專利名稱：一種大厚度臨氫鋼板及其生產方法
技術領域：
本發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方法。
背景技術：
近幾年石化工業的發展主要圍繞油品二次深加工、裝置大型化，以加氫技術的應用為標幟。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性能外，還需滿足高溫下強度、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。

發明內容
本發明的目的在于提供一種具有良好的強韌性匹配的大厚度臨氫鋼板。同時，本發明的目的還在于提供了一種大厚度臨氫鋼板的生產方法，以實現高溫下強度、抗回火脆化及氫腐蝕的要求。為了實現上述目的，本發明的技術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。所述的各化學成分為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。所述的鋼板厚度為162mm。同時，本發明的技術方案還在于采用了一種大厚度臨氫鋼板的生產方法，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成份的鋼水先經電爐冶煉，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象，保證了鋼質的純凈度；
(2)澆鑄工藝鋼板采用模鑄生產，過熱度不超過40°C，采用41T錠模進行澆鑄，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炸裂，鋼錠實現溫送、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晶階段，在950 1150°C之間，此階段大多數道次壓下量為8 25%，使奧氏體發生完全再結晶，以細化奧氏體晶粒；第二階段為奧氏體非再結晶階段，開軋溫度^ 920°C，終軋溫度< 880°C，在這ー階段內，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結晶的奧氏體內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，因而增加了鐵素體的形核位置，細化了鐵素體晶粒， 此階段壓下率應盡量大，累計壓下率> 50% ；
(5)軋后冷卻エ藝經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行回火，回火溫度680—700°C、保溫時間為2min/mm。本發明的鋼板的化學成分設計采用高碳當量，回火貝氏體鋼，是通過高碳當量成分的設計及控軋+調質生產エ藝，生產出符合大厚度高性能臨氫要求的162mm厚SA387GrllCL2鋼板，將其應用于高溫、高壓及臨氫エ況下，具有高強度、良好的焊接性能等特點，滿足壓力容器關鍵受カ處的要求，其生產制造エ序簡單、可實現批量生產。應用的強化機理為組織強化、細晶強化、析出強化和固溶強化。C主要與其他元素形成碳化物，起組織強化和析出強化的作用，使鋼板強度増加；Mn主要起固溶強化和降低相變溫度，提高鋼板強度的作用；Ni <0.30%，主要作用是增大奧氏體的過冷度，從而細化組織，取得強化效果；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變溫度；CrO. 94 I. 56%，能提高淬透性和固溶強化，能夠提高鋼在熱處理狀態下的強度和硬度；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定性；雜質元素P、S等含量下限不做限制，在エ藝設備能カ下盡可能降低，以達到鋼質純凈、力學性能均勻的目的。本發明的交貨狀態為調質，采用調質エ藝生產的162mm厚臨氫SA387GrllCL2鋼板經過充分晶粒細化，在較大的冷卻速度下得到了 B組織，經過合適的回火エ藝后，其性能指標明顯好于正火+回火鋼。由于采用開坯+11型控軋エ藝，解決了軋機軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均、沖擊韌性減低現象，且增大了可生產鋼板的厚度規格，適合其它鋼廠低軋制壓力軋機生產此類鋼種。采用本發明的鋼板達到了國際領先水平，目前國際上還沒有162_厚大厚度高性能臨氫SA387GrllCL2鋼板的生產及應用。本發明具有以下優點(I)強韌性匹配良好，屈服強度Re彡310Mpa ;板厚1/2位置_18°C橫向夏比沖擊功不小于54J ；(2)本發明的鋼質更純凈，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)鋼板厚度達到162mm。試驗結果表明采用本發明的方法所生產的鋼板具有純凈度較高、成分均勻、內部致密的特點，鋼的冶金水平較高，力學性能完全滿足美國ASME的標準要求。成份碳當量設計，具有良好的強韌性匹配。
具體實施例方式實施例I
本發明的臨氫SA387GrllCL2鋼的實際成分(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。其力學性能屈服強度452MPa，抗拉強度595MPa，屈強比=0. 76，A=28%, -18°C沖擊功AKV (縱向)157、150、176J，Z 向37 42%。本發明的生產方法如下(1)冶煉工藝將含上述組份的鋼水先經電爐冶煉，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象，保證了鋼質的純凈度；
