一種大厚度臨氫12Cr2Mo1R鋼板及其制造方法
【專利摘要】本發明屬于金屬材料領域，具體涉及一種大厚度臨氫12Cr2Mo1R鋼板及其制造方法，由以下按重量百分比計的組分組成：C：0.08-0.15%、Si≤0.10%、Mn：0.30-0.60%、P≤0.010%、S≤0.010%、Cr：2.0-2.50%、Mo：0.90-1.10%、Sb≤0.003%、Sn≤0.010%、As≤0.010%、O≤0.002%、N≤0.004%、H≤0.0002%，其余為Fe和不可避免的雜質，本發明的有益效果是：本發明突破了連鑄坯真空焊接復合疊軋特厚鋼板技術工藝對鋼種碳當量的局限，攻克了焊接性能差、焊接條件苛刻臨氫鉻鉬鋼的真空電子束焊接工藝瓶頸，在無傳統焊前預熱的條件下，開發了臨氫鉻鉬鋼雙坯和多坯制備大厚度坯料技術，研制了80-200mm大厚度臨氫鉻鉬鋼板；利用該發明生產臨氫鉻鉬鋼板，用電消耗為20kWh/t左右，用水消耗為3m3/t左右，生產的鋼板成材率為88％左右，不產生粉塵。
【專利說明】一種大厚度臨氫12Cr2M〇1 R鋼板及其制造方法 【技術領域】
[〇〇〇1] 本發明屬于金屬材料領域，具體涉及一種大厚度臨氫12Cr2M〇lR鋼板及其制造方 法。 【背景技術】
[0002] 煉油化工行業設備(包括加氫反應器、四合一連續重整反應器、螺紋鎖緊式換熱 器、熱高壓分離器等)均在高溫、高壓臨氫環境下使用，均采用以12Cr2MolR為代表的臨氫鉻 鑰鋼制造，該材料要求具有耐高溫、耐高壓、抗氫致裂紋、抗回火脆化能力，且隨著煉油化工 設備及裝置的大型化、規模化，對鋼板的厚度要求也越來高，粗略統計80-200_厚臨氫鉻 鑰鋼板占據80%以上市場份額。
[0003] 各大鋼廠生產的連鑄坯厚度通常在300mm左右，受到壓縮比限制以及熱處理設備 的限制，所生產臨氫鉻鑰鋼厚度不超過120_。部分鋼廠通常采用模鑄鋼錠和電渣重熔法生 產厚度大于120mm臨氫鉻鑰鋼特厚板。
[0004] 而普通鋼錠法生產厚度大于120mm臨氫鉻鑰鋼特厚板，成材率僅約70%左右，接合 界面處結合粗疏，乳制時變形不容易消除鑄坯原始缺陷，探傷性能一般。用電渣重溶法生產 厚度大于120_臨氫鉻鑰鋼特厚板，成材率約85%左右，噸鋼用電1500kWh左右、用水6m 3 左右。
【發明內容】

[0005] 本發明提供一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板及其制造方法，具有原料來源穩定、 生產組織靈活、效率高、成材率高、能耗低、環境友好等優點。可生產可軋制80-200_厚的 大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板。
[0006] 本發明通過以下技術方案實現： 一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板，其特征在于：由以下按重量百分比計的組分組成：C : 0· 08-0. 15%、Si 彡 0· 10%、Μη :0· 30-0. 60%、P 彡 0· 010%、S 彡 0· 010%、Cr :2· 0-2. 50%、Mo : 0· 90-1. 10%、Sb 彡 0· 003%、Sn 彡 0· 010%、As 彡 0· 010%、0 彡 0· 002%、N 彡 0· 004%、H 彡 0· 0002% 其余為Fe和不可避免的雜質。
[〇〇〇7] 上述鋼板的碳當量Ceq彡0. 50%，焊接裂紋敏感性指數Pcm彡0. 25%。
[0008] 上述一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，包括如下步驟：板坯制作和鋼 板制作。
