一种焊接压力容器用碳锰硅钢钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于钢板生产技术领域，具体涉及一种焊接压力容器用碳锰硅钢钢板及其生产方法。

背景技术

石油化工、煤化工、电站、锅炉等行业的焊接压力容器通常需要承载中高温、高压或强腐蚀介质，对制造其原材料---钢板必须具有良好的强韧性匹配，还要具有优秀的耐高温高压、抗冲击、抗高温蠕变以及抗腐蚀等多种特性。近一段时期以来，一方面随着我国压力容器监察规程日益加严和国家对压力容器设备安全的不断重视；另一方面，我国焊接压力容器的日趋大型化和复杂化。基于上述两方面原因，各大设计院和制造厂逐渐对压力容器用钢板的规格、尺寸以及性能指标尤其低温冲击韧性要求越来越严格。为满足用户严苛要求，研发高品质低成本特殊性能要求的新一代碳锰硅系列钢板十分紧迫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种焊接压力容器用碳锰硅钢钢板及其生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种焊接压力容器用碳锰硅钢钢板，其特征在于，所述钢板化学成分及其重量百分含量为：C：0.18-0.26%，Si：0.18-0.65%，Mn：0.92-1.72%，P≤0.008%，S≤0.002%，Cu：0.30-0.40%，Ni：0.25-0.35%，Cr：0.25-0.35%，Mo≤0.10%，V≤0.10%，B：0.003-0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

现对于现有技术，本发明优化了钢中各元素的配比，采用Cu、Ni、Cr、Mo及V等多种元素进行复合强化，配加少量能增强钢板淬透性的B元素，达到以更少的合金元素含量和比例充分发挥各元素的最大作用，确保钢板性能稳定良好。本发明中的Cr、Mo、Ni及V元素均能增强钢的淬透性，提高钢的强度、韧性和热强性，但加入量过多易导致合金成本升高。本专利采用相对较少的贵重合金元素含量取得相对更优的内在性能；少量的Cu添加在钢中的突出作用为改善普通低合金钢的耐腐蚀性能，加入Cu还能提高钢的强度和屈强比，而对焊接性能没有不利影响；微量的B元素则能明显提高钢的淬透性，进一步改善钢板的全厚度性能均匀性。

与常规生产工艺相比，本发明钢板中加入的贵合金元素含量相对较少，冶炼成本及后续的生产成本控制较低，市场潜力和竞争力很大。

优选的，Mo的重量百分含量为0.01～0.10%；和/或

所述V的重量百分含量为0.01～0.10%。

一种焊接压力容器用碳锰硅钢钢板的生产方法，生产过程包括冶炼、模铸、轧钢和热处理工序，其特征在于，所述轧钢工序，板坯在均热炉中加热至1255℃～1298℃，加热时间系数为9-13min/cm，加热后进行轧制。

进一步的，所述轧钢工序，采用Ⅱ型控轧，一阶段开轧温度1080℃～1150℃，每道次压下量25-30mm；二阶段开轧温度940-970℃，每道次压下率8-10%。

进一步的，所述轧钢工序，二阶段轧制终轧温度≥900℃，完全轧制之后采用ACC冷却设备进行水冷，控制钢板返红温度≤500℃。

进一步的，所述热处理工序，采用淬火＋回火工艺，淬火温度870-930℃，总加热时间2.5-3.0min/mm；回火温度600-630℃，总加热时间3.0-4.0min/mm。

进一步的，所述淬火，钢板加热后水冷至≤28℃。

进一步的，淬火水冷过程，高压段水量为4000-4500m

进一步的，所述冶炼工序，钢液初炼采用转炉或电炉，之后通过LF炉精炼、VD真空处理。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明合金元素加入量相对更少，冶炼成本相对更低；另外，热处理可以在淬火炉、常化炉（配有NAC功能）、车底炉（配有淬火槽）等多种炉型生产，排产容易。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。

实施例1

一种焊接压力容器用碳锰硅钢钢板，钢板化学成分及其重量百分含量为：C0.18%，Si 0.18%，Mn 0.92%，P 0.008%，S 0.002%，Cu 0.30%，Ni 0.25%，Cr 0.25%，Mo0.10%，V 0.10%，B 0.003%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

