CN115029638A - 一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板及其生产方法 - Google Patents

一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板，由以下质量分数的化学成分组成：C 0.13～0.14％，Si 0.54～0.55％，Mn 0.46～0.48％，P≤0.010％，S≤0.005％，Als 0.028～0.041％，Cr 1.02～1.03％，Mo 0.503～0.554％，Sn≤0.015％，其余为Fe和杂质。还提供一种生产方法，按以下步骤进行：钢板依次通过转炉冶炼、LF精炼、RH精炼后进行连铸，连铸形成的铸坯经加热炉加热后进行轧制，轧制后依次进行冷却工序和热处理工序；本发明提供了一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板及其生产方法，采用正火后控冷的方式，通过正火出炉后弱水冷却，使钢板近表面组织细小均匀，较常规正火，有效减少强度的损失，可在不增加合金或加入极少量合金的情况下，获得较好的综合力学性能，强度富余量达到40～120MPa。

Description

一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板及其生产 方法
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，具体为一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板及其生产方法。
背景技术
随着石油化工行业的发展，大量新建石化企业，由此带来对压力容器用钢的需求日益扩大。同时用户对原材料的性能也提出了更高的要求，普通的容器钢已无法满足使用要求。压力容器用铬钼合金钢板作为石化项目常用的材料，备受国内外关注，尤其是满足美国材料与试验协会标准ASTM A 387/A 387M的压力容器钢板。现有ASTM A 387/A 387M的压力容器钢板生产方法中，钢板大多控冷后还需堆垛冷却，增加了工序的时间，钢板正火后采用空冷的方式时，其组织较粗大，往往需要添加较多合金元素以保证正火后的强度，这不利于生产成本的控制；而且处理不当还会造成钢板表面组织不均匀，影响力学性能。
发明内容
一、解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2 铬钼合金钢板及其生产方法，以解决以上问题。
二、技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板，其关键在于，由以下质量分数的化学成分组成：
C：0.13～0.14％，
Si：0.54～0.55％，
Mn：0.46～0.48％，
P≤0.010％，
S≤0.005％，
Als：0.028～0.041％，
Cr：1.02～1.03％，
Mo：0.503～0.554％，
Sn≤0.015％，
其余为Fe和杂质。
可选的，钢板厚度为17～23mm；
和/或钢板屈服强度371～428MPa；
和/或钢板抗拉强度555～590MPa；
和/或钢板断后伸长率A200：23.5～27％；
和/或钢板纵向20℃KV2：214～239J
还提供一种上述任一所述的压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板的生产方法，其关键在于按以下步骤进行：
钢板依次通过转炉冶炼、LF精炼、RH精炼后进行连铸，连铸形成的铸坯经加热炉加热后进行轧制，轧制后依次进行冷却工序和热处理工序；
所述冷却工序：采用层流冷却方式，返红温度660～700℃；
所述热处理工序：采用正火温度885～900℃，炉内保温时间1.5～2.0min/mm，出炉后先弱水冷却，再空冷至室温，然后采用回火温度650～660℃，炉内保温时间2.1～3.6min/mm，出炉后空冷至室温。
可选的，所述采用S含量≤0.005％的铁水；冶炼终点氧含量≤600ppm；
可选的，所述LF精炼中白渣精炼时间≥15min，保持或进一步脱硫至S≤ 0.005％。
可选的，所述RH精炼中采用210t双工位RH干式真空精炼炉并配合机器泵真空***进行精炼；其中极限真空度≤273Pa，高真空时间≥15min，软吹时间≥5min。
可选的，所述连铸过程中的中间包过热度为15～25℃，镇静时间≥5min；恒速浇铸成300×2070断面连铸板坯，中间包N≤45ppm。
可选的，所述加热炉加热过程中的加热系数为8～9min/cm，出炉温度为 1100～1180℃。
可选的，所述轧制过程中采用两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度≥ 950℃，第二阶段开始轧制温度≤930℃，终轧温度为820～840℃。
可选的，所述弱水冷却过程中采用低压III段冷却，水量465m3，水压 0.35MPa，辊速0.4m/s。
三、有益效果
