專利名稱：一種壓力容器鋼18MnMoNbR及其100mm厚度板生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵冶煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓力容器鋼18MnMoNbR及其IOOmm
厚度板生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
壓力容器用鋼板由于所制造的容器都要承受不同的壓力與強(qiáng)度。一般常壓為31.4MPa或更高；工作溫度常于-20°C-450°C之間，也有低于-20°C。根據(jù)容器的工作條件與加工工藝，要求容器用鋼板必須具有良好的冷彎和焊接性能；有良好的塑性和韌性；有高溫短時強(qiáng)度或長期強(qiáng)度性能。為了使容器能承受更高的壓力，減輕結(jié)構(gòu)自身重量，壓力容器用鋼板材質(zhì)除用優(yōu)質(zhì)碳素鋼材之外，目前大多采用低合金結(jié)構(gòu)鋼作材質(zhì)。壓力容器鋼板系專用板材，主要用于制造石油、化工、氣體分離和貯運等的容器或其他類似設(shè)備，如各種塔式容器、熱交換器、貯罐和罐車等。在機(jī)械制造行業(yè)中，特別是用于制造鍋爐、汽包，傳統(tǒng)的厚板容器鋼因其強(qiáng)度級別低、耐 高溫耐高壓性能差等因素，已不能滿足人們的需求，而且在使用過程中安全性降低、使用壽命短。申請?zhí)?200910312452.2的發(fā)明公開了一種Q370R壓力容器用鋼，是由以下重量百分比的組分制備而成:C:0.14-0.18%, S1:0.25-0.50%, Mn:
1.45-1.60%, P ^ 0.020%, S ^ 0.015%, Nd:0.28-0.45%,余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。同時還公開了一種Q370R壓力容器用鋼的制備方法。以上技術(shù)方案,生產(chǎn)成本高,生產(chǎn)難度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種強(qiáng)度高，塑性好，韌性強(qiáng)，耐高溫耐高壓性能好的壓力容器鋼18MnMoNbR，進(jìn)一步提供一種生產(chǎn)其100_厚度板的生產(chǎn)工藝。實現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是:一種壓力容器鋼18MnMoNbR，包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%):C:0.16 0.20,S1:0.25 0.45,Mn:1.35 1.45,Mo:0.5
0.6、P ( 0.015,S ( 0.005、Als:0.015 0.040,Nb:0.030 0.040,Ti:0.010 0.020，其它為Fe和殘留元素。所述化學(xué)成分的碳當(dāng)量< 0.40。所述壓力容器鋼18MnMoNbR含有90%的回火貝氏體和10%的鐵素體。進(jìn)一步的，提供一種生產(chǎn)IOOmm壓力容器鋼18MnMoNbR厚板的生產(chǎn)工藝，它包括如下步驟:
a.KR鐵水預(yù)處理:到站鐵水必須扒前渣與扒后渣，保證液面渣層厚度彡20mm，鐵水經(jīng)KR攪拌脫硫后保證鐵水按質(zhì)量百分比含S ( 0.005%，保證脫硫周期彡21min、脫硫溫降(20 0C ；
b.轉(zhuǎn)爐冶煉:入爐鐵水按質(zhì)量百分比含S彡0.003%,P ( 0.080%，鐵水溫度彡1270°C,鐵水裝入量誤差按土 It來控制，廢鋼嚴(yán)格采用優(yōu)質(zhì)邊角料，過程槍位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣堿度R按2.5-4.0控制，出鋼目標(biāo)按質(zhì)量百分比含P彡0.015%、C彡0.05%、S彡0.005%,出鋼過程中向鋼包內(nèi)硅鋁鋇鈣、錳鐵合金、硅鐵合金和石灰、螢石。出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結(jié)束前采用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度(30mm，轉(zhuǎn)爐出鋼過程中要求全程吹氬；
