本發明屬于鋼鐵冶煉技術領域，具體涉及一種壓力容器用20MnMoNi55鋼板及其生產方法。

背景技術：

近幾年石化工業的發展對煉化裝置的要求日趨大型化，對設備的安全性提出了更高的要求，對設備制造用鋼板的性能要求也越來越苛刻，除通常對低溫韌性的要求越來越高以外，伴隨著設備的大型化，對設備的抗惡劣環境和極端環境的要求也越來越高，同時對于大型石化設備中的關鍵設備所使用的高端品種依然采用進口鋼板。特別是20MnMoNi55鋼板，作為世界知名的中厚板廠家-迪林根自主研發設計的鋼種，生產難度巨大，為打破壟斷，取代進口鋼板，開發國產20MnMoNi55鋼板是本領域亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種壓力容器用20MnMoNi55鋼板；本發明還提供了一種壓力容器用20MnMoNi55鋼板的生產方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種壓力容器用20MnMoNi55鋼板，所述鋼板化學成分及質量百分含量如下：C：0.15～0.25%，Si：0.10～0.35%，Mn：1.15～1.50%，P≤0.012%，S≤0.012%，Cr≤0.20%，Mo：0.40～0.55%，Ni：0.45～0.85%，Cu≤0.12%，Al：0.010～0.050%，V≤0.020%，Ti≤0.030%，其余為Fe和不可避免的雜質。

本發明所述鋼板厚度為70～95mm，采用正火+回火熱處理相結合的生產工藝。

本發明化學成分設計思路如下：本發明中C含量為0.15～0.25%，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，使鋼板強度增加；Mn的含量為1.15～1.50%，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的含量為0.45～0.85%，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；Mo的含量為0.45～0.55%，可以顯著提高鋼的淬透性，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，在工藝設備能力下盡可能降低，以達到鋼質純凈、力學性能均勻的目的。

本發明還提供了一種上述壓力容器用20MnMoNi55鋼板的生產方法，所述生產方法包括煉鋼、加熱、軋鋼和熱處理工序。

本發明所述煉鋼包括轉爐冶煉、LF爐精煉及連鑄工序；所述LF爐精煉工序精煉調整成分，精煉總時間≥60min，白渣保持時間≥30min，確保造渣良好。

本發明所述煉鋼工序，精煉后的鋼水轉入真空脫氣爐（VD爐）真空處理，真空度≤66Pa，保持時間≥20min，軟吹5～7min；將冶煉后的鋼水進行連鑄，得到連鑄坯。

本發明所述加熱工序，鋼坯在加熱段加熱溫度≤1260℃，均熱段溫度為1230～1250℃，總加熱時間≥10min/cm。

本發明所述軋鋼工序，采用再結晶區+未再結晶區兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制溫度為1000～1100℃，此階段單道次壓下量為10～20%，累計壓下率為30～50%。

本發明所述軋鋼工序，采用再結晶區+未再結晶區兩階段軋制工藝進行軋制，第二階段軋制溫度為860～900℃，累計壓下率為30～50%，第二階段單道次的壓下率≥10%，道次≥3次，制得所需厚度鋼板。

本發明所述熱處理工序，采用正火+回火熱處理，正火溫度為910～930℃，總加熱時間2～3min/mm，正火后采用水冷加速冷卻。

本發明所述熱處理工序，采用正火+回火熱處理，對正火處理后的鋼板進行回火，回火溫度為630～650℃，總加熱時間3～3.5min/mm；回火后采用空冷，得到20MnMoNi55鋼板。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：1、鋼板強韌性匹配良好，屈服強度Rel≥430MPa，抗拉強度Rm：570～710MPa，板厚1/2位置0℃橫向夏比沖擊功≥47J，高溫抗拉強度指標良好。2、所生產的鋼板具有鋼質純凈度高、內部致密及性能穩定的特點，鋼的冶金水平較高，力學性能完全滿足標準要求，適合于制造石化設備等壓力容器。3、鋼板探傷滿足JB/T4730.3-2015，合格級別為Ⅰ級。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細闡述。

