CN104962828A - 大厚度SA738GrA钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大厚度SA738GrA钢板及其生产方法，其由以下重量百分比的成分组成：C 0.14～0.16%，Si 0.25～0.45%，Mn 1.35～1.45%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr 0.15～0.20%，Mo≤0.06%，Ti≤0.02%，Ni 0.20～0.30%，Cu≤0.05%，Al 0.020～0.050%，V≤0.07%，Nb≤0.04%，Nb+V≤0.07%，余量为Fe和不可避免的杂质。本钢板在优化了钢板中各元素组分及配比，使得SA738GrA钢板的厚度达到112mm，本方法所得钢板满足ASME SA578/SA578M探伤标准中B级的要求；强度较高，屈服强度在310MPa以上，抗拉强度在515MPa～655MPa；-46℃冲击功大于27焦耳；钢板具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，适合于制造离心压缩机等关键设备部件。

Description

大厚度SA738GrA钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种压力容器用钢板，尤其是一种大厚度SA738GrA钢板及其生产方法。

背景技术

随着石油天然气行业的不断发展，石化等行业对临氢压力容器用钢的性能的要求不断提高，对设备制造用钢板的性能要求也起来越苛刻，除通常对低温韧性的要求越来越高以外，伴随着设备的大型化，对设备的抗恶劣环境和极端环境的要求也越来越高。为满足石化装备制造行业对于高性能钢板的需求，需要开发出具有良好的抗氢腐蚀、抗回火脆化、抗蠕变脆化等性能的Cr-Mo钢种，以满足加氢反应器长期在高温、高压、临氢环境下工作的需求。大厚度中低温临氢压力容器用SA738GrA钢板的成功开发，在当前钢铁形势下，作为新型压力容器用钢，起到不可替代的重要作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高质量的大厚度SA738GrA钢板；本发明还提供了一种大厚度SA738GrA钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明由以下重量百分比的成分组成：C 0.14～0.16%，Si 0.25～0.45%，Mn 1.35～1.45%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr 0.15～0.20%，Mo≤0.06%，Ti≤0.02%，Ni 0.20～0.30%，Cu≤0.05%，Al 0.020～0.050%，V≤0.07%，Nb≤0.04%，Nb+V≤0.07%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢板厚度为112mm。

本发明中：C含量为0.14～0.16%，C主要与其他元素形成碳化物，起组织强化和析出强化的作用，使钢板强度增加；Mn的含量在1.35～1.45%，主要起固溶强化、降低相变温度及提高钢板强度的作用；Ni的含量在0.20～0.30%，主要作用是增大奥氏体的过冷度，从而细化组织，取得强化效果，增加钢的耐大气腐蚀能力，同时提高低温冲击韧性和降低冷脆转变温度；Cr含量0.15～0.20%，Mo≤0.06%，可以显著提高钢的淬透性，同时能够提高回火稳定性；杂质元素P、S等含量下限不做限制，在工艺设备能力下尽可能降低，以达到钢质纯净、力学性能良好的目的。

本发明方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序，所述冶炼工序出钢钢水成分的重量百分含量如上所述；

所述加热工序：均热炉加热最高加热温度1280℃，均热温度1240℃～1260℃；

所述轧制工序：采用两阶段轧制工艺；第一阶段开轧温度为1050℃～1100℃，此阶段单道次压下量为15%～25%，累计压下率为35％～50％；第二阶段轧制温度≤890℃，晾钢厚度为1.5倍钢板厚度，累计压下率为30％～55％，单道次压下率≥10%不少于3道次；

所述轧后冷却工序：钢板轧后水冷，返红温度690℃～710℃；然后下线堆垛冷却，钢板表面温度≥450℃，堆垛总时间≥72h；

热处理工序：淬火＋回火处理；淬火处理时，淬火温度910±10℃、保温时间PLC+20min，淬火后利用最大水量进行水冷加速冷却；回火处理时，回火温度640～650℃、保温时间3～4min/mm，回火后即可得到所述的大厚度SA738GrA钢板。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明在ASME标准中制定的SA738GrA 钢板标准的基础上进行了改进，优化了钢板中各元素组分及配比，使得SA738GrA钢板的厚度达到112mm，同时保证了钢板的各项力学性能均满足ASME标准中的要求。

本发明方法所生产的钢板交货状态为淬火+回火，满足ASME SA578/SA578M探伤标准中B级的要求；强度较高，屈服强度在310MPa以上，抗拉强度在515MPa～655MPa之间；-46℃冲击功大于27焦耳；钢板具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，力学性能完全满足标准要求，适合于制造离心压缩机等关键设备部件。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

