一種特厚規格臨氫設備用鋼板的生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鋼鐵冶金技術領域，特別涉及一種特厚規格（厚度> 100mm)臨氫設備 用鋼板的生產方法。
【背景技術】
[0002] 石油、化工、煤炭液化等行業主要生產設施有容器和管道，此類容器內主要為含氫 的氣態或液態介質，這些介質在高溫高壓下完成合成或裂解等化學反應，這類容器通常稱 為臨氫設備。而臨氫設備的制造材料均選用Cr-Mo鋼，在制造臨氫設備的厚鋼板中，使用數 量最多的就是100mm以上鋼板。目前，國內市場上100mm以上厚度規格的鋼板生產廠家寥 寥無幾，市場供應量很少，如果采購國外鋼板，則不僅價格昂貴且進貨周期較長，無法保證 設備的正常制造。
[0003] 目前，最常用的臨氫設備用Cr-Mo鋼主要是2. 25Cr-lMo, 即12Cr2MolR鋼。通過 專利檢索，目前相類似的專利共有6個。其申請號分別201310060113. 6、201110095308. 5、 201010598263. 9、201010289116· 3、201110190491· 7 和 201310083418. 9。這些專利中，對于 臨氫設備用鋼的生產都是采用大型鋼錠來生產厚度100mm以上的成品鋼板。而鋼錠相比 于連鑄坯，存在諸多問題。例如，鋼錠生產占用的場地較大，生產周期較長，成材率較低；有 些鋼錠需要進行開坯，增加了加熱爐的使用次數，造成成本升高；特別是特大鋼錠內部的夾 雜、疏松和中心偏析較為嚴重，很難通過軋制變形予以消除。
[0004] 因此，針對國內現有的特厚規格臨氫設備用鋼的生產工藝，亟需開發生產周期短、 成材率較高、生產成本低、內部和表面質量良好的100mm以上厚度規格臨氫設備用鋼的生 產方法。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的旨在克服現有技術中以鋼錠或鋼坯為原料生產特厚規格臨氫設備 用鋼的缺陷，從而提供一種以連鑄坯為原料，通過真空復合軋制來生產1〇〇~300_特厚臨 氫設備用鋼板的方法。
[0006] 為此，本發明所采取的解決方案是：
[0007] -種特厚規格臨氫設備用鋼板的生產方法，其特征在于，以連鑄坯為原料，采用電 子束真空焊接，獲得厚度600~900mm的連鑄復合坯，并以此連鑄復合坯生產厚度100~ 300mm的特厚規格臨氫設備用鋼板，工藝包括：連鑄坯表面處理、電子束復合焊接、加熱軋 制及熱處理工藝，其具體生產方法為：
[0008] 1、連鑄坯表面處理：將連鑄坯待復合面及四個側面進行清理，去除表面氧化鐵皮， 表面粗糙度達到6. 3 μ m以上，表面清理完成后馬上用丙酮進行擦拭，去除清理面留下的油 污；清理后迅即進行真空焊接。
[0009] 2、電子束復合焊接：焊接在真空室中進行，首先用電子束對待焊表面進行預熱，當 預熱溫度達到100~150°C后再正式進行復合焊接，焊接電壓50~250kV，焊接電流20~ 180mA，焊接速度 50 ~300mm/min。
[0010] 3、加熱軋制：將焊接后的復合連鑄坯放入室式爐內加熱至1200~1250°C，保溫 15h ;出爐后進行二次開還，開還后還料的厚度為成品鋼板厚度的1. 5~2倍；將開還后的 坯料在冷床上緩冷至400~70(TC后，彡300mm送至步進式加熱爐，> 300mm送至室式 爐，加熱至1200~1250°C，保溫6h ;然后采用兩階段控軋工藝：第一階段為奧氏體再結 晶階段，溫度區間在1150~980°C，前兩道次的壓下率大于18%，其余道次壓下量為10~ 30%，累計壓下率彡68%;第二階段為奧氏體未再結晶階段，開軋溫度< 900°C，累計壓下率 > 50% ;乳后鋼板經過在線層流冷卻裝置進行在線冷卻，泛紅溫度為500~600°C ;其后鋼 板下線進行堆垛緩冷，以防止鋼板內應力來不及釋放而形成內裂紋。
[0011] 4、熱處理：采用正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝，正火溫度910~950°C，保 溫時間為2~2. 5min/mm ;當成品鋼板的厚度小于150mm時，采用淬火機組進行分段冷卻， 其中高壓段冷卻水壓為6. 5~8. 5bar，水量為3500~4000m3/h ;低壓段冷卻水壓為4. 5~ 5. 5bar，水量為3000~3500m3/h ;當成品鋼板厚度在150~300mm時，采用淬火槽進行快速 冷卻，鋼板傾斜式進入淬火槽內2~3min，隨后出水空冷至室溫；回火溫度700~740°C，保 溫時間為4~4. 5min/mm。