[〇〇〇9] 上述板坯制作包括如下步驟： (1) 退火工藝：采用雙渣脫磷工藝冶煉，連鑄坯切割后立即吊入緩冷坑緩冷處理，以兩 塊相同長寬尺寸的連鑄坯為原料，將兩塊原料放置加熱爐內，600-900°C保溫5-10小時，冷 卻至室溫； (2) 銑削組對：將兩塊原料銑削平整，測量每塊坯料長度差彡1mm，對角線長度彡2mm， 接臺< 0. 1mm ;每塊坯料縱向邊部修磨寬度> 50mm ;用清潔劑去除已銑削鋼坯表面雜質，待 干燥后組坯；兩塊坯料組齊對正，結合面間隙< 0. 4mm ; (3) 定位焊接：采用手工電弧焊接，使用低氫焊條，焊條經過250-280°C烘焙lh以上，坯 料長度方向和寬度方向每邊各焊接2段以上，均勻布置，每段長度200mm左右，采用多層多 道焊接，焊道溫度< l〇〇°C，焊后打磨焊縫露出金屬光澤； (4) 真空電子束焊接：抽真空，真空度高于lXlO^a ;采用電子束散焦吹掃，進一步 去除焊縫附近水分及油污等雜質；多遍掃描，分段預熱，以150-200_為一個區間，掃描電 流25-35mA，電壓60KV，掃描寬度8-llmm，掃描速度6-8mm/s，每個區間掃描預熱后即進行 該區間的焊接，焊接加速電壓60KV，焊接電流300-400mA，焊接速度F=6-8mm/s，掃描寬度 B=2-3mm,熱輸入量彡40kJ/cm,保障烙深彡25mm ;依次再進行下一個區間的掃描、焊接，直 至焊接完成。
[0010] 上述板述厚度> 400mm。
[0011] 上述鋼板制作包括如下步驟： (1) 加熱工藝：將焊接好的板坯立即裝車底式爐加熱，以< 60°C /h升溫速度升至 920°C，保溫1-2小時，以彡80°C /h升溫速度升至1200-1270°C，保溫5-7小時，出爐； (2) 軋制工藝：采取高溫、低速大壓下的軋制制度，道次壓下率> 8%，中間坯厚度不小 于1. 5倍成品厚度； (3) 緩冷工藝：鋼板進入緩冷坑時，鋼板表面溫度> 600°C，鋼板出緩冷坑時表面溫度 彡300°C，緩冷時間彡40小時； (4) 熱處理工藝：采用正火+加速冷卻+回火熱處理工藝，正火溫度900± 10°C，保溫系 數彡1. 5min/mm，冷卻速度彡5°C，回火溫度720±10°C，保溫系數彡1. 5min/mm。
[0012] 上述鋼板厚度80-200mm。
[0013] 上述鋼板制作步驟中步驟（4)熱處理工藝中加速冷卻的冷卻速度> 5°C /m。
[0014] 本發明的有益效果是：本發明突破了連鑄坯真空焊接復合疊軋特厚鋼板技術工藝 對鋼種碳當量的局限，攻克了焊接性能差、焊接條件苛刻臨氫鉻鑰鋼的真空電子束焊接工 藝瓶頸，在無傳統焊前預熱的條件下，開發了臨氫鉻鑰鋼雙坯和多坯制備大厚度坯料技術， 研制了 80-200mm大厚度臨氫鉻鑰鋼板；利用該發明生產臨氫鉻鑰鋼板，用電消耗為20kWh/ t左右，用水消耗為3m3/t左右，生產的鋼板成材率為88%左右，不產生粉塵。與電渣重溶 法相比，提高成材率約3 %左右，噸鋼降低用電1480kWh左右、減少用水3m3左右。與普通鋼 錠法相比，提高成材率約18 %左右，且接合界面處結合致密，連鑄坯原始中心偏析位置調整 到整個組合坯料的1/4厚度處，乳制時變形更容易消除鑄坯原始缺陷，探傷性能優異。
[0015] 說明書附圖 圖1為臨氫鉻鑰鋼板坯真空電子束焊縫照片； 圖2為臨氫鉻鑰鋼板坯真空電子束焊縫處熔深； 圖3為臨氫鉻鑰鋼板心部金相組織（500倍)。
[0016] 實施具體方式 下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明，以便本領域技術人員可以更好的 了解本發明，但并不因此限制本發明。
[0017] 實施例1 利用200mm厚普通連鑄述，生產100mml2Cr2MolR大厚度臨氫鉻鑰鋼板。
