一种压力容器用合金钢板及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料制造的技术领域，具体的涉及一种压力容器用合金钢板及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术进步和经济的发展，石油化工设备的使用环境向更高温或更低温发 展，对材料的要求也越来越高。在低温环境下使用的压力容器不仅要求有良好的低温韧 性，还要求有高的强度，即要求具有高的强韧性。目前低温压力容器用钢板强度偏低，板厚 < 50mm，不能满足需求。
[0003] 为满足低温韧性要求，一般通过细化晶粒、合金化及提高纯净度等措施以改善铁 素体钢的低温韧性。
[0004] 通常采用电炉冶炼生产合金钢，生产效率低，钢中残余元素难以控制。钢板在乳制 后进行热处理以获得所需求的组织和性能。然而处理工艺参数因成分和性能要求不同而不 同，为了使得钢板达到所需最佳性能，如何寻求得到最佳热处理工艺参数成为亟待解决的 问题，在生产过程具有较高的难度。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于为了解决目前压力容器用合金钢板低温下强度韧性低且钢板 厚度不够的问题而提供一种压力容器用合金钢板及其制备方法，该压力容器用合金钢板采 用合理的化学成分设计以及与其相匹配的正火+淬火+回火的热处理工艺，保证钢板具有 合理的微观组织，同时满足各项力学性能标准。合理的热处理工艺能够保证钢板具有均匀 的微观组织，从而保证钢板具有良好的常温拉伸性能、低温韧性等指标，保证钢板在使用时 的安全性。
[0006] 本发明的技术方案为：一种压力容器用合金钢板，由以下按重量百分比的组分组 成：碳 0· 13 ~0· 17%，硅 0· 15 ~0· 35%，锰 0· 20 ~0· 40%，磷彡 0· 015%、硫彡 0· 010%， 镍 2. 80 ~3. 20%，铬 1. 60 ~1. 80%，钼 0· 40 ~0· 55%，钒 0· 010 ~0· 030%，钛 0· 010 ~ 0. 030%，铝0. 020~0. 050%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0007] 所述压力容器用合金钢板，由以下按重量百分比的组分组成：碳0. 14~0. 16%， 硅 0· 15 ~0· 25%，锰 0· 25 ~0· 35%，磷彡 0· 012%、硫彡 0· 005%，镍 2. 90 ~3. 10%，铬 L 65 ~L 75%，钼 0· 43 ~0· 50%，钒 0· 015 ~0· 025%，钛 0· 015 ~0· 025%，铝 0· 025 ~ 0. 040%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0008] 所述压力容器用合金钢板，由以下按重量百分比的组分组成：碳0· 15%，硅 0· 20%，锰 0· 30%，磷 0· 008%、硫 0· 002%，镍 3. 00%，铬 L 70%，钼 0· 47%，钒 0· 020%，钛 0. 020%，铝0. 035%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0009] 所述钢板的厚度大于80mm。
[0010] -种所述压力容器用合金钢板的制备方法，包括以下步骤：（1)铁水预处理脱硫； (2)脱磷；（3)转炉冶炼；(4) LF+RH炉外精炼；（5)板坯连铸；(6)板坯堆垛缓冷及再加热； (7)高压水除磷；（8)板坯乳制；（9)钢板堆垛缓冷；（10)正火+淬火+回火热处理，所述 步骤（10)正火+淬火+回火热处理的具体步骤为：钢板正火温度920~950°C，保温时间 1. 3~2. 3min/mm，淬火温度920~950°C，保温时间1. 3~2. 3min/mm，钢板回火温度680~ 700°C，保温时间1. 5~2. 5min/mm，钢板出炉后空冷。
[0011] 所述步骤（1)铁水预处理脱硫：处理后硫含量0. 003%，铁水温度1260°C。
[0012] 所述步骤⑶转炉冶炼：终点碳含量目标为0. 08%，P :0. 006%，S :0. 008% ;出钢 温度目标为1620°C;采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；钼铁、电解镍随废钢加入转炉，出钢过 程加铝锰铁、石灰、萤石造顶渣；依次加入硅锰合金、硅铁、铝锰铁、铬铁、钒铁进行合金化， 出钢过程吹氩时间15分钟。
[0013] 所述步骤（4) LF+RH炉外精炼：LF精炼到站温度为1532°C，出站温度为1653°C。加 热时间为30min，处理周期57min ;RH精炼：保真空时间15min，真空度0. 6mbr。RH后喂钙铁 线后软吹氩20min，软吹过程钢液面无裸露。