钢板生产过程包括冶炼、模铸、轧钢和热处理工序。

冶炼工序，钢液初炼采用转炉冶炼，之后通过LF炉精炼、VD真空处理。

模铸工序：钢液精炼处理完毕后运到模铸浇钢平台进行浇铸得到模铸锭。

轧钢工序，板坯在均热炉中加热至1255℃，加热时间系数为9min/cm，加热后进行轧制,采用Ⅱ型控轧，一阶段开轧温度1080℃，每道次压下量25mm；二阶段开轧温度940℃，每道次压下率8%,二阶段轧制终轧温度900℃，完全轧制之后采用ACC冷却设备进行水冷，控制钢板返红温度500℃。

热处理工序，采用淬火＋回火工艺，淬火温度870℃，总加热时间2.5min/mm，钢板加热后水冷至28℃，淬火水冷过程，高压段水量为4000m

实施例2

一种焊接压力容器用碳锰硅钢钢板，钢板化学成分及其重量百分含量为：C0.20%，Si 0.25%，Mn 1.00%，P 0.007%，S 0.002%，Cu 0.33%，Ni 0.26%，Cr 0.27%，Mo0.09%，V 0.08%，B 0.003%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

钢板生产过程包括冶炼、模铸、轧钢和热处理工序。

冶炼工序，钢液初炼采用转炉冶炼，之后通过LF炉精炼、VD真空处理。

模铸工序：钢液精炼处理完毕后运到模铸浇钢平台进行浇铸得到模铸锭。

轧钢工序，板坯在均热炉中加热至1260℃，加热时间系数为10min/cm，加热后进行轧制,采用Ⅱ型控轧，一阶段开轧温度1095℃，每道次压下量26mm；二阶段开轧温度945℃，每道次压下率8.5%,二阶段轧制终轧温度910℃，完全轧制之后采用ACC冷却设备进行水冷，控制钢板返红温度480℃。

热处理工序，采用淬火＋回火工艺，淬火温度880℃，总加热时间2.7min/mm，钢板加热后水冷至27.5℃，淬火水冷过程，高压段水量为4080m

实施例3

一种焊接压力容器用碳锰硅钢钢板，钢板化学成分及其重量百分含量为：C0.23%，Si 0.40%，Mn 1.32%，P 0.006%，S 0.002%，Cu 0.35%，Ni 0.29%，Cr 0.30%，Mo0.08%，V 0.07%，B 0.004%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

钢板生产过程包括冶炼、模铸、轧钢和热处理工序。

冶炼工序，钢液初炼采用转炉冶炼，之后通过LF炉精炼、VD真空处理。

模铸工序：钢液精炼处理完毕后运到模铸浇钢平台进行浇铸得到模铸锭。

轧钢工序，板坯在均热炉中加热至1277℃℃，加热时间系数为11min/cm，加热后进行轧制,采用Ⅱ型控轧，一阶段开轧温度1100℃，每道次压下量28mm；二阶段开轧温度958℃，每道次压下率9%,二阶段轧制终轧温度920℃，完全轧制之后采用ACC冷却设备进行水冷，控制钢板返红温度470℃。

热处理工序，采用淬火＋回火工艺，淬火温度900℃，总加热时间2.8min/mm，钢板加热后水冷至27℃，淬火水冷过程，高压段水量为4200m

实施例4

一种焊接压力容器用碳锰硅钢钢板，钢板化学成分及其重量百分含量为：C0.25%，Si 0.55%，Mn 1.62%，P 0.005%，S 0.001%，Cu 0.38%，Ni 0.33%，Cr 0.34%，Mo0.07%，V 0.06%，B 0.0045%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

钢板生产过程包括冶炼、模铸、轧钢和热处理工序。

冶炼工序，钢液初炼采用转炉冶炼，之后通过LF炉精炼、VD真空处理。

模铸工序：钢液精炼处理完毕后运到模铸浇钢平台进行浇铸得到模铸锭。

轧钢工序，板坯在均热炉中加热至1289℃℃，加热时间系数为12.5min/cm，加热后进行轧制,采用Ⅱ型控轧，一阶段开轧温度1130℃，每道次压下量29mm；二阶段开轧温度965℃，每道次压下率9.5%,二阶段轧制终轧温度930℃，完全轧制之后采用ACC冷却设备进行水冷，控制钢板返红温度460℃。

