[发明专利]一种大厚度低温压力容器用钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大厚度低温压力容器用钢板，同时还涉及一种该钢板的生产方法。

背景技术

近年来，随着石油化工、煤化工等行业的深度开发，用于制造煤化工、石油化工等设备中的各种冷凝塔装置需要的低温压力容器用钢得到迅猛发展，市场对于厚规格低温压力容器用钢的需求越来越大。由于其特殊的环境，低温压力容器用钢的耐低温冲击韧性和抗层状撕裂性能有着严格的要求。

由于大厚度、大单重钢力学性能如板厚1/2处负温冲击功、尤其是Z向性能不佳，而且生产的成本较高，致使大厚度、大单重低温压力容器用钢板不能满足市场需求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种大厚度低温压力容器用钢板，以提高钢板的低温冲击韧性和抗层状撕裂性能。

同时，本发明的目的还在于提供一种大厚度低温压力容器用钢板的生产方法，以得到屈强比适中，板厚1/2处-70℃冲击韧性及Z向性能好的大厚度低温压力容器用钢板。

为了实现上述目的，本发明的技术方案在于采用了一种大厚度低温压力容器用钢板，由以下重量百分含量的化学成分组成：C：0.07~0.12%，Si：0.20~0.40%，Mn：1.40~1.60%，Ni：0.60~0.80%，P≤0.010%，S≤0.003%，Al：0.020~0.045%，Nb：0.02~0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述的大厚度低温压力容器用钢板的厚度最厚达100mm。

同时，本发明的技术方案还在于采用了一种大厚度低温压力容器用钢板的生产方法，包括如下步骤：

(1) 冶炼：将含有以下重量百分比C：0.07~0.12%，Si：0.20~0.40%，Mn：1.40~1.60%，Ni：0.60~0.80%，P≤0.010%，S≤0.003%，Al：0.020~0.045%，Nb：0.02~0.05%组分的钢水先经电炉冶炼，然后送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到或超过1560±10℃时转入VD炉真空脱气处理；

(2) 浇铸：将冶炼后的钢水连铸或模铸，得到连铸坯或钢锭，满足压缩比大于4的情况下，根据不同钢板厚度选用连铸坯或钢锭投料；

(3) 加热：将铸坯或钢锭进行加热处理，在1000℃以下升温速度100~120℃/h，钢锭最高加热温度1240℃，均热温度1200~1220℃；钢坯最高加热温度1220℃，均热温度1180~1200℃，总加热时间12±2min/cm；

(4) 轧制：第一阶段轧制温度为930~1100℃，此阶段单道次压下率为10~25%，累计压下率为60~80%；第二阶段轧制温度为830~910℃，累计压下率为40~60%，得到钢板粗品；

(5) 热处理：对钢板粗品进行正火处理，正火温度为910±10℃，保温系数为1.8~2.0min/mm，正火后根据不同钢板厚度进行空冷或水冷(加速冷却)，得到成品钢板。

步骤(1)所述精炼时喂入Al线，真空脱气处理前加入CaSi块，真空脱气处理的真空度≤66.6Pa，真空保持时间15~20min。

步骤(2)所述浇铸的温度为1530~1545℃；当板厚≤82mm且压缩比满足大于4采用连铸成材，板厚大于82mm采用钢锭成材，其中连铸时进行电磁搅拌或轻压，加强凝固末端强冷。

步骤(4)所述的第一阶段轧制的开轧温度为1050~1100℃，终轧温度为930~960℃；第二阶段轧制的开轧温度为880~900℃，终轧温度为800~860℃；第一阶段轧制和第二阶段轧制的单道次压下率均为10~27%。

步骤(5)所述的正火后冷却，当板厚大于70mm时采用水冷加速冷却工艺，控制水冷后的返红温度550~600℃。

本发明钢板采用的化学成分设计，碳、锰固溶强化；加入少量的Nb细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；加入少量的Ni能够提高低温韧性；通过后续合理的热处理工艺，钢板具有良好的力学性能。

钢板各组分及含量在本发明中的作用是：

C：0.07~0.12%，碳对钢的屈服强度、抗拉强度、焊接性能产生显著影响；碳通过间隙固溶能显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性。

Si：0.20~0.40%，在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但硅含量过高时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。

Mn：1.40~1.60%，锰成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；锰量过高，会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。