專利名稱：一種120mm低溫壓力容器鋼16MnDR厚板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于中厚鋼板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種120mm低溫壓力容器鋼 16MnDR厚板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
在公知的技術(shù)中，傳統(tǒng)的容器鋼已不能滿足人們的需求，特別是低溫壓力容器鋼， 這給實(shí)際應(yīng)用造成極大不便。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛的120mm低溫壓力容器鋼 16MnDR厚板及其生產(chǎn)方法。一種120mm低溫壓力容器鋼16MnDR厚板，包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%) :C :0. 10 0. 17,Si :0. 25 0. 45,Mn :1. 10 1. 40,P ( 0. 015,S ( 0. 005、Als 0. 015 0. 055, Nb :0. 015 0. 045, 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。為達(dá)到上述目的，所述120mm低溫壓力容器鋼16MnDR厚板的生產(chǎn)方法，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S彡0. 005%，保證脫硫周期彡2 Imin、脫硫溫降彡20 °C ；
b.轉(zhuǎn)爐冶煉采用100/120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，入爐鐵水中按質(zhì)量百分比含S( 0. 003%、 含P < 0. 080%,鐵水溫度彡1270 °C，鐵水裝入量誤差按士 It來(lái)控制，過(guò)程槍位按前期 1.0-1. 3m、中期1.2-1. 6m、后期1.0-1. Im控制，造渣堿度R按2. 5-4.0控制，出鋼目標(biāo) P彡0. 015%、C彡0. 05%、S彡0. 005%,出鋼過(guò)程中向鋼包內(nèi)加硅鋁鋇鈣、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(guò)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(guò)程中全程吹氬，加入渣料，堿度按4. 0-6.0控制，加入脫氧劑，加熱采用電流進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間按兩次控制，一加熱7-12min、二加熱6-lOmin，二加熱過(guò)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士 15°C，采用真空脫氣的上鋼溫度1610士 15°C ；
e.VD精煉VD真空度必須達(dá)到671 以下，保壓時(shí)間必須彡15min，破真空后軟吹 2-5min或不吹，軟吹過(guò)程中鋼水不得裸露，在線包抽真空時(shí)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士 15°C ；
f.模鑄上線使用前錠模溫度<120°C，澆注時(shí)中注管上口與鋼包下水口的距離控制在< 140mm，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(kāi)澆后1 ^iin內(nèi)加完，澆注到帽口 1/3位置時(shí)，向每個(gè)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(gè)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(duì)每支錠及時(shí)補(bǔ)加 40Kg以上的碳化稻殼保證帽口部位不見(jiàn)紅，同時(shí)要求在注畢1- 內(nèi)，向每個(gè)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(shí)間如下?tīng)F鋼溫度600-650°C，時(shí)間濁，升溫速度100°C/ S，當(dāng)溫度升至800°C時(shí)保溫6h，升溫速度100°C /S，溫度升至1000°C時(shí)升溫速度不限，溫度升至1280°C時(shí)保溫15h，溫度在1260°C時(shí)出鋼；
h.控軋控冷累計(jì)壓下率彡60%，開(kāi)軋溫度1020°C 1080°C，晾鋼厚度大于180mm，二階段開(kāi)軋溫度< 90(TC，終軋溫度800 880°C，軋后通過(guò)調(diào)整冷卻集管組數(shù)，返紅溫度在 630 720°C之間，冷卻速度3 12°C /S，然后送往矯直機(jī)矯直；
i.堆冷堆垛緩冷溫度不低于250°C，堆冷時(shí)間>24小時(shí)；
j.熱處理在外機(jī)爐進(jìn)行正火處理，溫度為900士20°C，保溫時(shí)間2. 0-2. 4min/mm,出爐
后空冷。由于本發(fā)明通過(guò)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16MnDR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(shí)嚴(yán)格控制軋鋼的加熱制度，軋制過(guò)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 16MnDR鋼種120mm厚度鋼板的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在冶煉過(guò)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(guò)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(guò)分長(zhǎng)大，為鋼坯在軋制過(guò)程中晶粒的細(xì)化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在軋制過(guò)程中，通過(guò)采用國(guó)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16MnDR鋼板性能需求。與傳統(tǒng)的16MnDR碳當(dāng)量不變的情況下，通過(guò)TMCP 軋制和鋼板堆垛緩冷方式，確保了鋼板性能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的生產(chǎn)簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛的120mm低溫壓力容器鋼16MnDR厚板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%) :C :0. 10 0. 17、Si :0. 25 0. 45,Mn :1. 10 1. 40、 P 彡 0. 015、S 彡 0. 005、Als 0. 015 0. 055、Nb 0. 015 0. 045、Ti 0. 010 0. 020，其
