阅读说明：本技术 一种压力容器用钼合金钢板及其生产方法 (Molybdenum alloy steel plate for pressure container and production method thereof ) 是由 李建朝 李样兵 赵国昌 袁锦程 吴艳阳 龙杰 柳付芳 牛红星 尹卫江 侯敬超 王 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种压力容器用钼合金钢板及其生产方法,所述钢板是由以下重量百分比的组分组成：C 0.22-0.26%,Si 0.35-0.45%,Mn 0.70-0.98%,P≤0.006%,S≤0.005%,Mo 0.41-0.64%,Cr 0.30-0.35%,Ni 0.30-0.40%,Cu 0.10-0.22%,V≤0.050%,Nb≤0.040%,Ti≤0.050%,余量为Fe和不可避免的杂质。生产方法包括冶炼、模铸、轧钢和热处理工序。本发明钢板具有良好的常温拉伸、高温拉伸和低温冲击性能,综合性能优异,完全满足有特殊要求的压力容器用钢板的设计与制造。(The invention discloses a molybdenum alloy steel plate for a pressure container and a production method thereof, wherein the steel plate comprises the following components in percentage by weight: 0.22 to 0.26 percent of C, 0.35 to 0.45 percent of Si, 0.70 to 0.98 percent of Mn, less than or equal to 0.006 percent of P, less than or equal to 0.005 percent of S, 0.41 to 0.64 percent of Mo, 0.30 to 0.35 percent of Cr, 0.30 to 0.40 percent of Ni, 0.10 to 0.22 percent of Cu, less than or equal to 0.050 percent of V, less than or equal to 0.040 percent of Nb, less than or equal to 0.050 percent of Ti, and the balance of Fe and inevitable impurities. The production method comprises the working procedures of smelting, die casting, steel rolling and heat treatment. The steel plate has good normal-temperature stretching, high-temperature stretching and low-temperature impact properties and excellent comprehensive performance, and completely meets the design and manufacture of the steel plate for the pressure container with special requirements.)

一种压力容器用钼合金钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种压力容器用钼合金钢板及其生产方法，属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

为满足石油化工、煤化工行业市场、技术和生产发展的需要，锅炉及压力容器日趋大型化、重型化和复杂化，同时对其安全性的要求日益加严。为迎合这一发展趋势，设计院针对压力容器基材的钢板提出了更高更为严格的技术要求，部分要求如J系数、X系数、Ceq碳当量、负温冲击韧性以及550℃高温拉伸性能甚至接近或达到钢板的极限水平。为满足上述严苛要求，钢厂不得不在原技术要求的基础上提高合金元素含量，而这一举措不可避免导致生产成本增加，如何不提高生产成本尤其是合金成本、轧制及热处理成本，从而得到内在性能更优的钢板，成为各钢厂迫切需要解决的主要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种内外在综合性能优良的压力容器用钼合金钢板，该钢板强韧性匹配良好，能够满足中高温、高压环境使用的需求。

为了实现以上目的，本发明的压力容器用钼合金钢板所采用的技术方案是：一种压力容器用钼合金钢板，是由以下重量百分比的组分组成：C 0.22-0.26%，Si 0.35-0.45%，Mn 0.70-0.98%，P≤0.006%，S≤0.005%，Mo 0.41-0.64%，Cr 0.30-0.35%，Ni 0.30-0.40%，Cu 0.10-0.22%，V≤0.050%，Nb≤0.040%，Ti≤0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述的压力容器用钼合金钢板厚度为80-152mm。

本发明的另一目的在于提供一种压力容器用钼合金钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼、模铸、轧钢和热处理工序，各工序步骤如下：