[0014] 所述步骤（5)板坯连铸：拉速为0. 9m/min，全氩气保护浇铸。
[0015] 所述步骤（6)板坯堆垛缓冷及再加热：板坯下线堆垛缓冷60h ;再加热的加热时间 为300~330min，出炉温度为1160~1183°C;所述步骤（8)板坯乳制：开乳温度为1084~ 1148°C，终乳温度为944~960°C ; (9)钢板堆垛缓冷：钢板堆垛缓冷至100°C以下。
[0016] 本发明的有益效果为：本发明所述压力容器用合金钢板在钢板中加入Ni增加残 余奥氏体的含量，促进逆转变奥氏体的形成，使基体的低温韧性得到改善。由于C、Mn在钢 中易偏析，影响组织的均匀性，因此降低C、Mn含量，但又不影响钢板的其他性能。加入Cr、 Mo提高钢的淬透性，提高强度和耐蚀性。加入适量的V、Ti、Al细化晶粒；Ti还能够改善焊 接性能。
[0017] 所述压力容器用合金钢板的制备方法中采用转炉冶炼，大大提高了生产效率，可 以很好地控制钢板中残余元素。同时采用正火+淬火+回火热处理，正火可获得均匀组织， 淬火+回火可获得高强度高韧性，正火+淬火+回火组合的热处理方式保证钢板质地纯净， 组织均匀。
[0018] 本发明通过对压力容器用合金钢板的成分设计，协同上对其的制备方法，使得合 金钢板的抗拉强度达到800MPa以上，-80°C横向冲击功不小于100J，断面收缩率不小于 60%，具有良好的高强韧性，焊接性能优良，广泛应用于石油化工等行业。
【具体实施方式】
[0019] 下面通过实施例对本发明进行详细的说明。
[0020] 实施例1
[0021] 所述压力容器用合金钢板，由以下按重量百分比的组分组成：碳0. 15%，硅 0· 18%，锰 0· 29%，磷 0· 009%、硫 0· 002%，镍 2. 86%，铬 L 64%，钼 0· 43%，钒 0· 019%，钛 0. 018%，铝0. 027%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0022] 所述压力容器用合金钢板的厚度为84mm。
[0023] 所述压力容器用合金钢板的制备方法，包括以下步骤：
[0024] (1)铁水预处理脱硫：采用KR铁水预处理脱硫、脱磷，处理后硫含量0. 003%，铁水 温度 1260°C ;
[0025] ⑵脱磷；
[0026] (3)转炉冶炼：终点碳含量目标为0. 08%，P :0. 006%，S :0. 008% ;出钢温度目标 为1620°C;采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；钼铁、电解镍随废钢加入转炉，出钢过程加铝锰 铁、石灰、萤石造顶渣；依次加入硅锰合金、硅铁、铝锰铁、铬铁、钒铁进行合金化，出钢过程 吹氩时间15分钟；
[0027] (4) LF+RH炉外精炼：LF精炼到站温度为1532°C，出站温度为1653°C。加热时间为 30min，处理周期57min ;RH精炼：保真空时间15min，真空度0. 6mbr。RH后喂钙铁线后软吹 氩20min，软吹过程钢液面无裸露；
[0028] (5)板还连铸：拉速为0· 9m/min，全氩气保护饶铸；
[0029] (6)板坯堆垛缓冷及再加热：板坯下线堆垛缓冷60h ;再加热的加热时间为 300min，出炉温度为1183°C ;
[0030] (7)高压水除磷；
[0031] (8)板还乳制：开乳温度为1148°C，终乳温度为952°C ;
[0032] (9)钢板堆垛缓冷：钢板堆垛缓冷至100°C以下；
[0033] (10)正火+淬火+回火热处理：钢板正火温度931°C，保温时间1.6min/mm，淬火 温度929°C，保温时间I. 4min/mm，钢板回火温度692°C，保温时间2. lmin/mm，钢板出炉后空 冷。
[0034] 实施例2
[0035] 所述压力容器用合金钢板，由以下按重量百分比的组分组成：碳0· 14%，硅 0· 20%，锰0· 33%，磷0· 010%、硫0· 002%，镍 2. 94%，铬 L 77%，钼 0· 47%，钒0· 023%，钛 0. 016%，铝0. 033%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0036] 所述压力容器用合金钢板的厚度为120_。
[0037] 所述压力容器用合金钢板的制备方法，包括以下步骤：
[0038] (1)铁水预处理脱硫：采用KR铁水预处理脱硫、脱磷，处理后硫含量0. 003%，铁水 温度 1260°C ;
[0039] (2)脱磷；
[0040] (3)转炉冶炼：终点碳含量目标为0. 08%，P :0. 006%，S :0. 008%