厚度≥120mm的熱套容器鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及壓力鍋爐和壓力容器鋼超厚鋼板制造技術(shù)，具體地指一種厚度 彡120mm的熱套容器鋼及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鍋爐和壓力容器鋼用途極廣，被廣泛用于石油、化工、電站、鍋爐等行業(yè)，一般用于 制作反應(yīng)器、熱換器、分離器、導(dǎo)氣管、鍋爐汽包等。熱套容器鋼板是低溫壓力容器中使用量 最大的一個鋼號，廣泛用于制造單層卷焊容器、整體多層夾緊容器、多層包扎容器、熱套容 器和球形容器。與此同時，制造這些大型裝置所使用的大單重超厚（大于100mm)鋼板的需 求量也越來越大，為降低各種裝置的制造成本，這些裝置都趨向于大型化；為提高大型裝置 的安全可靠性，對使用的鋼板內(nèi)部質(zhì)量要求越來越嚴格。從目前特厚板生產(chǎn)的方式來講，除 了采用原有的模鑄法之外，還有較為經(jīng)濟的連鑄法。但是連鑄生產(chǎn)受技術(shù)條件的限制無法 生產(chǎn)厚度過大的特厚板，目前世界上最大的轉(zhuǎn)爐連鑄板坯厚度為390mm，由于轉(zhuǎn)爐連鑄坯內(nèi) 部偏析和壓縮比的限制，只能生產(chǎn)厚度小于IOOmm的特厚板，由此帶來了使用電渣重熔冶 煉工藝生產(chǎn)連鑄板坯。經(jīng)過電渣爐冶煉的鋼，具有純度高、硫含量低、非金屬夾雜物少、鋼錠 表面光滑、結(jié)晶均勻致密、金屬組織和化學成分均勻的優(yōu)點。
[0003] 目前國內(nèi)生產(chǎn)超過IOOmm厚壓力容器用熱套容器鋼的廠家較少，且國內(nèi)市場上規(guī) 格為120mm的鋼板，因廠家無法保證探傷、性能，市場供應(yīng)量幾乎沒有；如果依賴進口，不僅 價格貴，而且進貨周期長，無法保證工程的正常運行。因此，生產(chǎn)探傷合格、性能優(yōu)異的超厚 規(guī)格熱套壓力容器鋼對企業(yè)實現(xiàn)差異化戰(zhàn)略、增強企業(yè)競爭力具有十分重要的意義。
[0004] 未解決上述問題，公告號CN102345054B的中國發(fā)明專利公開了一種120mm低溫 壓力容器16MnDR厚板及其生產(chǎn)方法，所述厚板包含如下質(zhì)量百分比的化學成分（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. 04、Ti:0. 010~0. 020,其它為Fe和不可避免的殘留元素。 碳當量[Ceq = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]彡 0· 40。其生產(chǎn)方法為：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、對冷、熱處理工藝，在 保證16MnDR成分的基礎(chǔ)上，嚴格控制鋼中P、S等影響鋼板塑韌性的有害元素含量，同時嚴 格控制軋鋼的加熱制度，乳制過程中嚴格控制終軋溫度、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厚度鋼板的各項性能指標達到標準要求。但 是，該專利中利用了轉(zhuǎn)爐冶煉和模鑄澆注的方式煉鋼，雖然保證了大單重鋼板有足夠的壓 下量和成材原料，但是無法保證高純度，并且模鑄澆注成材率較低，操作環(huán)境也較差。
[0005] 公告號CN102605241A的中國發(fā)明專利申請文件公開了一種正火型16MnDR壓力 容器鋼板及其制造方法，鋼板的化學成分按質(zhì)量百分比為（單位) :C :0. 15~0. 17、 Si :0· 25 ~0· 40、Mn :1. 4 ~L 55、P 彡 0· 015、S 彡 0· 005、V :0· 05 ~0· 07、Als :0· 020 ~ 0. 030、O < 0. 0040、N < 0. 0060,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。制造方法是：采用經(jīng)過脫 硫預(yù)處理的鐵水和廢鋼作為原料，經(jīng)過冶煉、連鑄、加熱、乳制和冷卻、正火熱處理等工序得 到正火型16MnDR低溫壓力容器鋼板。其優(yōu)點是：具有良好的強塑性匹配、優(yōu)良的低溫沖擊 韌性，且生產(chǎn)成本較低，規(guī)格可控，該鋼板主要用于低溫壓力容器設(shè)備的制造領(lǐng)域。但是該 方法生產(chǎn)的鋼板厚度僅為10~60_。
[0006] 因此，提供一種生產(chǎn)探傷合格、性能優(yōu)異的超厚規(guī)格熱套壓力容器鋼的方法顯得 十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有【背景技術(shù)】的不足之處，而提供一種厚度多120mm 的熱套容器鋼及其生產(chǎn)方法。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過如下措施來達到的：一種厚度多120mm的熱套容器鋼，鋼中 化學成分及質(zhì)量百分比為：C :0. 13~0. 18%、Si :0. 25~0. 50%、Mn :1. 30~1. 60%、 P 彡 0· 015%、S 彡 0· 005%、Nb :0· 020 ~0· 040%、Alt :0· 025 ~0· 050%，其余為 Fe 和不 可避免的殘留元素。