（1）冶炼铸锭工序：初炼采用转炉或电炉，之后经LF炉精炼、VD真空处理完毕运到模铸线进行浇铸；钢锭的化学成分组成及重量百分含量为：C 0.22-0.26%，Si 0.35-0.45%，Mn0.70-0.98%，P≤0.006%，S≤0.005%，Mo 0.41-0.64%，Cr 0.30-0.35%，Ni 0.30-0.40%，Cu0.10-0.22%，V≤0.050%，Nb≤0.040%，Ti≤0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。

（2）轧钢工序：均热炉加热至1200℃~1350℃，加热时间28-36h后进行轧制。开轧温度920℃～1280℃，每道次压下率≤12%，钢板完全轧制之后空冷。

（3）热处理工序：钢板经正火温度850-950℃，总加热时间：2.0-3.0min/mm，水冷控制钢板返红温度350-440℃后得到压力容器用钼合金钢板。

本发明所述钢板具有以下特点：①屈服强度及抗拉强度较高，屈服强度在290MPa以上，抗拉强度在495MPa以上，延伸率≥22%；② -18℃AKV冲击功单值大于65焦耳；③冷弯d=2a，180°，外观无裂纹，其中d为弯芯直径，a为试样厚度。④550℃高温拉伸屈服强度Rp0.2≥185MPa。

本发明的设计思路：本发明引入新型成分设计理念，优化了钢中各元素的配比，采用低Mn、Mo、Cr、Ni、Cu复合强化机理，配合加入少量微合金V、Nb、Ti元素，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C、Mn能直接影响钢的强度和塑性，一定含量范围内，随着其含量增加，钢的强度逐渐升高，但塑性下降，焊接性能也会同时下降，故其含量应得到有效控制；Cr、Mo、Ni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，采用较少的贵重合金元素含量取得相对更优的内外在性能，也是本专利的创新点之一；少量微合金元素Nb形成的固溶体，V、Ti在钢中形成的碳化物能起到固溶强化、细化钢的组织和晶粒，改善钢的强韧性匹配的作用；少量的Cu元素能提高钢的强度和屈强比，改善钢的抗腐蚀能力，但其含量较高时，对热变形加工不利，其含量也需要得到较低控制。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。

采用上述技术方案产生的有益效果在于：

本发明所述的生产方法，采用转炉或电炉冶炼，钢水洁净度高，钢中残余元素和有害元素含量低，冶炼方式多样，便于操作。同时合金元素加入量更少，冶炼成本明显降低；钢板采用钢锭热轧成材，压缩比连铸坯大，芯部疏松等缺陷能得到更大程度的弥合；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。且钢板采用正火交货，从而使热处理成本显著降低。

本发明所述钢板满足了石油化工、煤化工等行业中压力容器所要求的中高温环境下的常温拉伸、高温拉伸和低温冲击性能，完全适合于制造石油、化工、电站、锅炉等行业中有特殊要求的压力容器，如氨合成塔、气化炉、加氢反应器、焦炭塔、换热器、冷凝器等设备及关键构件。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

本实施例的压力容器用钼合金钢板厚度为80mm，是由以下重量百分比的组分组成：C0.22%，Si 0.35%，Mn 0.70%，P 0.006%，S 0.005%，Mo 0.41%，Cr 0.30%，Ni 0.30%，Cu0.10%，V 0.050%，Nb 0.040%，Ti 0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的压力容器用钼合金钢板的生产方法的步骤如下：

（1）冶炼铸锭工序：初炼采用转炉或电炉，之后经LF炉精炼、VD真空处理完毕运到模铸线进行浇铸得到钢锭。

（2）轧制工序：均热炉加热至1200℃，加热时间28h后进行轧制。开轧温度920℃，每道次压下率12%，钢板完全轧制之后空冷。

（3）热处理工序：钢板经正火温度850℃，总加热时间：2.0min/mm，水冷，控制钢板返红温度350℃后得到本专利所述压力容器用钼合金钢板。

实施例2

本实施例的压力容器用钼合金钢板厚度为100mm，是由以下重量百分比的组分组成：C0.23%，Si 0.38%，Mn 0.75%，P 0.005%，S 0.005%，Mo 0.45%，Cr 0.32%，Ni 0.33%，Cu0.15%，V 0.045%，Nb 0.038%，Ti 0.048%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的压力容器用钼合金钢板的生产方法的步骤如下：