它為Fe和殘留元素。碳當(dāng)量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]彡0. 40。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的生產(chǎn)方法包括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。在所述KR鐵水預(yù)處理中，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 S ( 0. 005%，保證脫硫周期彡21min、脫硫溫降彡20°C ；在所述轉(zhuǎn)爐冶煉中，采用100/120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，入爐鐵水中按質(zhì)量百分比含S彡0. 003%、P彡0. 080%，鐵水溫度彡1270°C, 鐵水裝入量誤差按士 It來(lái)控制，廢鋼嚴(yán)格采用優(yōu)質(zhì)邊角料，過(guò)程槍位按前期1. 0-1. 3m、 中期1. 2-1. 6m、后期1. 0-1. Im控制，造渣堿度R按2. 5-4. 0控制，出鋼目標(biāo)P彡0. 015%、 C彡0. 05%、S^O. 005%,出鋼過(guò)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(guò)程中要求全程吹氬；在所述吹氬處理中，氬站一次性加入鋁線，在氬站要求強(qiáng)吹氬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 ；在所述LF精煉中，精煉過(guò)程中全程吹氬，吹氬強(qiáng)度根據(jù)不同環(huán)節(jié)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，加入精煉渣料，堿度按4. 0-6. 0控制，精煉脫氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉為主，加入量根據(jù)鋼水中氧含量及造白渣情況適量加入，加熱過(guò)程根據(jù)節(jié)奏富余和溫度情況選擇適當(dāng)電流進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間按兩次控制，一加熱7-12min、二加熱6-lOmin，二加熱過(guò)程中要求根據(jù)造渣情況，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，上鋼溫度1565士 15°C (不采用真空脫氣)/1610士 15°C (采用真空脫氣)；在所述VD精煉中，VD真空度必須達(dá)到671 以下，保壓時(shí)間必須彡15min，破真空后軟吹2-5min或不吹，軟吹過(guò)程中鋼水不得裸露，正常在線包抽真空時(shí)間(抽真空前鋼水溫度一目標(biāo)離站溫度)/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士 15°C ；在所述模鑄中， 澆鋼前保證錠模設(shè)備狀況良好，確保上線使用前錠模溫度< 120°C，確保澆注時(shí)中注管上口 (盆磚上沿)與鋼包下水口的距離控制在< 140mm，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(kāi)澆后1 細(xì)化內(nèi)加完， 澆注到帽口 1/3位置時(shí)，向每個(gè)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(gè)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(duì)每支錠及時(shí)補(bǔ)加40Kg以上的碳化稻殼保證帽口部位不見(jiàn)紅，同時(shí)要求在注畢1- 內(nèi)，向每個(gè)錠模內(nèi)補(bǔ)加40-80Kg的碳化稻殼以確保帽口保溫效果；在所述加熱中， 加熱溫度及加熱時(shí)間如下?tīng)F鋼溫度600-650°C，時(shí)間2h，升溫速度100°C /S，當(dāng)溫度升至 800°C時(shí)保溫6h，升溫速度100°C /S，溫度升至1000°C時(shí)升溫速度不限，溫度升至1280°C時(shí)保溫15h，溫度在1260°C時(shí)出鋼；在所述控軋控冷中，結(jié)合煉鋼化學(xué)成分，為防止混晶和晶粒粗大，嚴(yán)格堅(jiān)持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，累計(jì)壓下率彡60%，開(kāi)軋溫度1020°C IOSO0C，晾鋼厚度大于180mm，為精軋階段累計(jì)變形量及細(xì)化晶粒、位錯(cuò)強(qiáng)化奠定基礎(chǔ)，二階段開(kāi)軋溫度< 900°C，確保變形滲透使奧氏體內(nèi)部晶粒被壓扁拉長(zhǎng)，增大晶界有效面積并有效形成大量變形帶，為奧氏體相變提供更多的形核點(diǎn)，達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的，終軋溫度800 880°C，由于軋后緩冷易使晶粒長(zhǎng)大，并且組織中的C、Mn等合金固溶量有限，因此要控制適當(dāng)?shù)睦鋮s速度，為了獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，根據(jù)板厚的不同，軋后采用不同的層流冷卻，通過(guò)調(diào)整冷卻集管組數(shù)，返紅溫度在630 720°C之間，冷卻速度3 12°C /S，然后送往矯直機(jī)矯直；在所述堆冷中，采用高溫堆冷工藝可有效避免因快速冷卻產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，同時(shí)可大大降低鋼板中氫的含量，充分實(shí)現(xiàn)熱擴(kuò)散效果，改善鋼板探傷缺陷，鋼板堆垛緩冷工藝如下堆垛緩冷溫度不低于250°C，堆冷時(shí)間> 24小時(shí)；在所述熱處理中，在外機(jī)爐進(jìn)行正火處理，溫度為900士20°C，保溫時(shí)間2. 0-2. 4min/mm,出爐后空冷。實(shí)施例1
通過(guò)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，獲得一種120mm低溫壓力容器鋼16MnDR厚板，它包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%) :C :0. 12、Si :0. 44、Mn :1. 11、P :0. 013、S :0. 001、Als :0. 053、Nb 0.017、Ti :0. 018，其它為Fe和殘留元素。實(shí)施例2通過(guò)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，獲得一種120mm低溫壓力容器鋼16MnDR厚板，它包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%) :C :0. 17、Si :0. 27、Mn 1. 37、P :0. 005、S :0. 005、Als :0. 018、Nb 0. 043、Ti :0. 011，其它為Fe和殘留元素。