實施例1

壓力容器用20MnMoNi55鋼板是由以下重量百分比的組分熔煉而成：C：0.21%，Si：0.25%，Mn：1.40%，P：0.007%，S：0.005%，Cr：0.15%，Mo：0.51%，Ni：0.75%，Al：0.023%，Cu：0.07%，V：0.003%，Ti：0.001%，其余為Fe和不可避免的雜質。本實施例的鋼板厚度為70mm。

本實施例20MnMoNi55鋼板的生產方法，步驟如下：

（1）煉鋼工序：采用轉爐冶煉，LF爐精煉，連鑄。精煉調整成分，精煉總時間65min，白渣保持時間35min，確保造渣良好，精煉后的鋼水轉入真空脫氣爐（VD爐）真空處理，真空度66Pa，保持時間30min，軟吹5min；將冶煉后的鋼水進行連鑄，得到連鑄坯。

（2）加熱工序：鋼坯在加熱段加熱溫度1255℃，均熱段溫度1240℃，總加熱時間11min/cm。

（3）軋鋼工序：采用再結晶區+未再結晶區兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制溫度為1050℃，此階段單道次壓下量為13%，累計壓下率為35％；第二階段軋制溫度為880℃，累計壓下率為35％，第二階階段單道次的壓下率為12%，道次為4次，制得所需厚度鋼板。

（4）熱處理工序：采用正火+回火熱處理，正火溫度915℃、總加熱時間2min/mm，正火后采用水冷加速冷卻；對正火處理后的鋼板進行回火，回火溫度645℃、總加熱時間3min/mm。回火后采用空冷得到20MnMoNi55鋼板。

本實施例鋼板的力學性能：屈服強度525MPa，抗拉強度：625MPa，鋼板厚度1/2處0℃沖擊功平均205J。三種不同溫度的高溫拉伸試驗力學性能優良，100℃高溫拉伸試驗屈服強度515MPa，抗拉強度612MPa；200℃高溫拉伸試驗屈服強度504MPa，抗拉強度603MPa；300℃高溫拉伸試驗屈服強度488MPa，抗拉強度611MPa。

實施例2

壓力容器用20MnMoNi55鋼板是由以下重量百分比的組分熔煉而成：C：0.22%，Si：0.26%，Mn：1.42%，P：0.007%，S：0.004%，Cr：0.16%，Mo：0.49%，Ni：0.73%，Al：0.024%，Cu：0.06%，V：0.003%，Ti：0.001%，其余為Fe和不可避免的雜質。本實施例的鋼板厚度為76mm。

本實施例20MnMoNi55鋼板的生產方法，步驟如下：

（1）煉鋼工序：采用轉爐冶煉，LF爐精煉，連鑄。精煉調整成分，精煉總時間67min，白渣保持時間33min，確保造渣良好，精煉后的鋼水轉入真空脫氣爐（VD爐）真空處理，真空度62Pa，保持時間26min，軟吹5.5min；將冶煉后的鋼水進行連鑄，得到連鑄坯。

（2）加熱工序：鋼坯在加熱段加熱溫度1250℃，均熱段溫度1245℃，總加熱時間11min/cm。

（3）軋鋼工序：采用再結晶區+未再結晶區兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制溫度為1040℃，此階段單道次壓下量為15%，累計壓下率為37％；第二階段軋制溫度為890℃，累計壓下率為38％，第二階段單道次的壓下率為14%，道次為5次，制得所需厚度鋼板。

（4）熱處理工序：采用正火+回火熱處理，正火溫度920℃、總加熱時間2.5min/mm，正火后采用水冷加速冷卻；對正火處理后的鋼板進行回火，回火溫度640℃、總加熱時間3min/mm。回火后采用空冷，得到20MnMoNi55鋼板。

本實例的鋼板的力學性能：屈服強度563MPa，抗拉強度：682MPa，鋼板厚度1/2處0℃沖擊功平均201J。三種不同溫度的高溫拉伸試驗力學性能優良，100℃高溫拉伸試驗屈服強度496MPa，抗拉強度625MPa；200℃高溫拉伸試驗屈服強度484MPa，抗拉強度620MPa；300℃高溫拉伸試驗屈服強度482MPa，抗拉強度614MPa。