C.吹気處理:気站一次性加入招線，在IS站要求強(qiáng)吹IS 3min,流量200-500NL/min,鋼液面裸眼直徑控制在300 500_，離氬站溫度不得低于1570°C ；
d.LF精煉:精煉過程中全程吹気，加入禮:料，堿度按4.0-6.0控制,加入脫氧劑,加熱米用電流進(jìn)行加熱，加熱時間按兩次控制，一次加熱7-12min、二次加熱6_10min，二加熱過程中補(bǔ)加脫氧劑，并要求粘渣次數(shù)大于6次，離站前加入硅鈣線，加硅鈣線前必須關(guān)閉氬氣，不采用真空脫氣的上鋼溫度1565±15°C，采用真空脫氣的上鋼溫度1610±15°C ；
e.VD精煉:VD真空度必須達(dá)到67Pa以下，保壓時間必須彡15min，破真空后軟吹2-5min或不吹，軟吹過程中鋼水不得裸露，在線包抽真空時間1.7min，覆蓋劑保證鋪滿鋼液面，加覆蓋劑前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1565±15°C ；
f.模鑄:上線使用前錠模溫度<120°C，澆注時中注管上口與鋼包下水口的距離控制在< 140_，澆注前，模鑄保護(hù)渣一半采取草繩吊掛的方式掛在錠模中，吊掛高度高于錠模底部300 400mm，另一半在開澆后I 4min內(nèi)加完，澆注到帽口 1/3位置時，向每個錠模內(nèi)添加40Kg碳化稻殼，澆注完畢后，先用氧管將帽口內(nèi)的碳化稻殼鋪平后，再向每個錠內(nèi)添加40-80Kg的碳化稻殼，并用氧管均勻鋪平；澆注完畢60min內(nèi)，要對每支錠及時補(bǔ)加40Kg以上的碳化稻殼保證帽口部位不見紅，同時要求在注畢l_2h內(nèi)，向每個錠模內(nèi)補(bǔ)加40-80Kg的碳化稻殼；
g.加熱:加熱溫度及加熱時間如下:燜鋼溫度650-700°C，時間2h，1000°C以下升溫速度彡IOO0C /h，1000°C以上升溫速度不限，溫度升至1260°C時保溫16h，溫度在1240°C時出鋼；
h.控軋控冷:采用高溫低速大壓下工藝，累計壓下率>60%，粗軋開軋溫度1050°C 11500C，道次壓下量控制 在40-50mm，晾鋼厚度=成品厚度+100mm，采用ACC水冷到860°C以下開始精軋階段軋制，二階段開軋溫度彡860°C，道次壓下量控制在15-25mm，終軋溫度800 840°C，軋后通過調(diào)整冷卻集管組數(shù)，入水溫度> 7600C，返紅溫度在640 680°C之間，冷卻速度3 12°C /S，然后送往矯直機(jī)矯直；
1.堆冷:堆垛緩冷溫度不低于400°C，堆冷時間>48小時；
j.熱處理:在外機(jī)爐進(jìn)行正火快冷+回火處理，正火溫度為9 3 O ± I (TC，保溫時間
2.0-2.4min/mm,出爐后入淬火水槽水冷80S，返紅溫度為650_670°C，出水后空冷；回火溫度為680±10°C，保溫時間為4.0min/mm,出爐后空冷。由于本發(fā)明通過KR鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬處理、LF精煉、VD精煉、模鑄、力口熱、控軋控冷、堆冷、熱處理工藝，在保證18MnMoNbR成分的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制鋼中P、S等影響鋼板塑韌性的有害元素含量，同時嚴(yán)格控制軋鋼的加熱制度，軋制過程中嚴(yán)格控制終軋溫度、返紅溫度及冷卻速度，采用鋼板堆垛緩冷等方法，從而保證了 18MnMoNbR鋼種IOOmm厚度鋼板的各項性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在冶煉過程中，嚴(yán)格控制鋼中P (磷)、S (硫)等有害元素，保證鋼水的純凈度基本達(dá)到潔凈鋼水平。