機(jī)械力學(xué)性能分析
成份及機(jī)械力學(xué)性能按GB 3531-2008執(zhí)行，機(jī)械力學(xué)性能具體見(jiàn)下表。
120mm低溫壓力容器鋼16MnDR厚板機(jī)械力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種120mm低溫壓力容器鋼16MnDR厚板，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. 10 0· 17,Si :0. 25 0. 45, Mn 1. 10 1. 40、P ≤ 0. 015,S≤O. 005 、Als :0. 015 0. 055、Nb :0. 015 0. 045、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120mm低溫壓力容器鋼16MnDR厚板，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120mm低溫壓力容器鋼16MnDR厚板的生產(chǎn)方法，其特征在于 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攪拌脫硫后保證鐵水S≤0. 005%，保證脫硫周期≤2 Imin、脫硫溫降≥20 °C ；b.轉(zhuǎn)爐冶煉采用100/120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，入爐鐵水中按質(zhì)量百分比含S≤ 0. 003%、 含P ≤ 0. 080%,鐵水溫度≤1270 °C，鐵水裝入量誤差按士 It來(lái)控制，過(guò)程槍位按前期 1.0-1. 3m、中期1.2-1. 6m、后期1.0-1. Im控制，造渣堿度R按2. 5-4.0控制，出鋼目標(biāo) P≤0. 015%、C≤0. 05%、S≤0. 005%,出鋼過(guò)程中向鋼包內(nèi)加硅鋁鋇鈣、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(guò)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(guò)程中全程吹氬，加入渣料，堿度按4. 0-6. 0控制，加入脫氧劑，加熱采用電流進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間按兩次控制，一加熱7-12min、二加熱6-lOmin，二加熱過(guò)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士 15°C，采用真空脫氣的上鋼溫度1610士 15°C ；e.VD精煉VD真空度必須達(dá)到671 以下，保壓時(shí)間必須彡15min，破真空后軟吹 2-5min或不吹，軟吹過(guò)程中鋼水不得裸露，在線包抽真空時(shí)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士 15°C ；f.模鑄上線使用前錠模溫度<120°C，澆注時(shí)中注管上口與鋼包下水口的距離控制在 (140mm，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(kāi)澆后1 4min內(nèi)加完，澆注到帽口 1Λ位置時(shí)，向每個(gè)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(gè)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(duì)每支錠及時(shí)補(bǔ)加40Kg以上的碳化稻殼保證帽口部位不見(jiàn)紅，同時(shí)要求在注畢l_2h內(nèi)，向每個(gè)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(shí)間如下?tīng)F鋼溫度600-650°C，時(shí)間濁，升溫速度100°C/ S，當(dāng)溫度升至800°C時(shí)保溫6h，升溫速度100°C /S，溫度升至1000°C時(shí)升溫速度不限，溫度升至1280°C時(shí)保溫15h，溫度在1260°C時(shí)出鋼；h.控軋控冷累計(jì)壓下率彡60%，開(kāi)軋溫度1020°C 1080°C，晾鋼厚度大于180mm，二階段開(kāi)軋溫度< 90(TC，終軋溫度800 880°C，軋后通過(guò)調(diào)整冷卻集管組數(shù)，返紅溫度在 630 720°C之間，冷卻速度3 12°C /S，然后送往矯直機(jī)矯直；i.堆冷堆垛緩冷溫度不低于250°C，堆冷時(shí)間>24小時(shí)；j.熱處理在外機(jī)爐進(jìn)行正火處理，溫度為900士20°C，保溫時(shí)間2. 0-2. 4min/mm,出爐后空冷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種120mm低溫壓力容器鋼16MnDR厚板，所述厚板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%)C0.10～0.17、Si0.25～0.45、Mn1.10～1.40、P≤0.015、S≤0.005、Als0.015～0.055、Nb0.015～0.045、Ti0.010～0.020，其它為Fe和殘留元素。碳當(dāng)量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]≤0.40。通過(guò)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16MnDR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(shí)嚴(yán)格控制軋鋼的加熱制度，軋制過(guò)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16MnDR鋼種120mm厚度鋼板的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
文檔編號(hào)C21D8/02GK102345054SQ20111017665
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者于颯, 劉慶波, 崔冠軍, 張強(qiáng), 張立新, 朱書成, 李亮亮, 李忠波, 袁永旗, 許少普, 賈濤, 趙迪, 高照海 申請(qǐng)人:南陽(yáng)漢冶特鋼有限公司