[0012] 本發明的有益效果為：
[0013] 本發明采用連鑄坯復合生產100~300mm特厚規格臨氫設備用鋼板，具有生產周 期短，成材率高（與連鑄坯相當），生產成本低，表面及內部質量穩定，成品鋼板不同厚度位 置，特別是鋼板中心各項性能優異的特點。
【具體實施方式】
[0014] 本發明采用真空復合連鑄坯，5500mm寬厚板軋機軋制的方法生產100~300mm 特厚臨氫設備用12Cr2MolR鋼板，其化學成分為：C :0. 12%，Si :0. 13%，Μη :0. 51%，Cr : 2· 18%，Mo :1. 02%，P :0· 0062%，S :0· 0023%，As :0· 0028%，Sn :0· 0005%，Sb :0· 0004%。 其具體工藝流程為：連鑄坯表面處理工序、電子束復合焊接工序、加熱軋制工序、熱處理工 序。
[0015] 實施例1 :
[0016] 成品鋼板厚度100mm。
[0017] 1.連鑄坯表面處理工序：兩塊待復合連鑄坯斷面厚度均為300mm，待復合面及四 個側面進行清理后其表面粗糙度達到6. 3 μ m，然后用丙酮擦拭加工面，防止再次氧化。
[0018] 2.電子束復合焊接工序：焊接在真空室中進行，用電子束對待焊表面進行預熱， 當預熱溫度達到120°C時再正式進行復合焊接，焊接電壓65kV，焊接電流50mA，焊接速度 80mm/min，焊接后復合連鑄還厚度為460mm。
[0019] 3.加熱軋制工序：復合連鑄坯入室式爐加熱，加熱至1230°C保溫10小時后出爐進 行開還，還料厚度為200mm,隨后在冷床緩冷至450°C后送入步進式加熱爐加熱，加熱溫度 1230°C，保溫6小時。然后采用兩階段控軋，第一階段前兩道次壓下量分別為18%和20%， 累計壓下率為70%，第二階段開軋溫度890°C，累計壓下率為52% ;乳后鋼板進行在線層流 冷卻，泛紅溫度為545°C ;隨后下線進行堆垛緩冷。
[0020] 4.熱處理工序：采用正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝，正火溫度910°C，保 溫時間為2min/mm，采用淬火機組進行分段冷卻，其中高壓段冷卻水壓為6. 5bar，水量為 3520m3/h，低壓段冷卻水壓為4. 5bar，水量為3051m3/h ;回火溫度710°C，保溫時間為4min/ mm〇
[0021] 實施例2:
[0022] 成品鋼板厚度200mm。
[0023] 1.連鑄坯的表面處理工序：兩塊待復合連鑄坯斷面厚度為300mm，待復合面及四 個側面進行清理后其表面粗糙度達到6. 3 μ m，然后用丙酮擦拭加工面，防止再次氧化。
[0024] 2.電子束復合焊接工序：焊接在真空室中進行，用電子束對待焊表面進行預熱， 當預熱溫度達到120°C時再正式進行復合焊接，焊接電壓145KV，焊接電流100mA，焊接速度 120mm/min。焊接后復合連鑄還厚度為600mm。
[0025] 3.加熱軋制工序：復合連鑄坯在入室式爐加熱，加熱至1250°C保溫10小時后出 爐進行開坯，坯料厚度為300mm，隨后在冷床緩冷至560°C后送入步進式加熱爐加熱，加熱 溫度1250°C，保溫6小時。然后采用兩階段控軋，第一階段前兩道次壓下量分別為21 %和 19%，累計壓下率為74%，第二階段開軋溫度870°C，累計壓下率為51 % ;乳后鋼板進行在 線層流冷卻，泛紅溫度為568°C ;隨后下線進行堆垛緩冷。
[0026] 4.熱處理工序：采用正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝，正火溫度930°C，保溫 時間為2min/mm，采用淬火槽進行快速冷卻，鋼板傾斜式進入淬火槽內2分鐘，出水溫度為 730°C，隨后空冷至室溫；回火溫度720°C，保溫時間為4min/mm。
[0027] 實施例3 :
[0028] 成品鋼板厚度為300mm。
[0029] 1.連鑄坯的表面處理工序：三塊待復合連鑄坯斷面厚度為300mm，待復合面及四 個側面進行清理后其表面粗糙度達到3. 2 μ m，然后用丙酮擦拭加工面，防止再次氧化。
[0030] 2.電子束復合焊接工序：焊接在真空室中進行，用電子束對待焊表面進行預熱， 當預熱溫度達到120°C時再正式進行復合焊接，焊接電壓230KV，焊接電流175mA，焊接速度 270mm/min。焊接后復合連鑄還厚度為900mm。