(2)澆鑄工藝鋼板采用模鑄生產，過熱度不超過40°C，采用41T錠模進行澆鑄，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度鋼錠表面出現炸裂，鋼錠實現溫送、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晶階段，在950 1150°C之間，此階段大多數道次壓下量為8 25%，使奧氏體發生完全再結晶，以細化奧氏體晶粒；第二階段為奧氏體非再結晶階段，開軋溫度(920°C，終軋溫度< 880°C，在這一階段內，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結晶的奧氏體內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，因而增加了鐵素體的形核位置，細化了鐵素體晶粒，此階段壓下率應盡量大，累計壓下率> 50% ；
(5)軋后冷卻工藝經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行回火，回火溫度690±10°C、保溫時間為2min/mm。實驗證明本發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，本發明采用調質工藝生產，與控軋工藝相比，整張鋼板力學性能均勻，質量穩定，適合大批量生產。實施例2
本發明的臨氫SA387GrllCL2鋼的實際成分(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。其力學性能:屈服強度452MPa，抗拉強度:560 MPa，屈強比=0. 81 ,A= 25 %，_18°C沖擊功 AKV (縱向)189、203、164J, Z 向47%。本發明的生產方法如下(1)冶煉工藝將含上述組份的鋼水先經電爐冶煉，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象，保證了鋼質的純凈度；
(2)澆鑄工藝鋼板采用模鑄生產，過熱度不超過40°C，采用41T錠模進行澆鑄，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度鋼錠表面出現炸裂，鋼錠實現溫送、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晶階段，在950 1150°C之間，此階段大多數道次壓下量為8 25%，使奧氏體發生完全再結晶，以細化奧氏體晶粒；第二階段為奧氏體非再結晶階段，開軋溫度^ 920°C，終軋溫度< 880°C，在這ー階段內，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結晶的奧氏體內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，因而增加了鐵素體的形核位置，細化了鐵素體晶粒，此階段壓下率應盡量大，累計壓下率> 50% ；
(5)軋后冷卻エ藝經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行回火，回火溫度690±10°C、保溫時間為2min/mm。最后所應說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
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。
2.根據權利要求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。
3.—種如權利要求I或2中所述的大厚度臨氫鋼板的生產方法，其特征在于包括以下步驟 (1)冶煉工藝鋼水先經電爐冶煉，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，采用41T鋼錠模進行澆鑄，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晶階段，在950 1150°C之間，此階段大多數道次壓下量為8 25%，使奧氏體發生完全再結晶，以細化奧氏體晶粒；第二階段為奧氏體非再結晶階段，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行回火，回火溫度680—700°C、保溫時間為2min/mm。
全文摘要
本發明涉及一種大厚度臨氫鋼板及其生產方法，鋼板由以下重量百分含量的化學成分組成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。本發明具有以下優點(1)強韌性匹配良好，屈服強度Re≥310Mpa；板厚1/2位置-18℃橫向夏比沖擊功不小于54J；(2)本發明的鋼質更純凈，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)鋼板厚度達到162mm。試驗結果表明采用本發明的方法所生產的鋼板具有純凈度較高、成分均勻、內部致密的特點，鋼的冶金水平較高，力學性能完全滿足美國ASME的標準要求。成份碳當量設計，具有良好的強韌性匹配。
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 優先權日2012年6月5日
發明者劉生, 吳艷陽, 張萌, 牛紅星, 袁錦程, 趙文忠 申請人:河北鋼鐵集團有限公司, 舞陽鋼鐵有限責任公司