阅读说明：本技术 一种中高温锅炉和压力容器钢板的生产方法 (Production method of medium-high temperature boiler and pressure vessel steel plate ) 是由 杨新龙 郭营利 刘国良 李金泽 董建军 姜军 陈开锋 李晓燕 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种中高温锅炉和压力容器钢板的生产方法,具体包括如下步骤：化学成分设计、冶炼、加热、轧制、轧后控冷、回火、焊接后热处理；本发明是在国标GB 713-2014锅炉和压力容器用钢板基础上优化了成分设计,降低了贵重合金Mo含量和Cr含量,采取两阶段正火控轧+回火,直接在线正火控轧后回火,节省了正火工序,简化了生成工艺,而且正火轧制产生的大量变形带和位错缺陷提供了相变形核质点,细化了晶粒,提高了钢板的强韧性,有效的降低了生产成本,缩短了生产工艺流程,取得了显著的经济效益,具有广泛的推广价值。(The invention relates to a production method of a medium-high temperature boiler and pressure vessel steel plate, which comprises the following steps: designing chemical components, smelting, heating, rolling, controlling cooling after rolling, tempering, and carrying out heat treatment after welding; the invention optimizes the component design on the basis of the steel plate for the national standard GB713-2014 boiler and the pressure vessel, reduces the Mo content and the Cr content of the noble alloy, adopts two-stage normalizing controlled rolling and tempering, directly performs on-line normalizing controlled rolling and then tempering, saves the normalizing process, simplifies the generation process, provides phase change nucleation particles due to a large number of deformation zone and dislocation defects generated by the normalizing rolling, refines the crystal grains, improves the obdurability of the steel plate, effectively reduces the production cost, shortens the production process flow, obtains remarkable economic benefit and has wide popularization value.)

一种中高温锅炉和压力容器钢板的生产方法

技术领域

本发明属于工程材料技术领域，具体涉及一种中高温锅炉和压力容器钢板的生产方法。

背景技术

中高温锅炉和压力容器钢14Cr1MoR是一种低合金结构用钢，由于其良好的塑性和韧性、较高的强度、抗回火脆性以及优良的焊接性能，被广泛的应用于锅炉、船舶、汽车缸体等大型设备，在国内外具有较好的使用前景，传统压力容器用钢14Cr1MoR生产存在以下问题：

1）压力容器用钢14Cr1MoR在使用过程中需要较高的韧性，在成分设计时在国标GB713-2014锅炉和压力容器用钢板要求范围内上，Mo含量走标准的中上限制，Cr含量走标准中上限，才能满足使用要求，造成冶炼成本高，焊接性差。

2）采用控轧+离线正火+离线回火热处理工艺生产14Cr1MoR，生产工序复杂，能耗高，生产成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种中高温锅炉和压力容器钢板的生产方法，以解决上述现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种中高温锅炉和压力容器钢板的生产方法，包括如下步骤：

步骤1）化学成分按重量百分比计为：C：0.13-0.16%，Si：0.5-0.8%，Mn：0.40-0.65%，S≤0.010%，P ≤0.020%，Cu≤0.3%，Cr：1.15-1.25%，Ni≤0.3%，Mo：0.45～0.55%，其余为Fe和不可避免的杂质；

步骤2）冶炼：转炉-精炼-连铸，冶炼扒渣温度＞1560℃，采用Al初步脱氧，精炼过程合金化，连铸配水采取缓冷，板坯下线后直接堆垛48小时后得到质量合格的板坯；

步骤3）加热：板坯采取三段式加热，其中预热段≤950℃，加热1段1050℃-1100℃，加热2段1130-1200℃，均热段1150-1200℃，总加热时间控制在≤260min；

步骤4）轧制：板坯出加热炉后，14Cr1MoR的奥氏体化温度900℃，铁素体相变温度850℃，珠光体相变温度750℃，第一阶段开轧温度≤1160℃，该阶段采取高温抢轧，第一阶段终轧温度不低于1050℃，待轧厚度达到成品厚度的1.5-2.0倍，采取第二阶段正火温度范围750℃-960℃内轧制，第二阶段开轧温度≤960℃，第二阶段终轧温度控制在不低于760℃；