實施例3

壓力容器用20MnMoNi55鋼板是由以下重量百分比的組分熔煉而成：C：0.25%，Si：0.10%，Mn：1.50%，P：0.006%，S：0.005%，Cr：0.17%，Mo：0.52%，Ni：0.76%，Al：0.023%，Cu：0.07%，V：0.002%，Ti：0.001%，其余為Fe和不可避免的雜質。本實施例的鋼板厚度為83mm。

本實施例20MnMoNi55鋼板的生產方法，步驟如下：

（1）煉鋼工序：采用轉爐冶煉，LF爐精煉，連鑄。精煉調整成分，精煉總時間60min，白渣保持時間36min，確保造渣良好，精煉后的鋼水轉入真空脫氣爐（VD爐）真空處理，真空度66Pa，保持時間34min，軟吹6min；將冶煉后的鋼水進行連鑄，得到連鑄坯。

（2）加熱工序：鋼坯在加熱段加熱溫度1260℃，均熱段溫度1235℃，總加熱時間12min/cm。

（3）軋鋼工序：采用再結晶區+未再結晶區兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制溫度為1100℃，此階段單道次壓下量為20%，累計壓下率為40％；第二階段軋制溫度為900℃，累計壓下率為38％，第二階段單道次的壓下率為15%，道次為3次，制得所需厚度鋼板。

（4）熱處理工序：采用正火+回火熱處理，正火溫度925℃、總加熱時間3min/mm，正火后采用水冷加速冷卻；對正火處理后的鋼板進行回火，回火溫度635℃、總加熱時間3.5min/mm。回火后采用空冷，得到20MnMoNi55鋼板。

本實例的鋼板的力學性能：屈服強度545MPa，抗拉強度：667MPa，鋼板厚度1/2處0℃沖擊功平均195J。三種不同溫度的高溫拉伸試驗力學性能優良，100℃高溫拉伸試驗屈服強度520MPa，抗拉強度662MPa；200℃高溫拉伸試驗屈服強度514MPa，抗拉強度648MPa；300℃高溫拉伸試驗屈服強度498MPa，抗拉強度612MPa。

實施例4

壓力容器用20MnMoNi55鋼板是由以下重量百分比的組分熔煉而成：C：0.15%，Si：0.35%，Mn：1.50%，P：0.007%，S：0.004%，Cr：0.20%，Mo：0.55%，Ni：0.45%，Al：0.029%，Cu：0.08%，V：0.003%，Ti：0.001%，其余為Fe和不可避免的雜質。本實施例的鋼板厚度為90mm。

本實施例20MnMoNi55鋼板的生產方法，步驟如下：

（1）煉鋼工序：采用轉爐冶煉，LF爐精煉，連鑄。精煉調整成分，精煉總時間62min，白渣保持時間36min，確保造渣良好，精煉后的鋼水轉入真空脫氣爐（VD爐）真空處理，真空度66Pa，保持時間39min，軟吹6.5min；將冶煉后的鋼水進行連鑄，得到連鑄坯。

（2）加熱工序：鋼坯在加熱段加熱溫度1250℃，均熱段溫度1230℃，總加熱時間13min/cm。

（3）軋鋼工序：采用再結晶區+未再結晶區兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制溫度為1000℃，此階段單道次壓下量為10%，累計壓下率為50％；第二階段軋制溫度為895℃，累計壓下率為40％，第二階段單道次的壓下率為16%，道次為3次，制得所需厚度鋼板。

（4）熱處理工序：采用正火+回火熱處理，正火溫度930℃、總加熱時間2.5min/mm，正火后采用水冷加速冷卻；對正火處理后的鋼板進行回火，回火溫度635℃、總加熱時間3min/mm。回火后采用空冷，得到20MnMoNi55鋼板。

本實例的鋼板的力學性能：屈服強度532MPa，抗拉強度：651MPa，鋼板厚度1/2處0℃沖擊功平均203J。三種不同溫度的高溫拉伸試驗力學性能優良，100℃高溫拉伸試驗屈服強度518MPa，抗拉強度634MPa；200℃高溫拉伸試驗屈服強度513MPa，抗拉強度632MPa；300℃高溫拉伸試驗屈服強度502MPa，抗拉強度614MPa。