本大厚度SA738GrA钢板采用下述步骤的生产方法生产而成：

（1）冶炼工序：

A、初炼：优先选择优质料在电炉进行冶炼，出钢时避免见渣；

B、精炼：将钢水装入LF炉精炼，调整各元素成分；精炼总时间≥60min，白渣保持时间≥30min，确保造渣良好；石灰用量≥15kg/t钢，以保证精炼效果；

C、真空处理：将精炼后的钢水转入真空脱气炉（VD炉）进行真空处理，真空前加入Ca-Si块165kg/炉；真空度66Pa以下保持时间≥20min，软吹5min后吊包；出钢钢水成分的重量百分含量为：C 0.14～0.16%，Si 0.25～0.45%，Mn 1.35～1.45%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr 0.15～0.20%，Mo≤0.06%，Ti≤0.02%，Ni 0.20～0.30%，Cu≤0.05%，Al 0.020～0.050%，V≤0.07%，Nb≤0.04%，Nb+V≤0.07%，余量为Fe和不可避免的杂质。

（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行浇注，得到钢锭；利用火焰清理，清理掉钢锭表面可能存在的裂纹、皮下气泡等缺陷。

（3）加热工序：均热炉加热最高加热温度1280℃，均热温度1240℃～1260℃，加热过程中不允许某段烧咀全关。

（4）轧制工序：采用再结晶区+未再结晶区两阶段轧制工艺进行轧制；第一阶段开轧温度为1050℃～1100℃，此阶段单道次压下量为15%～25%，累计压下率为35％～50％，抢温轧制尽量增大压下量；第二阶段轧制温度≤890℃，晾钢厚度为1.5倍钢板厚度，累计压下率为30％～55％，第II阶段单道次压下率≥10%不少于3道次，即至少3道次的压下率≥10%。

（5）轧后冷却工序：钢板轧后水冷，返红温度690℃～710℃；将轧制后的钢板及时下线堆垛缓冷，钢板表面温度≥450℃，堆垛总时间≥72h；将热处理后的钢板逐张按照ASME SA578/SA578M进行超声波探伤检验，合格级别为B级。

（6）热处理工序：

A、淬火处理：对探伤合格的钢板进行淬火，淬火温度910±10℃、保温时间PLC+20min，淬火后利用最大水量进行水冷加速冷却；

B、回火处理：对淬火处理后的钢板进行回火，回火温度640～650℃、保温时间3～4min/mm，回火后即可得到所述的大厚度SA738GrA钢板。

实施例1：本大厚度SA738GrA钢板的具体生产工艺如下所述。

本钢板厚度为112mm，由以下重量百分比的成分组成：C 0.14%，Si 0.34%，Mn 1.44%，P 0.007%，S 0.003%，Cr 0.18%，Mo 0.02%，Ti 0.002%，Ni 0.26%，Cu 0.03%，Al 0.038%，V 0.002%，Nb 0.025%，其余为Fe和不可避免的杂质。

本钢板生产方法的步骤如下：

（1）冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼后送入LF炉精炼并调整成分，之后转入真空脱气炉（VD炉）进行真空处理，真空处理前Ca-Si块165kg，真空度66Pa以下保持20分钟破坏真空，软吹5分钟后吊包。

（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行浇铸，采用模铸生产，得到钢锭。

（3）加热工序：均热炉最高加热温度1280℃，均热温度1260℃。

（4）轧制工序：第一阶段，开轧温度为1100℃，终轧温度950℃，单道次压下量为15%～20%，累计压下率为45%，轧制至钢板厚度为180mm；第二阶段，开轧温度890℃，终轧温度850℃，轧制至目标厚度，单道次压下率大于10%的为5道次，晾钢厚度为1.5倍钢板厚度，累计压下率为35%，轧制后得到半成品钢板。

（5）轧后冷却工序：半成品钢板水冷，返红温度700℃；及时下线堆垛冷却，钢板表面温度480℃，堆垛总时间72小时。

（6）热处理工序：淬火处理过程中，淬火温度910℃、保温时间PLC+20min，淬火后利用最大水量进行水冷加速冷却；回火处理过程中，回火温度645℃、保温时间3.5min/mm，回火后空冷制得成品钢板。

本钢板的力学性能：屈服强度520MPa，抗拉强度613MPa，延伸率28%，-46℃冲击功平均192焦。

实施例2：本大厚度SA738GrA钢板的具体生产工艺如下所述。

本钢板厚度为112mm，由以下重量百分比的成分组成：C 0.16%，Si 0.32%，Mn 1.43%，P 0.006%，S 0.002%，Cr 0.20%，Mo 0.04%，Ti 0.001%，Ni 0.30%，Cu 0.02%，Al 0.037%， V 0.002%，Nb 0.023%，其余为Fe和不可避免的杂质。

本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼后送入LF炉精炼并调整成分，之后转入真空脱气炉（VD炉）进行真空处理，真空处理前Ca-Si块165kg，真空度66Pa以下保持25分钟破坏真空，软吹5分钟后吊包。