[0031] 3.加熱軋制工序：復合連鑄坯在入室式爐加熱，加熱至1250°C保溫10小時后 出爐進行開坯，坯料厚度為450_，隨后在冷床緩冷至610°C后送入室式爐加熱，加熱溫度 1250°C，保溫6小時。然后采用兩階段控軋，第一階段前兩道次壓下量分別為20%和18%， 累計壓下率為70%，第二階段開軋溫度850°C，累計壓下率為50% ;乳后鋼板進行在線層流 冷卻，泛紅溫度為585°C ;隨后下線進行堆垛緩冷。
[0032] 4.熱處理工序：采用正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝，正火溫度950°C，保溫 時間為2. 5min/mm，采用淬火槽進行快速冷卻，鋼板傾斜式進入淬火槽內3分鐘，出水溫度 為710°C，隨后空冷至室溫；回火溫度740°C，保溫時間為4. 5min/mm。
[0033] 分別對實施例1~3的鋼板進行力學性能檢測，其鋼板厚度1/2處常規力學性能 結果見表1，鋼板Z向力學性能檢驗結果見表2,鋼板厚度1/4處高溫拉伸檢驗結果見表3。
[0034] 表1實施例鋼板厚度1/2處常規力學性能檢驗結果
[0035]
[0036] 表2實施例鋼板Z向力學性能檢驗結果
[0037]
[0038] 表3實施例鋼板厚度1/4處高溫拉伸檢驗結果
[0039]
【主權項】
1. 一種特厚規格臨氫設備用鋼板的生產方法，其特征在于，以連鑄坯為原料，采用電 子束真空焊接，獲得厚度600~900mm的連鑄復合坯，并以此連鑄復合坯生產厚度100~ 300mm的特厚規格臨氫設備用鋼板，工藝包括：連鑄坯表面處理、電子束復合焊接、加熱軋 制及熱處理工藝，其具體生產方法為： (1) 連鑄坯的表面處理：將連鑄坯待復合面及四個側面進行清理，去除表面氧化鐵皮， 表面粗糙度達到6. 3 μ m以上，表面清理完成后馬上用丙酮進行擦拭，去除清理面留下的油 污；清理后迅即進行真空焊接； (2) 電子束復合焊接：焊接在真空室中進行，首先用電子束對待焊表面進行預熱，當預 熱溫度達到100~150°C后再正式進行復合焊接，焊接電壓50~250kV，焊接電流20~ 180mA，焊接速度 50 ~300mm/min ； (3) 加熱軋制：將焊接后的復合連鑄坯放入室式爐內加熱至1200~1250°C，保溫15h ; 出爐后進行二次開還，開還后還料的厚度為成品鋼板厚度的1. 5~2倍；將開還后的還料在 冷床上緩冷至400~70(TC后，< 300mm送至步進式加熱爐，> 300mm送至室式爐，加熱至 1200~1250°C，保溫6h ;然后采用兩階段控軋工藝：第一階段為奧氏體再結晶階段，溫度區 間在1150~980°C，前兩道次的壓下率大于18%，其余道次壓下量為10~30%，累計壓下 率彡68% ;第二階段為奧氏體未再結晶階段，開軋溫度< 900°C，累計壓下率彡50% ;乳后 鋼板經過在線層流冷卻裝置進行在線冷卻，泛紅溫度為500~600°C ;其后鋼板下線進行堆 燥緩冷； (4) 熱處理：采用正火+加速冷卻+回火的熱處理工藝，正火溫度910~950°C，保溫 時間為2~2. 5min/mm ;當成品鋼板的厚度小于150mm時，采用淬火機組進行分段冷卻，其 中高壓段冷卻水壓為6. 5~8. 5bar，水量為3500~4000m3/h ;低壓段冷卻水壓為4. 5~ 5. 5bar，水量為3000~3500m3/h ;當成品鋼板厚度在150~300mm時，采用淬火槽進行快速 冷卻，鋼板傾斜式進入淬火槽內2~3min，隨后出水空冷至室溫；回火溫度700~740°C，保 溫時間為4~4. 5min/mm。
【專利摘要】本發明提供一種特厚規格臨氫設備用鋼板的生產方法，采用連鑄坯表面處理、電子束復合焊接、加熱軋制及熱處理工藝，以連鑄坯為原料，通過電子束真空復合焊接，獲得厚度600～900mm的連鑄復合坯，將連鑄復合坯經加熱、開坯、緩冷和兩階段控制軋制以及正火+加速冷卻+回火的熱處理，生產出厚度100～300mm的特厚規格臨氫設備用鋼板。本發明具有生產周期短，成材率高，生產成本低，表面及內部質量穩定，成品鋼板不同厚度位置，特別是鋼板中心各項性能優異的特點。
【IPC分類】B21C37/02, C21D8/02
【公開號】CN105710152
【申請號】CN201410721107
【發明人】胡昕明, 王儲, 孫殿東, 劉浩巖, 王勇, 原思宇, 孫紹廣, 胡海洋, 李茂成, 李新玲
【申請人】鞍鋼股份有限公司