實施例5

壓力容器用20MnMoNi55鋼板是由以下重量百分比的組分熔煉而成：C：0.24%，Si：0.26%，Mn：1.15%，P：0.007%，S：0.005%，Cr：0.20%，Mo：0.55%，Ni：0.85%，Al：0.050%，Cu：0.06%，V：0.003%，Ti：0.001%，其余為Fe和不可避免的雜質。本實施例的鋼板厚度為95mm。

本實施例20MnMoNi55鋼板的生產方法，步驟如下：

（1）煉鋼工序：采用轉爐冶煉，LF爐精煉，連鑄。精煉調整成分，精煉總時間64min，白渣保持時間40min，確保造渣良好，精煉后的鋼水轉入真空脫氣爐（VD爐）真空處理，真空度61Pa，保持時間35min，軟吹5min；將冶煉后的鋼水進行連鑄，得到連鑄坯。

（2）加熱工序：鋼坯在加熱段加熱溫度1250℃，均熱段溫度1250℃，總加熱時間10min/cm。

（3）軋鋼工序：采用再結晶區+未再結晶區兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制溫度為1055℃，此階段單道次壓下量為20%，累計壓下率為30％；第二階段軋制溫度為860℃，累計壓下率為30％，第二階段單道次的壓下率為16%，道次為4次，制得所需厚度鋼板。

（4）熱處理工序：采用正火+回火熱處理，正火溫度930℃、總加熱時間3min/mm，正火后采用水冷加速冷卻；對正火處理后的鋼板進行回火，回火溫度630℃、總加熱時間3.5min/mm。回火后采用空冷，得到20MnMoNi55鋼板。

本實例的鋼板的力學性能：屈服強度566MPa，抗拉強度：684MPa，鋼板厚度1/2處0℃沖擊功平均213J。三種不同溫度的高溫拉伸試驗力學性能優良，100℃高溫拉伸試驗屈服強度554MPa，抗拉強度665MPa；200℃高溫拉伸試驗屈服強度534MPa，抗拉強度653MPa；300℃高溫拉伸試驗屈服強度506MPa，抗拉強度632MPa。

實施例6

壓力容器用20MnMoNi55鋼板是由以下重量百分比的組分熔煉而成：C：0.24%，Si：0.26%，Mn：1.15%，P：0.012%，S：0.012%，Cr：0.20%，Mo：0.40%，Ni：0.85%，Al：0.010%，Cu：0.12%，V：0.020%，Ti：0.030%，其余為Fe和不可避免的雜質。本實施例的鋼板厚度為80mm。

本實施例20MnMoNi55鋼板的生產方法，步驟如下：

（1）煉鋼工序：采用轉爐冶煉，LF爐精煉，連鑄。精煉調整成分，精煉總時間61min，白渣保持時間30min，確保造渣良好，精煉后的鋼水轉入真空脫氣爐（VD爐）真空處理，真空度60Pa，保持時間20min，軟吹7min；將冶煉后的鋼水進行連鑄，得到連鑄坯。

（2）加熱工序：鋼坯在加熱段加熱溫度1240℃，均熱段溫度1230℃，總加熱時間10min/cm。

（3）軋鋼工序：采用再結晶區+未再結晶區兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制溫度為1055℃，此階段單道次壓下量為20%，累計壓下率為30％；第二階段軋制溫度為860℃，累計壓下率為50％，第二階段單道次的壓下率為10%，道次為6次，制得所需厚度鋼板。

（4）熱處理工序：采用正火+回火熱處理，正火溫度910℃、總加熱時間3min/mm，正火后采用水冷加速冷卻；對正火處理后的鋼板進行回火，回火溫度650℃、總加熱時間3min/mm?；鼗鸷蟛捎每绽?，得到20MnMoNi55鋼板。

本實例的鋼板的力學性能：屈服強度576MPa，抗拉強度：694MPa，鋼板厚度1/2處0℃沖擊功平均223J。三種不同溫度的高溫拉伸試驗力學性能優良，100℃高溫拉伸試驗屈服強度564MPa，抗拉強度675MPa；200℃高溫拉伸試驗屈服強度544MPa，抗拉強度673MPa；300℃高溫拉伸試驗屈服強度516MPa，抗拉強度642MPa。

實驗證明：本發明所得鋼板強度及韌性匹配良好，生產的鋼板綜合性能優良，質量良好，生產成本低，可實現大批量生產。

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。