáng)化作用最明顯的元素，在晶格中強(qiáng)化鋼的結(jié)構(gòu)，使材料料具有良好的塑性和韌性；碳含量增加，鋼中晶界處出現(xiàn)碳人物相也隨之增加，使晶界強(qiáng)度增高，但塑性和韌性隨之降低。為保證低溫環(huán)境中具有優(yōu)異的低溫韌性，一般最經(jīng)濟(jì)的方式是降低含碳量，但含碳太低，鋼材在高溫環(huán)境中使用時(shí)強(qiáng)度會(huì)急劇下降，使設(shè)備失效。本發(fā)明c含量控制在0.16～0.20％。

6、硅(si)：是有益元素，主要是對(duì)鋼中的碳、錳等元素進(jìn)行脫氧，防止鋼中生成氣孔和疏松組織，還可以通過(guò)促進(jìn)球化粗晶來(lái)改善組織和性能，添加過(guò)多會(huì)降低鋼的塑性和韌性，造成鋼材脆性增加，添加太少鋼材性能得不到改善。本發(fā)明si含量控制在0.15～0.35％。

7、錳(mn)：固溶于鐵素體和奧氏體中，擴(kuò)大奧氏體區(qū)，臨界溫度升高。與鋼中硫形成較高熔點(diǎn)的mns，避免晶界上fes薄膜的形成，消除鋼的熱脆性；細(xì)化珠光體尺寸，顯著提高珠光體鋼的強(qiáng)度。因此本發(fā)明mn含量控制在0.80～0.95％。

8、磷(p)、硫(s)：降低鋼材的韌性和塑性，從而影響材料的強(qiáng)度。含量過(guò)高，在加工過(guò)程中容易產(chǎn)發(fā)表面和內(nèi)部裂紋，在焊接過(guò)程中容易形成脆性化合物，導(dǎo)致焊接接頭開(kāi)裂甚至在焊接過(guò)程中容易發(fā)生脆斷。因此本發(fā)明p含量控制在≤0.010％，s含量控制在≤0.010％。

9、鉬(mo)：細(xì)化晶粒，減少鋼鐵的晶界腐蝕，提高高溫下抗氧化性；縮小奧氏體相區(qū)，固溶于鐵素體、奧氏體和碳化物中，提高碳化物穩(wěn)定性，抑制晶界脆性，保持鋼材具有優(yōu)異的塑性和韌性；與碳形成moc，有二次硬化的作用，搞高鋼板耐磨性和抗蠕變性能。本發(fā)明中添加鉬，不僅能提高材料機(jī)械性能，還可以抑制高溫回火而引起的脆性。本發(fā)明mo含量控制在0.45～0.55％。

10、本發(fā)明提供了一種容器用耐熱sa204grb鋼板及其制造方法，所述制造方法包含煉鋼、軋制、熱處理等工序，具體要求如下：

11、(1)煉鋼工序，優(yōu)選采用氧氣轉(zhuǎn)爐+lf精煉爐+rh真空脫氣爐冶煉，轉(zhuǎn)爐初煉時(shí)間35～48分鐘，初煉后出鋼溫度≥1550℃；采用氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉然后進(jìn)行l(wèi)f精煉爐精煉，精煉時(shí)間≥20分鐘，鋼液溫度達(dá)到1550～1660℃時(shí)轉(zhuǎn)入rh真空脫氣爐進(jìn)行脫氣處理，保持真空時(shí)間≥15分鐘，出鋼溫度≥1550℃；鋼液采用無(wú)氧化保護(hù)水口結(jié)晶器連鑄方式，過(guò)熱度控制在為15～30℃，拉速≤1.4m/min，得到長(zhǎng)方形斷面的連鑄坯料。

12、(2)軋制工序，采用粗軋+精軋的軋制工藝，坯料高壓水除鱗表面打擊力度≥0.90n/mm2有效去除氧化鐵皮，避免在軋制時(shí)一次氧化鐵皮壓入造成的表面麻面等缺陷。粗軋采用不控軋高溫大壓下方式軋制，開(kāi)軋溫度1030～1080℃，其中2～3道次單道次壓下量≥30mm，累積變形率≥55％，保證坯料充分的變形，一方面破碎大顆粒晶粒；另一方面彌合連鑄坯料中心疏松等冶金缺陷；精軋階段采取控軋控冷方式，開(kāi)軋溫度900～950℃，終冷溫度600～680℃，總壓下量≥100mm，累積壓下率≥60％，主要用于細(xì)化原始奧氏體晶粒尺寸，減少帶狀組織比例，同時(shí)能夠保證熱處理后的晶粒度在5級(jí)以上及金相組織為少量鐵素體+珠光體。

13、(3)熱處理工藝，采用正火工藝，細(xì)化晶粒，一方面起到細(xì)晶強(qiáng)化的效果，保證鋼板具有均勻、穩(wěn)定的熱強(qiáng)性；另一方面細(xì)化珠光體組織，增加鐵素體和小間距珠光體組織比例，改善材料低溫環(huán)境下沖擊韌性的問(wèn)題。?；癄t正火，正火溫度850～900℃，在爐時(shí)間1.8～2.5min/mm，出爐后靜止的空氣中冷卻，得到以少量鐵素體+細(xì)小珠光體為主的所需鋼板。

14、本發(fā)明采用低合金成分設(shè)計(jì)體系，配合控軋、控冷的軋制方式，后在連續(xù)無(wú)氧化熱處理爐進(jìn)行正火處理，生產(chǎn)所得厚度6～50mm的鋼板，綜合性能可達(dá)到：抗拉強(qiáng)度500～610mpa，屈服強(qiáng)度290～500mpa，斷后伸長(zhǎng)率≥23％，心部-20℃夏比(v型)沖擊吸收能量平均值≥100j，500℃高溫屈服強(qiáng)度rp0.2≥265mpa。本發(fā)明提供的生產(chǎn)方法，不僅減少了mn、si、mo等合金元素的添加，降低能耗節(jié)約資源，還可以保證所得鋼板在-20℃低溫環(huán)境中在高溫設(shè)備上的應(yīng)用，提升了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

16、(1)本發(fā)明提供的一種容器用耐熱sa204grb鋼板及其制造方法，除標(biāo)準(zhǔn)要求的添加mn、si、mo等合金元素外，未添加其他合金元素，生產(chǎn)成本最經(jīng)濟(jì)。

17、(2)本發(fā)明提供的一種容器用耐熱sa204grb鋼板及其制造方法，生產(chǎn)所得厚度6～50mm的鋼板，綜合性能可達(dá)到：抗拉強(qiáng)度500～610mpa，屈服強(qiáng)度290～500mpa，斷后伸長(zhǎng)率≥23％，心部-20℃夏比(v型)沖擊吸收能量平均值≥100j，500℃高溫屈服強(qiáng)度rp0.2≥265mpa。鋼板具有優(yōu)異的低溫韌性，解決了此類鋼材在低溫環(huán)境下容易開(kāi)裂的難題。