[0018] 12Cr2MolR 的熔煉成分（重量百分比計）：C=0. 11%、Si=0. 084%、Μη=0· 41%、 Ρ=0· 008%、S=0. 002%、Cr=2. 31%、Μο=0· 96%、As=0. 006%、Sn=0. 0043%、Sb=0. 0008%，氣體含量 0=0· 0020%，Ν=(λ 0035%，Η=(λ 0001%，Ceq=0. 83%、Pcm=0. 31%，其余為 Fe 和不可避免的雜質。
[0019] 1)采用雙渣脫磷工藝冶煉12Cr2M〇lR，連鑄坯切割后立即吊如緩冷坑緩冷處理，選 取2支200mm厚連鑄板坯作為原料；將兩塊原料以55°C /h升溫速度，升溫至880°C，保溫10 小時，隨后吊至鑄坯緩冷坑冷卻卻至室溫。
[0020] 2)將兩塊原料銑削平整，每塊坯料縱向邊部修磨60mm寬度區域，用高效清潔劑徹 底去除已銑削鋼坯表面鐵銹、油污等雜質，待干燥后組坯對正，旋轉90°堅直放置，測量其 結合面間隙〇. 2mm，兩塊述料長度差0. 5mm，對角線長度1. 5mm，接臺0. 1mm。
[0021] 3)采用手工電弧焊接，使用A302 (即Cr23Nil3)低氫焊條，焊條經過250°C烘焙 1. 5h干燥處理，在坯料長度方向和寬度方向每間隔lm左右焊接1段200mm焊縫，均勻布置， 每段焊縫采用2層5道焊接，焊道溫度90°C，焊接過程中焊條未擺動，焊后打磨焊縫露出金 屬光澤。
[0022] 4)真空電子束焊接：抽真空，真空度要求高于IX K^Pa ;采用電子束散焦吹掃，進 一步去除焊縫附近水分及油污等雜質；多遍掃描，分段預熱，以180_為一個區間，掃描電 流30mA，電壓60KV，掃描寬度10mm，掃描速度8mm/s，每個區間掃描預熱后即進行該區間的 焊接，焊接加速電壓60KV，焊接電流300mA，焊接速度F=7mm/s，掃描寬度B=2mm，熱輸入量 26kJ/cm，熔深30mm ;依次再進行下一個區間的掃描、焊接，直至焊接完成。
[0023] 5)焊接好的復合坯料立即裝車底式爐加熱，以60°C /h升溫速度升至920°C，保溫 1小時，78°C /h升溫速度升至1250°C，保溫5小時。
[0024] 6)軋制工藝，采取高溫、低速大壓下的軋制制度，道次壓下率彡8%，中間坯厚度 200mm 厚。
[0025] 7)軋后，鋼板表面溫度650°C進入鋼板緩冷坑，緩冷至表面溫度200°C出緩冷坑。
[0026] 8)正火溫度900°C，保溫系數1. 5min/mm，出爐后加速冷卻，冷卻速度5°C /S，回火 溫度720°C，保溫系數1. 5min/mm。
[0027] 上述用電消耗為20kWh/t,用水消耗為3m3/t,生產的鋼板成材率為88%。
[0028] 經檢驗，利用200mm厚普通連鑄坯，采用雙坯復合工藝，生產100mml2Cr2MolR大厚 度臨氫12Cr2M 〇lR鋼板，符合JB/T4730. 3-2005標準I級探傷要求，綜合性能良好，符合國 家標準及附加供貨技術要求，滿足臨氫設備用鋼的技術條件，具體參數見表1。
【權利要求】
1. 一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板，其特征在于：由以下按重量百分比計的組分組成： C :0· 08-0. 15%、Si 彡 0· 10%、Μη :0· 30-0. 60%、P 彡 0· 010%、S 彡 0· 010%、Cr :2· 0-2. 50%、 Mo :0· 90-1. 10%、Sb 彡 0· 003%、Sn 彡 0· 010%、As 彡 0· 010%、0 彡 0· 002%、N 彡 0· 004%、 Η < 0. 0002%，其余為Fe和不可避免的雜質。
2. 根據權利要求1所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，包括如下步驟： 板坯制作和鋼板制作。