（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行浇铸，采用模铸生产，得到钢锭。

（3）加热工序：均热炉的最高加热温度1280℃，均热温度1250℃。

（4）轧制工序：第一阶段，开轧温度为1050℃，终轧温度940℃，单道次压下量为20%～25%，累计压下率为50%，轧制至钢板厚度为179mm；第二阶段，开轧温度880℃，终轧温度840℃，轧制至目标厚度，单道次压下率≥10%的为6道次，晾钢厚度为1.5倍钢板厚度，累计压下率为40%，轧制后得到半成品钢板。

（5）轧后冷却工序：半成品钢板水冷，返红温度700℃；及时下线堆垛冷却，钢板表面温度480℃，堆垛总时间75小时。

（6）热处理工序：淬火处理过程中，淬火温度915℃、保温时间PLC+20min，淬火后利用最大水量进行水冷加速冷却；回火处理过程中，回火温度650℃、保温时间4min/mm，回火后空冷制得成品钢板。

本钢板的力学性能：屈服强度517MPa，抗拉强度608MPa，延伸率28.5%，-46℃冲击功平均191焦。

实施例3：本大厚度SA738GrA钢板的具体生产工艺如下所述。

本钢板是由以下重量百分比的成分组成：C 0.15%，Si 0.25%，Mn 1.40%，P 0.020%，S 0.007%，Cr 0.15%，Mo 0.05%，Ti 0.02%，Ni 0.23%，Cu 0.05%，Al 0.020%，V 0.02%，Nb 0.04%，其余为Fe和不可避免的杂质。

本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼后送入LF炉精炼并调整成分，之后转入真空脱气炉（VD炉）进行真空处理。

（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行浇铸，采用模铸生产，得到钢锭。

（3）加热工序：均热炉的最高加热温度1280℃，均热温度1240℃。

（4）轧制工序：第一阶段，开轧温度为1100℃，单道次压下量为15%～20%，累计压下率为40%；第二阶段，开轧温度850℃，终轧温度820℃，轧制至目标厚度，单道次压下率大于10%的为3道次，晾钢厚度为1.5倍钢板厚度，累计压下率为30%，轧制后得到112mm半成品钢板。

（5）轧后冷却工序：半成品钢板水冷，返红温度690℃；及时下线堆垛冷却，钢板表面温度450℃，堆垛总时间80小时。

（6）热处理工序：淬火处理过程中，淬火温度920℃、保温时间PLC+20min，淬火后利用最大水量进行水冷加速冷却；回火处理过程中，回火温度640℃、保温时间3.2min/mm，回火后空冷制得成品钢板。

本钢板的力学性能：屈服强度518MPa，抗拉强度610MPa，延伸率28.2%，-46℃冲击功平均191.5焦。

试验例：按照实施例3的成分配比以及制备工艺进行批次生产，所得各批次钢板的的拉伸性能和冲击性能分别详见表1、表2。

表1：本SA738GrA钢板的拉伸性能

表2：本SA738GrA钢板的低温冲击性能

实施例4：本大厚度SA738GrA钢板的具体生产工艺如下所述。

本钢板由以下重量百分比的成分组成：C 0.15%，Si 0.45%，Mn 1.35%，P 0.012%，S 0.010%，Cr 0.16%，Mo 0.06%，Ti 0.01%，Ni 0.20%，Cu 0.03%，Al 0.050%，V 0.07%，其余为Fe和不可避免的杂质。

本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼后送入LF炉精炼并调整成分，之后转入真空脱气炉（VD炉）进行真空处理。

（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行浇铸，采用模铸生产，得到钢锭。

（3）加热工序：均热炉的最高加热温度1280℃，均热温度1245℃。

（4）轧制工序：第一阶段，开轧温度为1080℃，单道次压下量为16%～18%，累计压下率为42%；第二阶段，开轧温度860℃，终轧温度820℃，轧制至目标厚度，单道次压下率≥10%的为5道次，晾钢厚度为1.5倍钢板厚度，累计压下率为55%，轧制后得到112mm半成品钢板。

（5）轧后冷却工序：半成品钢板水冷，返红温度710℃；及时下线堆垛冷却，钢板表面温度500℃，堆垛总时间78小时。

（6）热处理工序：淬火处理过程中，淬火温度900℃、保温时间PLC+20min，淬火后利用最大水量进行水冷加速冷却；回火处理过程中，回火温度645℃、保温时间3.7min/mm，回火后空冷制得成品钢板。