步骤5）轧后控冷：轧后钢板快速气雾冷却至室温；

步骤6）回火：在线正火控制后的钢板，回火温度≥650℃，保温20-40min后空冷，检测力学性能满足要求；

步骤7）焊接后热处理：将制备好的待检测样品在620±10℃保温2-3 h，其中升温时，温度大于400℃时加热速度控制在50℃～80℃／h，降温时，当温度高于400℃时控制冷却速度为30℃～50℃／h，直到温度降到≤400℃时，保持自然冷却到常温，然后进行力学性能试验。

进一步地，所述步骤6）中检测力学性能满足要求分别为：抗拉强度618-669MPa，屈服强度450-513 MPa，断面收缩率22-27%，冲击功67-125J。

本发明的有益效果为：

1）中高温锅炉和压力容器用钢14Cr1MoR在使用过程中需要较高的韧性，在成分设计时在国标GB 713-2014锅炉和压力容器用钢板要求范围内上，Mo含量走标准的下限制，Cr含量走标准中下限，冶炼成本降低，焊接性提高。

2）利用Jmatpro软件模拟了14Cr1MoR的CCT曲线图，得出相变温度，采取两阶段正火控轧+回火，替代了传统控轧后钢板离线正火工艺+回火工艺，直接在线正火控轧后回火，节省了正火工序，简化了生成工艺，而且充分利用正火控轧产生的变形带和位错缺陷促进奥氏体硬化，提供了形核质点促使晶粒细化和强化，弥补了减少合金加入带来的强度损失，同时节省了离线正火工艺，缩短了工艺流程，提高了生产率，降低了生产成本低。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述。

一种中高温锅炉和压力容器钢板的生产方法，包括如下步骤：

1）成分设计：在国标GB 713-2014锅炉和压力容器用钢板控制范围内，化学成分按重量百分比计为：C：0.13-0.16%，Si：0.5-0.8%，Mn：0.40-0.65%，S ≤0.010%，P ≤0.020%，Cu≤0.3%，Cr：1.15-1.25%，Ni≤0.3%，Mo：0.45～0.55%，其余为Fe和不可避免的杂质；

2）冶炼：转炉-精炼-连铸，冶炼扒渣温度＞1560℃，采用Al初步脱氧，精炼过程合金化，连铸配水采取缓冷，板坯下线后直接堆垛48小时后得到质量合格的板坯；修磨板坯上下表面0-4mm，具体依据板坯表面质量。

3）加热：中高温压力容器用钢14Cr1MoR中铬和钼含量大，加热不均容易产生烧裂，板坯采取三段式加热，预热段≤950℃，加热1段1050℃-1100℃，加热2段1130-1200℃，均热段1150-1200℃，总加热时间控制在≤260min，轧前充分加热，保证碳氮化物充分固溶钢坯中，防止晶粒粗化；

4）轧制：板坯出加热炉后，14Cr1MoR的奥氏体化温度900℃，铁素体相变温度850℃，珠光体相变温度750℃，第一阶段开轧温度≤1160℃，该阶段采取高温抢轧，第一阶段终轧温度不低于1050℃，待轧厚度达到成品厚度的1.5-2.0倍，采取第二阶段正火温度范围750℃-960℃内轧制，第二阶段开轧温度≤960℃，第二阶段终轧温度控制在不低于760℃；

5）轧后控冷：轧后钢板快速气雾冷却至室温，将硬化态的奥氏体实现相变强化；

6）回火：在线正火控制后的钢板，回火温度≥650℃，实际选择720℃、680℃、650℃，保温20-40min空冷，650℃回火温度后，检测力学性能满足要求；

7）焊接后热处理：为了消除焊接应力，将制备好的待检测样品在620±10℃保温2-3h，其中升温温度大于400℃时，加热速度控制在50℃～80℃／h，降温时，当温度高于400℃时控制冷却速度为30℃～50℃／h，直到温度降到小于等于400℃时，保持自然冷却到常温，然后进行力学性能试验。

测试材料的力学性能分别为：抗拉强度618-669MPa，屈服强度450-513 MPa，断面收缩率22-27%，冲击功67-125J。

上述实例只是选取最优化的一种工艺，在本发明生产步骤中的工艺参数之内，亦能获得同样的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。