（1）冶炼铸锭工序：初炼采用转炉或电炉，之后经LF炉精炼、VD真空处理完毕运到模铸线进行浇铸得到钢锭。

（2）轧制工序：均热炉加热至1240℃，加热时间30h后进行轧制。开轧温度940℃，每道次压下率11%，钢板完全轧制之后空冷。

（3）热处理工序：钢板经正火温度870℃，总加热时间：2.2min/mm，水冷，控制钢板返红温度380℃后得到本专利所述压力容器用钼合金钢板。

实施例3

本实施例的压力容器用钼合金钢板厚度为132mm，是由以下重量百分比的组分组成：C0.24%，Si 0.40%，Mn 0.85%，P 0.004%，S 0.004%，Mo 0.52%，Cr 0.33%，Ni 0.35%，Cu0.18%，V 0.040%，Nb 0.035%，Ti 0.045%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的压力容器用钼合金钢板的生产方法的步骤如下：

（1）冶炼铸锭工序：初炼采用转炉或电炉，之后经LF炉精炼、VD真空处理完毕运到模铸线进行浇铸得到钢锭。

（2）轧制工序：均热炉加热至1280℃，加热时间32h后进行轧制。开轧温度1100℃，每道次压下率10%，钢板完全轧制之后空冷。

（3）热处理工序：钢板经正火温度915℃，总加热时间：2.5min/mm，水冷，控制钢板返红温度400℃后得到本专利所述压力容器用钼合金钢板。

实施例4

本实施例的压力容器用钼合金钢板厚度为144mm，是由以下重量百分比的组分组成：C0.25%，Si 0.43%，Mn 0.92%，P 0.005%，S 0.003%，Mo 0.60%，Cr 0.34%，Ni 0.38%，Cu0.20%，V 0.038%，Nb 0.032%，Ti 0.039%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的压力容器用钼合金钢板的生产方法的步骤如下：

（1）冶炼铸锭工序：初炼采用转炉或电炉，之后经LF炉精炼、VD真空处理完毕运到模铸线进行浇铸得到钢锭。

（2）轧制工序：均热炉加热至1320℃，加热时间34h后进行轧制。开轧温度1250℃，每道次压下率10%，钢板完全轧制之后空冷。

（3）热处理工序：钢板经正火温度940℃，总加热时间：2.8min/mm，水冷，控制钢板返红温度420℃后得到本专利所述压力容器用钼合金钢板。

实施例5

本实施例的压力容器用钼合金钢板厚度为152mm，是由以下重量百分比的组分组成：C0.26%，Si 0.45%，Mn 0.98%，P 0.005%，S 0.002%，Mo 0.64%，Cr 0.35%，Ni 0.40%，Cu0.22%，V 0.030%，Nb 0.028%，Ti 0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的压力容器用钼合金钢板的生产方法的步骤如下：

（1）冶炼铸锭工序：初炼采用转炉或电炉，之后经LF炉精炼、VD真空处理完毕运到模铸线进行浇铸得到钢锭。

（2）轧制工序：均热炉加热至1350℃，加热时间36h后进行轧制。开轧温度1280℃，每道次压下率10%，钢板完全轧制之后空冷。

（3）热处理工序：钢板经正火温度950℃，总加热时间：3.0min/mm，水冷，控制钢板返红温度440℃后得到本专利所述压力容器用钼合金钢板。

实施例1-5钢板的晶粒度、夹杂物分析结果（板厚1/2处）和力学性能检验结果（板厚1/2处）分别见表1和表2。

表1 钢板夹杂物和晶粒度检测结果

表2 钢板的力学性能

最后所应说明的是：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。