本钢板的力学性能：屈服强度519MPa，抗拉强度611MPa，延伸率28.1%，-46℃冲击功平均190.5焦。

试验例：按照实施例4的成分配比以及制备工艺进行批次生产，所得各批次钢板的的拉伸性能和冲击性能分别详见表3、表4。

表3：本SA738GrA钢板的拉伸性能

表4：本SA738GrA钢板的低温冲击性能

实施例5：本大厚度SA738GrA钢板的具体生产工艺如下所述。

本钢板厚度112mm，由以下重量百分比的成分组成：C 0.15%，Si 0.33%，Mn 1.45%，P 0.006%，S 0.002%，Cr 0.17%，Mo 0.03%，Ti 0.003%，Ni 0.25%，Cu 0.03%，Al 0.035%，V 0.003%，Nb 0.020%，其余为Fe和不可避免的杂质。

本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼后送入LF炉精炼并调整成分，之后转入真空脱气炉（VD炉）进行真空处理，真空处理前Ca-Si块165kg，真空度66Pa以下保持22分钟破坏真空，软吹5分钟后吊包。

（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行浇铸，采用模铸生产，得到钢锭。

（3）加热工序：均热炉的最高加热温度1280℃，均热温度1255℃。

（4）轧制工序：第一阶段，开轧温度为1070℃，终轧温度940℃，单道次压下量为15%～18%，累计压下率为35%，轧制至钢板厚度为180.5mm；第二阶段，开轧温度880℃，终轧温度845℃，轧制至目标厚度，单道次压下率大于10%的为4道次，晾钢厚度为1.5倍钢板厚度，累计压下率为45%，轧制后得到半成品钢板。

（5）轧后冷却工序：半成品钢板水冷，返红温度700℃；及时下线堆垛冷却，钢板表面温度480℃，堆垛总时间73小时。

（6）热处理工序：淬火处理过程中，淬火温度914℃、保温时间PLC+20min，淬火后利用最大水量进行水冷加速冷却；回火处理过程中，回火温度648℃、保温时间3min/mm，回火后空冷制得成品钢板。

本钢板的力学性能：屈服强度516MPa，抗拉强度601MPa，延伸率29%，-46℃冲击功平均190焦。

试验例：按照实施例5的成分配比以及制备工艺进行批次生产，所得各批次钢板的的拉伸性能和冲击性能分别详见表5、表6。

表5：本SA738GrA钢板的拉伸性能

表6：本SA738GrA钢板的低温冲击性能

由上述试验例，以及表1至表6可知，本钢板在具有良好的拉伸性能的同时还兼有优良的低温冲击韧性；本方法采用淬火+回火工艺，整张钢板力学性能优秀，质量稳定，适合有特殊要求的大厚度SA738GrA钢板的大批量生产。

Claims (6)

1.一种大厚度SA738GrA钢板，其特征在于，其由以下重量百分比的成分组成：C 0.14～0.16%，Si 0.25～0.45%，Mn 1.35～1.45%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr 0.15～0.20%，Mo≤0.06%，Ti≤0.02%，Ni 0.20～0.30%，Cu≤0.05%，Al 0.020～0.050%，V≤0.07%，Nb≤0.04%，Nb+V≤0.07%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的大厚度SA738GrA钢板，其特征在于：所述钢板厚度为112mm。

3.一种大厚度SA738GrA钢板的生产方法，其包括冶炼、浇铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序，其特征在于：所述冶炼工序出钢钢水成分的重量百分含量为：C 0.14～0.16%，Si 0.25～0.45%，Mn 1.35～1.45%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr 0.15～0.20%，Mo≤0.06%，Ti≤0.02%，Ni 0.20～0.30%，Cu≤0.05%，Al 0.020～0.050%，V≤0.07%，Nb≤0.04%，Nb+V≤0.07%，余量为Fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求3所述的大厚度SA738GrA钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序：均热炉加热最高加热温度1280℃，均热温度1240℃～1260℃；

根据权利要求3所述的大厚度SA738GrA钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序：采用两阶段轧制工艺；第一阶段开轧温度为1050℃～1100℃，此阶段单道次压下量为15%～25%，累计压下率为35％～50％；第二阶段轧制温度≤890℃，晾钢厚度为1.5倍钢板厚度，累计压下率为30％～55％，单道次压下率≥10%不少于3道次。

5.根据权利要求3所述的大厚度SA738GrA钢板的生产方法，其特征在于，所述轧后冷却工序：钢板轧后水冷，返红温度690℃～710℃；然后下线堆垛冷却，钢板表面温度≥450℃，堆垛总时间≥72h。

6.根据权利要求3、4或5所述的大厚度SA738GrA钢板的生产方法，其特征在于，热处理工序：淬火＋回火处理；淬火处理时，淬火温度910±10℃、保温时间PLC+20min，淬火后利用最大水量进行水冷加速冷却；回火处理时，回火温度640～650℃、保温时间3～4min/mm，回火后即可得到所述的大厚度SA738GrA钢板。