3. 根據權利要求2所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，其特征在于： 所述板坯制作包括如下步驟： (1) 退火工藝：采用雙渣脫磷工藝冶煉，連鑄坯切割后立即吊入緩冷坑緩冷處理，以兩 塊相同長寬尺寸的連鑄坯為原料，將兩塊原料放置加熱爐內，600-900°C保溫5-10小時，冷 卻至室溫； (2) 銑削組對：將兩塊原料銑削平整，測量每塊坯料長度差< 1mm，對角線長度< 2mm， 接臺< 0. 1mm ;每塊坯料縱向邊部修磨寬度> 50mm ;用清潔劑去除已銑削鋼坯表面雜質，待 干燥后組坯；兩塊坯料組齊對正，結合面間隙< 〇. 4_ ; (3) 定位焊接：采用手工電弧焊接，使用低氫焊條，焊條經過250-280°C烘焙lh以上，坯 料長度方向和寬度方向每邊各焊接2段以上，均勻布置，每段長度200mm左右，采用多層多 道焊接，焊道溫度< l〇〇°C，焊后打磨焊縫露出金屬光澤； (4) 真空電子束焊接：抽真空，真空度高于lXlO^a ;采用電子束散焦吹掃，進一步 去除焊縫附近水分及油污等雜質；多遍掃描，分段預熱，以150-200_為一個區間，掃描電 流25-35mA，電壓60KV，掃描寬度8-llmm，掃描速度6-8mm/s，每個區間掃描預熱后即進行 該區間的焊接，焊接加速電壓60KV，焊接電流300-400mA，焊接速度F=6-8mm/s，掃描寬度 B=2-3mm,熱輸入量彡40kJ/cm,保障烙深彡25mm ;依次再進行下一個區間的掃描、焊接，直 至焊接完成。
4. 根據權利要求2所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，其特征在于： 所述鋼板制作包括如下步驟： (1) 加熱工藝：將焊接好的板坯立即裝車底式爐加熱，以< 60°C /h升溫速度升至 920°C，保溫1-2小時，以彡80°C /h升溫速度升至1200-1270°C，保溫5-7小時，出爐； (2) 軋制工藝：采取高溫、低速大壓下的軋制制度，道次壓下率> 8%，中間坯厚度不小 于1.5倍成品厚度； (3) 緩冷工藝：鋼板進入緩冷坑時，鋼板表面溫度> 600°C，鋼板出緩冷坑時表面溫度 彡300°C，緩冷時間彡40小時； (4) 熱處理工藝：采用正火+加速冷卻+回火熱處理工藝，正火溫度900± 10°C，保溫系 數彡1.5min/mm，冷卻速度彡5°C，回火溫度720±10°C，保溫系數彡1.5min/mm。
5. 根據權利要求1所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板，其特征在于：所述鋼板的 碳當量Ceq > 0. 50%，焊接裂紋敏感性指數Pcm > 0. 25%。
6. 根據權利要求3所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，其特征在于： 所述板述厚度> 400mm。
7. 根據權利要求4所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，其特征在于： 所述鋼板厚度80-200mm。
8.根據權利要求4所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，其特征在于： 所述步驟（4)熱處理工藝中加速冷卻的冷卻速度彡5°C /m。
【文檔編號】C21D8/02GK104046900SQ201310083229
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月15日 優先權日:2013年3月15日
【發明者】肖豐強, 孫衛華, 趙乾, 王金華, 孫風曉, 崔健, 王紹祿, 喬松, 劉曉東, 蔣善玉, 李敏, 唐國紅, 楚世豪, 胡淑娥, 張宏林 申請人:濟鋼集團有限公司