热处理工序，采用淬火＋回火工艺，淬火温度920℃，总加热时间2.9min/mm，钢板加热后水冷至26.5℃，淬火水冷过程，高压段水量为4400m

实施例5

一种焊接压力容器用碳锰硅钢钢板，钢板化学成分及其重量百分含量为：C0.26%，Si 0.65%，Mn 1.72%，P 0.005%，S 0.001%，Cu 0.40%，Ni 0.35%，Cr 0.35%，Mo0.05%，V 0.05%，B 0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

钢板生产过程包括冶炼、模铸、轧钢和热处理工序。

冶炼工序，钢液初炼采用电炉冶炼，之后通过LF炉精炼、VD真空处理。

模铸工序：钢液精炼处理完毕后运到模铸浇钢平台进行浇铸得到模铸锭。

轧钢工序，板坯在均热炉中加热至1298℃℃，加热时间系数为13min/cm，加热后进行轧制,采用Ⅱ型控轧，一阶段开轧温度1150℃，每道次压下量30mm；二阶段开轧温度970℃，每道次压下率10%,二阶段轧制终轧温度940℃，完全轧制之后采用ACC冷却设备进行水冷，控制钢板返红温度450℃。

热处理工序，采用淬火＋回火工艺，淬火温度930℃，总加热时间3.0min/mm，钢板加热后水冷至25℃，淬火水冷过程，高压段水量为4500m

实施例6

一种焊接压力容器用碳锰硅钢钢板，钢板化学成分及其重量百分含量为：C0.19%，Si 0.20%，Mn 0.97%，P 0.004%，S 0.002%，Cu 0.32%，Ni 0.28%，Cr 0.26%，Mo0.01%，V 0.01%，B 0.0033%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

钢板生产过程包括冶炼、模铸、轧钢和热处理工序。

冶炼工序，钢液初炼采用电炉冶炼，之后通过LF炉精炼、VD真空处理。

模铸工序：钢液精炼处理完毕后运到模铸浇钢平台进行浇铸得到模铸锭。

轧钢工序，板坯在均热炉中加热至1263℃℃，加热时间系数为9.4min/cm，加热后进行轧制,采用Ⅱ型控轧，一阶段开轧温度1088℃，每道次压下量27mm；二阶段开轧温度952℃，每道次压下率8.2%,二阶段轧制终轧温度906℃，完全轧制之后采用ACC冷却设备进行水冷，控制钢板返红温度492℃。

热处理工序，采用淬火＋回火工艺，淬火温度910℃，总加热时间2.6min/mm，钢板加热后水冷至26℃，淬火水冷过程，高压段水量为4130m

实施例7

一种焊接压力容器用碳锰硅钢钢板，钢板化学成分及其重量百分含量为：C0.24%，Si 0.32%，Mn 1.19%，P 0.007%，S 0.001%，Cu 0.39%，Ni 0.31%，Cr 0.31%，Mo0.03%，V 0.03%，B 0.0048%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

钢板生产过程包括冶炼、模铸、轧钢和热处理工序。

冶炼工序，钢液初炼采用电炉冶炼，之后通过LF炉精炼、VD真空处理。

模铸工序：钢液精炼处理完毕后运到模铸浇钢平台进行浇铸得到模铸锭。

轧钢工序，板坯在均热炉中加热至1292℃℃，加热时间系数为11.6min/cm，加热后进行轧制,采用Ⅱ型控轧，一阶段开轧温度1142℃，每道次压下量26mm；二阶段开轧温度968℃，每道次压下率9.7%,二阶段轧制终轧温度934℃，完全轧制之后采用ACC冷却设备进行水冷，控制钢板返红温度473℃。

热处理工序，采用淬火＋回火工艺，淬火温度890℃，总加热时间2.8min/mm，钢板加热后水冷至24℃，淬火水冷过程，高压段水量为4300m

对实施例1－7生产的钢板板厚1/2处的屈服强度、抗拉强度、A50延伸率、-30℃AKV横向冲击功进行检测，检测结果见表1。

表1

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。