本发明提供了一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板及其生产方法，采用正火后控冷的方式，通过正火出炉后弱水冷却，使钢板近表面组织细小均匀，较常规正火，有效减少强度的损失，可在不增加合金或加入极少量合金的情况下，获得较好的综合力学性能，强度富余量达到40～120MPa。
附图说明
无
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板，厚度17mm，其化学成分及质量分数：C为0.14％，Si为0.54％，Mn为0.48％，P为0.008％，S 为0.002％，Als为0.028％，Cr为1.02％，Mo为0.554％，Sn为0.001％，其余为Fe和杂质。
一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板的生产方法：
S1转炉冶炼：采用210t顶底复吹转炉冶炼，铁水采用一罐制从铁水脱硫到转炉，为深脱硫铁水，其S含量≤0.005％；冶炼终点氧含量≤600ppm。
S2 LF精炼：采用210t双工位LF精炼炉，白渣精炼时间≥15min；出站S ≤0.005％。
S3 RH精炼：210t双工位RH干式真空精炼炉精炼，并采用机器泵真空***；极限真空度≤273Pa，高真空时间≥15min，软吹时间≥5min。
S4连铸：中间包过热度15～25℃，镇静时间≥5min；恒速浇铸成300×2070 断面连铸板坯，结晶器采用倒角结晶器，并使用电磁搅拌；中间包N≤45ppm。
S5加热工序：加热系数8.3min/cm，出炉温度1136℃。
S6轧制工序：采用两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度994℃，第二阶段开始轧制温度902℃，终轧温度836℃。
S7冷却工序：采用层流冷却方式，返红温度700℃。
S8热处理工序：采用正火温度889℃，炉内保温时间1.5min/mm，出炉后弱水冷却，采用低压III段冷却，水量465m3，水压0.35MPa，辊速0.4m/s，再空冷至室温；采用回火温度655℃，炉内保温时间2.1min/mm，出炉后空冷至室温。
本17mm规格ASTM A387M Gr11CL2钢板，力学性能结果为：
屈服强度428MPa；抗拉强度590MPa；断后伸长率A200 23.5％；纵向20℃ KV2：239、223、230J。
实施例2
一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板，厚度23mm，其化学成分及质量分数：C为0.13％，Si为0.55％，Mn为0.46％，P为0.008％，S 为0.003％，Als为0.041％，Cr为1.03％，Mo为0.503％，Sn为0.001％，其余为Fe和杂质。
一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板的生产方法：
S1转炉冶炼：采用210t顶底复吹转炉冶炼，铁水采用一罐制从铁水脱硫到转炉，为深脱硫铁水，其S含量≤0.005％；冶炼终点氧含量≤600ppm。
S2 LF精炼：采用210t双工位LF精炼炉，白渣精炼时间≥15min；出站S ≤0.005％。
S3 RH精炼：210t双工位RH干式真空精炼炉精炼，并采用机器泵真空***；极限真空度≤273Pa，高真空时间≥15min，软吹时间≥5min。
S4连铸：中间包过热度15～25℃，镇静时间≥5min；恒速浇铸成300×2070 断面连铸板坯，结晶器采用倒角结晶器，并使用电磁搅拌；中间包N≤45ppm。
S5加热工序：加热系数8.6min/cm，出炉温度1158℃。
S6轧制工序：采用两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度964℃，第二阶段开始轧制温度871℃，终轧温度827℃。
S7冷却工序：采用层流冷却方式，返红温度663℃。
S8热处理工序：采用正火温度885℃，炉内保温时间2.0min/mm，出炉后弱水冷却，采用低压III段冷却，水量465m3，水压0.35MPa，辊速0.4m/s，再空冷至室温；采用回火温度658℃，炉内保温时间3.6min/mm，出炉后空冷至室温。
本23mm规格ASTM A387M Gr11CL2钢板，力学性能结果为：
屈服强度371MPa；抗拉强度555MPa；断后伸长率A200 27.0％；纵向20℃ KV2：214、227、225J。
实施例3
一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板，厚度20mm，其化学成分及质量分数：C为0.135％，Si为0.545％，Mn为0.47％，P为0.01％，S 为0.005％，Als为0.030％，Cr为1.03％，Mo为0.525％，Sn为0.015％，其余为Fe和杂质。
一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板的生产方法：
S1转炉冶炼：采用210t顶底复吹转炉冶炼，铁水采用一罐制从铁水脱硫到转炉，为深脱硫铁水，其S含量≤0.005％；冶炼终点氧含量≤600ppm。