在后續(xù)軋制加熱過程中，為防止鋼坯內(nèi)部晶粒粗大，適當(dāng)降低加熱溫度，避免鋼坯內(nèi)部原始奧氏體晶粒過分長大，為鋼坯在軋制過程中晶粒的細(xì)化奠定堅實基礎(chǔ)。在軋制過程中，通過采用國內(nèi)先進(jìn)的TMCP軋制技術(shù)和鋼板堆垛緩冷技術(shù)，能夠保證18MnMoNbR鋼板性能需求。與傳統(tǒng)的18MnMoNbR碳當(dāng)量不變的情況下，通過TMCP軋制和鋼板堆垛緩冷方式，確保了鋼板性能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
具體實施例方式實施例1:
一種壓力容器鋼18MnMoNbR，包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%):C:0.16,Si:
0.25,Mn:1.35,Mo:0.5、P ≤ 0.015, S ( 0.005、Als:0.015,Nb:0.030, T1:0.010，其它為
Fe和殘留元素。所述化學(xué)成分的碳當(dāng)量< 0.40。所述壓力容器鋼18MnMoNbR具有90%的回火貝氏體和10%的鐵素體。進(jìn)一步的，提供一種生產(chǎn)IOOmm壓力容器鋼18MnMoNbR厚板的生產(chǎn)工藝，它包括如下步驟:
a.KR鐵水預(yù)處理:到站鐵水必須扒前渣與扒后渣，保證液面渣層厚度≤20mm，鐵水經(jīng)KR攬祥脫硫后保證鐵水S^0.005%，保證脫硫周期15min、脫硫溫降15 C ；
b.轉(zhuǎn)爐冶煉:入爐鐵水S≤0.003%、P≤0.080%，鐵水溫度1270°C，鐵水裝入量誤差按± It來控制，廢鋼嚴(yán)格采用優(yōu)質(zhì)邊角料，過程槍位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期
1.0-1.1m控制，造渣堿度R按2.5控制，出鋼目標(biāo)P < 0.015%、C≥0.05%、S≤0.005%，出鋼過程中向鋼包內(nèi)硅鋁鋇鈣、錳鐵合金、硅鐵合金和石灰、螢石。出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結(jié)束前采用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度< 30mm，轉(zhuǎn)爐出鋼過程中要求全程吹氬；
c.吹氬處理:氬站一次性加入鋁線,在氬站要求強(qiáng)吹氬3min，流量200NL/min，鋼液面裸眼直徑控制在300mm，離氬站溫度不得低于1570°C ；
d.LF精煉:精煉過程中全程吹氬，加入渣料，堿度按4.0控制，加入脫氧劑，加熱采用電流進(jìn)行加熱，加熱時間按兩次控制，一次加熱7-12min、二次加熱6_10min，二加熱過程中補(bǔ)加脫氧劑，并要求粘渣次數(shù)大于6次，離站前加入硅鈣線，加硅鈣線前必須關(guān)閉氬氣，不采用真空脫氣的上鋼溫度1550°C，采用真空脫氣的上鋼溫度1595°C ；
e.VD精煉:VD真空度必須達(dá)到67Pa以下，保壓時間必須≥15min，破真空后軟吹2-5min或不吹，軟吹過程中鋼水不得裸露，在線包抽真空時間1.7min，覆蓋劑保證鋪滿鋼液面，加覆蓋劑前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1550°C ；
f.模鑄:上線使用前錠模溫度100°C，澆注時中注管上口與鋼包下水口的距離控制在(140_，澆注前，模鑄保護(hù)渣一半采取草繩吊掛的方式掛在錠模中，吊掛高度高于錠模底部300 400mm，另一半在開澆后I 4min內(nèi)加完，澆注到帽口 1/3位置時，向每個錠模內(nèi)添加40Kg碳化稻殼，澆注完畢后，先用氧管將帽口內(nèi)的碳化稻殼鋪平后，再向每個錠內(nèi)添加40Kg的碳化稻殼，并用氧管均勻鋪平；澆注完畢60min內(nèi)，要對每支錠及時補(bǔ)加40Kg以上的碳化稻殼保證帽口部位不見紅，同時要求在注畢l_2h內(nèi)，向每個錠模內(nèi)補(bǔ)加40Kg的碳化稻殼；