[0009] 優(yōu)選地，鋼中化學成分及質(zhì)量百分比為：C :0. 14~0. 16%、Si :0. 32~0. 42%、 Mn :1. 34 ~I. 43%、P 彡 0. 01%、S 彡 0. 004%、Nb :0. 034 ~0. 036%、Alt :0. 04 ~0. 045%， 其余為Fe和不可避免的殘留元素。
[0010] 再進一步地，鋼中化學成分及質(zhì)量百分比為：C :0. 14%、Si :0. 35%、Mn :1. 34%、 P :0. 01%、S :0. 004%、Nb :0. 034%、Alt :0. 04%，其余為 Fe 和不可避免的殘留元素。
[0011] 本發(fā)明選擇的主要化學元素及其百分含量在本發(fā)明熱套容器鋼中的作用如下：
[0012] C :碳是鋼中主要的強度元素，增加碳可以大幅度提高鋼的強度，當含量超過 0. 18%時，鋼的低溫韌性顯著惡化，因此控制在0. 10~0. 16%。
[0013] Si :硅是煉鋼脫氧的必要元素，也具有一定的強化作用，當含量低于0. 1時，冶煉 難度加大；當含量超過0. 5%時，鋼的潔凈度降低，韌性和焊接性能下降，回火脆性增強，因 此控制在0.25~0.50%。
[0014] Mn :降低鋼的下臨界點，增加奧氏體冷卻的過冷度，細化珠光體組織，以及改善 其力學性能，能明顯提高鋼的淬透性，但是含量高時，將降低鋼的低溫韌性，因此控制在 1. 0 ~1. 55%〇
[0015] Nb:鈮可以顯著提高鋼的奧氏體再結(jié)晶溫度，擴大未再結(jié)晶區(qū)范圍，便于實現(xiàn)高溫 軋制。鈮還可以抑制奧氏體晶粒長大，具有顯著地細晶強化和析出強化作用。
[0016] Alt :鋼中的全鋁含量，可與N形成A1N，可細化晶粒，其含量不足0. 015%時，效果 不佳，超過0. 05 %時，脫氧作用趨于飽和，增加鋼中夾雜物。因此控制在0. 015~0. 040%。
[0017] P :磷元素增加回火脆性及冷脆敏感性。
[0018] S :硫元素增加鋼的熱脆性，硫含量高時，對焊接性能不利。
[0019] 一種厚度彡120mm的熱套容器鋼的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：
[0020] 1)轉(zhuǎn)爐冶煉：入爐鋼水按照所述化學成分質(zhì)量百分比要求，嚴格控制 P < 0. 015%、S < 0. 005%，保證鋼水的純潔度，鋼水轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)爐冶煉，經(jīng)過轉(zhuǎn)爐冶煉后，出鋼 目標控制為：C :0· 04~0· 07% ;P彡0· 010% ;出鋼溫度1630~1650°C ;
[0021] 2)LF精煉：將轉(zhuǎn)爐冶煉后的鋼水送入LF精煉爐中精煉，精煉時，送電提溫3~ 5min后，按照4. 5~7. 5Kg/噸鋼加入活性石灰，按照1. 15~I. 30Kg/噸鋼加入脫氧劑進 行擴散脫氧；白渣后取樣，根據(jù)鋼水成分進行預(yù)調(diào)，除殘余元素外，控制Si的質(zhì)量百分比為 0. 30~0. 40%，其它化學成分按照所述化學成分質(zhì)量百分比范圍的中線控制，吊包進RH 爐；
[0022] 3) RH爐真空處理：鋼包入RH爐后，調(diào)整氬氣流量，控制氬氣流量為80~100mL/ min，使鋼液面具有明顯波動，待真空度降至67Pa時進行保壓，真空完畢，關(guān)閉氬氣閥門后 破空，測溫；
[0023] 4)按照L 4~L 6米/噸鋼喂Si~Ca線；
[0024] 5)軟吹：軟吹時間控制為8~15min ;
[0025] 6)連鑄：控制起步拉速控制為1. 5~I. 9m/min，得到連鑄坯，連鑄坯斷面為 1 50mm X 1800mm，長度為 2500 ~4500mm ；
[0026] 7)堆冷，堆冷時間為24~48h ;
[0027] 8)電渣重熔冶煉：連鑄坯采用低頻雙極串聯(lián)板坯電渣爐冶煉并抽錠；控制Si的質(zhì) 量百分比為0. 35~0. 50%，其它化學成分按照所述化學成分質(zhì)量百分比控制含量；
[0028] a.按照20~30Kg/噸鋼取預(yù)熔渣，并在1650~1750°C的溫度下進行烘烤，烘烤 時間3~4h，預(yù)熔渣烘干；將烘干后的預(yù)熔渣進行化渣處理，化渣時間為1. 5~2h，預(yù)熔渣 化成液態(tài)；
[0029] b.將由轉(zhuǎn)爐冶煉的連鑄坯接入電渣爐，形成自耗電極回路；并將液態(tài)預(yù)熔渣裝入 電渣爐的結(jié)晶器中；進行抽錠；
[0030] c.當抽錠速度控制在7. 5~8. 5mm/min時，進行重恪，并按照28~31g/min加入錯 粒直至重熔結(jié)束；重熔中，控制鋼水中非金屬夾雜物A、B、C、D類夾雜物總量不超過1.0級； 其