S2 LF精炼：采用210t双工位LF精炼炉，白渣精炼时间≥15min；出站S ≤0.005％。
S3 RH精炼：210t双工位RH干式真空精炼炉精炼，并采用机器泵真空***；极限真空度≤273Pa，高真空时间≥15min，软吹时间≥5min。
S4连铸：中间包过热度15～25℃，镇静时间≥5min；恒速浇铸成300×2070 断面连铸板坯，结晶器采用倒角结晶器，并使用电磁搅拌；中间包N≤45ppm。
S5加热工序：加热系数9.0min/cm，出炉温度1180℃。
S6轧制工序：采用两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度950℃，第二阶段开始轧制温度890℃，终轧温度820℃。
S7冷却工序：采用层流冷却方式，返红温度667℃。
S8热处理工序：采用正火温度900℃，炉内保温时间2.0min/mm，出炉后弱水冷却，采用低压III段冷却，水量465m3，水压0.35MPa，辊速0.4m/s，再空冷至室温；采用回火温度650℃，炉内保温时间3.0min/mm，出炉后空冷至室温。
本23mm规格ASTM A387M Gr11CL2钢板，力学性能结果为：
屈服强度400MPa；抗拉强度575MPa；断后伸长率A200为27.0％；纵向20℃ KV2：221J、225J、228J。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板，其特征在于，由以下质量分数的化学成分组成：
C：0.13～0.14％，
Si：0.54～0.55％，
Mn：0.46～0.48％，
P≤0.010％，
S≤0.005％，
Als：0.028～0.041％，
Cr：1.02～1.03％，
Mo：0.503～0.554％，
Sn≤0.015％，
其余为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板，其特征在于：钢板厚度为17～23mm；
和/或钢板屈服强度371～428MPa；
和/或钢板抗拉强度555～590MPa；
和/或钢板断后伸长率A200：23.5～27％；
和/或钢板纵向20℃KV2：214～239J。
3.一种权利要求1-2任一项所述的压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板的生产方法，其特征在于按以下步骤进行：
钢板依次通过转炉冶炼、LF精炼、RH精炼后进行连铸，连铸形成的铸坯经加热炉加热后进行轧制，轧制后依次进行冷却工序和热处理工序；
所述冷却工序：采用层流冷却方式，返红温度660～700℃；
所述热处理工序：采用正火温度885～900℃，炉内保温时间1.5～2.0min/mm，出炉后先弱水冷却，再空冷至室温，然后采用回火温度650～660℃，炉内保温时间2.1～3.6min/mm，出炉后空冷至室温。
4.根据权利要求3所述的一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板的生产方法，其特征在于：所述采用S含量≤0.005％的铁水；冶炼终点氧含量≤600ppm。
5.根据权利要求3所述的一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板的生产方法，其特征在于：所述LF精炼中白渣精炼时间≥15min，保持或进一步脱硫至S≤0.005％。
6.根据权利要求3所述的一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板的生产方法，其特征在于：所述RH精炼中采用210t双工位RH干式真空精炼炉并配合机器泵真空***进行精炼；其中极限真空度≤273Pa，高真空时间≥15min，软吹时间≥5min。
7.根据权利要求3所述的一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板的生产方法，其特征在于：所述连铸过程中的中间包过热度为15～25℃，镇静时间≥5min；恒速浇铸成300×2070断面连铸板坯，中间包N≤45ppm。
8.根据权利要求3所述的一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板的生产方法，其特征在于：所述加热炉加热过程中的加热系数为8～9min/cm，出炉温度为1100～1180℃。
9.根据权利要求3所述的一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板的生产方法，其特征在于：所述轧制过程中采用两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度≥950℃，第二阶段开始轧制温度≤930℃，终轧温度为820～840℃。
10.根据权利要求3所述的一种压力容器用ASTM A387M Gr11CL2铬钼合金钢板的生产方法，其特征在于：所述弱水冷却过程中采用低压III段冷却，水量465m3，水压0.35MPa，辊速0.4m/s。
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