g.加熱:加熱溫度及加熱時間如下:燜鋼溫度650°C，時間2h，1000°C以下升溫速度800C /h，1000°C以上時升溫速度不限，溫度升至1260°C時保溫16h，溫度在1240°C時出鋼；
h.控軋控冷:采用高溫低速大壓下工藝，累計壓下率60%，粗軋開軋溫度1050°C°C，道次壓下量控制在40mm，晾鋼厚度=成品厚度+100mm，采用ACC水冷到860°C以下開始精軋階段軋制，二階段開軋溫度820°C，道次壓下量控制在15_，終軋溫度80(TC，軋后通過調(diào)整冷卻集管組數(shù)，入水溫度760°C，返紅溫度在640°C之間，冷卻速度3°C /S，然后送往矯直機(jī)矯直；
1.堆冷:堆垛緩冷溫度不低于400°C，堆冷時間48小時；
j.熱處理:在外機(jī)爐進(jìn)行正火快冷+回火處理，正火溫度為920°C，保溫時間2.0min/mm,出爐后入淬火水槽水冷80S，返紅溫度為650°C，出水后空冷；回火溫度為670°C，保溫時間為4.0min/mm,出爐后空冷。機(jī)械力學(xué)性能分析
成分及機(jī)械力學(xué)性能按GB 713-2008執(zhí)行，機(jī)械力學(xué)性能具體見下表。1OOmm壓力容器鋼18MnMoNbR厚板機(jī)械力學(xué)性能及高溫拉伸性能:
權(quán)利要求
1.一種壓力容器鋼ISMnMoNbR,其特征在于:包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%):C:0.16 0.20、Si:0.25 0.45、Mn:1.35 1.45、Mo:0.5 0.6、P ≤ 0.015、S ≤ 0.005、Als:0.015 0.040、Nb:0.030 0.040、Ti:0.010 0.020，其它為 Fe 和殘留元素。
2.如權(quán)利要求1所述的一種壓力容器鋼ISMnMoNbR,其特征在于:所述化學(xué)成分的碳當(dāng)量< 0.40。
3.如權(quán)利要求1所述的一種壓力容器鋼18MnMoNbR，其特征在于:具有90%的回火貝氏體和10%的鐵素體。
4.一種生產(chǎn)IOOmm如權(quán)利要求1所述的壓力容器鋼18MnMoNbR的厚板的生產(chǎn)工藝，其特征在于:包括以下步驟， a.KR鐵水預(yù)處理:到站鐵水必須扒前渣與扒后渣，保證液面渣層厚度≤20mm,鐵水經(jīng)KR攪拌脫硫后保證鐵水按質(zhì)量百分比含S ( 0.005%，保證脫硫周期≤21min、脫硫溫降≤2 0℃ ； b.轉(zhuǎn)爐冶煉:入爐鐵水按質(zhì)量百分比含S≤0.003%,P ≤ 0.080%，鐵水溫度≥1270°C,鐵水裝入量誤差按± 1t來控制，廢鋼嚴(yán)格采用優(yōu)質(zhì)邊角料，過程槍位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣堿度R按2.5-4.0控制，出鋼目標(biāo)按質(zhì)量百分比含P≤0.015%、C≥0.05%、S≤0.005%,出鋼過程中向鋼包內(nèi)硅鋁鋇鈣、錳鐵合金、硅鐵合金和石灰、螢石，出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結(jié)束前采用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度(30mm，轉(zhuǎn)爐出鋼過程中要求全程吹氬； C.吹気處理:気站一次性加入招線，在IS站要求強(qiáng)吹1S 3min,流量200-500NL/min,鋼液面裸眼直徑控制在300 500mm，離氬站溫度不得低于1570°C ； d.LF精煉:精煉過程中全程吹1S，加入禮:料，堿度按4.0-6.0控制，加入脫氧劑，加熱米用電流進(jìn)行加熱，加熱時間按兩次控制，一次加熱7-12min、二次加熱6_10min，二加熱過程中補(bǔ)加脫氧劑，并要求粘渣次數(shù)大于6次，離站前加入硅鈣線，加硅鈣線前必須關(guān)閉氬氣，不采用真空脫氣的上鋼溫度1565±15°C，采用真空脫氣的上鋼溫度1610±15°C ； e.VD精煉:VD真空度必須達(dá)到67Pa以下，保壓時間必須≥15min，破真空后軟吹2-5min或不吹，軟吹過程中鋼水不得裸露，在線包抽真空時間1.7min,覆蓋劑保證鋪滿鋼液面，加覆蓋劑前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1565±15°C ； f.模鑄:上線使用前錠模溫度≤120°C，澆注時中注管上口與鋼包下水口的距離控制在≤ 140_，澆注前，模鑄保護(hù)渣一半采取草繩吊掛的方式掛在錠模中，吊掛高度高于錠模底部300 400mm，另一半在開澆后1 4min內(nèi)加完，澆注到帽口 1/3位置時，向每個錠模內(nèi)添加40Kg碳化稻殼，澆注完畢后，先用氧管將帽口內(nèi)的碳化稻殼鋪平后，再向每個錠內(nèi)添加40-80Kg的碳化稻殼，并用氧管均勻鋪平；澆注完畢60min內(nèi)，要對每支錠及時補(bǔ)加40Kg以上的碳化稻殼保證帽口部位不見紅，同時要求在注畢l_2h內(nèi)，向每個錠模內(nèi)補(bǔ)加40-80Kg的碳化稻殼；g.加熱:加熱溫度及加熱時間如下:燜鋼溫度650-700°C，時間2h，1000°C以下升溫速度≤IOO0C /h，1000°C以上升溫速度不限，溫度升至1260°C時保溫16h，溫度在1240°C時出鋼； h.控軋控冷:采用高溫低速大壓下工藝，累計壓下率≥60%，粗軋開軋溫度1050°C .1150°C,道次壓下量控制在40-50mm，晾鋼厚度=成品厚度+100mm，采用ACC水冷到860°C以下開始精軋階段軋制，二階段開軋溫度彡860°C，道次壓下量控制在15-25mm，終軋溫度800 840°C，軋后通過調(diào)整冷卻集管組數(shù)，入水溫度> 7600C，返紅溫度在640 680°C之間，冷卻速度3 12°C /S，然后送往矯直機(jī)矯直；.1.堆冷:堆垛緩冷溫度不低于400°C，堆冷時間> 48小時； j.熱處理:在外機(jī)爐進(jìn)行正火快冷+回火處理，正火溫度為9 3 O ± I (TC，保溫時間.2.0-2.4min/mm,出爐后 入淬火水槽水冷80S，返紅溫度為650_670°C，出水后空冷；回火溫度為680±10°C，保溫時間為4.0min/mm，出爐后空冷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓力容器鋼18MnMoNbR，包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%)C0.16～0.20、Si0.25～0.45、Mn1.35～1.45、Mo0.5～0.6、P≤0.015、S≤0.005、Als0.015～0.040、Nb0.030～0.040、Ti0.010～0.020，其它為Fe和殘留元素。所述化學(xué)成分的碳當(dāng)量≤0.40。進(jìn)一步的，提供一種生產(chǎn)100mm壓力容器鋼18MnMoNbR厚板的生產(chǎn)工藝，由于本發(fā)明通過KR鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬處理、LF精煉、VD精煉、模鑄、加熱、控軋控冷、堆冷、熱處理工藝，在保證18MnMoNbR成分的基礎(chǔ)上，控制鋼中P、S等影響鋼板塑韌性的有害元素含量，同時嚴(yán)格控制軋鋼的加熱制度，軋制過程中嚴(yán)格控制終軋溫度、返紅溫度及冷卻速度，采用鋼板堆垛緩冷等方法，從而保證了18MnMoNbR鋼種100mm厚度鋼板的各項性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
文檔編號C21D8/02GK103160740SQ20131008341
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月16日
發(fā)明者李亮, 楊陽, 唐鄭磊, 朱成杰, 袁恒 申請人:南陽漢冶特鋼有限公司