一種大厚度臨氫12Cr2Mo1R鋼板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種大厚度臨氫12Cr2Mo1R鋼板及其制造方法，由以下按重量百分比計的組分組成：C：0.08-0.15%、Si≤0.10%、Mn：0.30-0.60%、P≤0.010%、S≤0.010%、Cr：2.0-2.50%、Mo：0.90-1.10%、Sb≤0.003%、Sn≤0.010%、As≤0.010%、O≤0.002%、N≤0.004%、H≤0.0002%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明突破了連鑄坯真空焊接復(fù)合疊軋?zhí)睾皲摪寮夹g(shù)工藝對鋼種碳當量的局限，攻克了焊接性能差、焊接條件苛刻臨氫鉻鉬鋼的真空電子束焊接工藝瓶頸，在無傳統(tǒng)焊前預(yù)熱的條件下，開發(fā)了臨氫鉻鉬鋼雙坯和多坯制備大厚度坯料技術(shù)，研制了80-200mm大厚度臨氫鉻鉬鋼板；利用該發(fā)明生產(chǎn)臨氫鉻鉬鋼板，用電消耗為20kWh/t左右，用水消耗為3m3/t左右，生產(chǎn)的鋼板成材率為88％左右，不產(chǎn)生粉塵。
【專利說明】一種大厚度臨氫12Cr2M〇1 R鋼板及其制造方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種大厚度臨氫12Cr2M〇lR鋼板及其制造方 法。 【背景技術(shù)】
[0002] 煉油化工行業(yè)設(shè)備(包括加氫反應(yīng)器、四合一連續(xù)重整反應(yīng)器、螺紋鎖緊式換熱 器、熱高壓分離器等)均在高溫、高壓臨氫環(huán)境下使用，均采用以12Cr2MolR為代表的臨氫鉻 鑰鋼制造，該材料要求具有耐高溫、耐高壓、抗氫致裂紋、抗回火脆化能力，且隨著煉油化工 設(shè)備及裝置的大型化、規(guī)?；?，對鋼板的厚度要求也越來高，粗略統(tǒng)計80-200_厚臨氫鉻 鑰鋼板占據(jù)80%以上市場份額。
[0003] 各大鋼廠生產(chǎn)的連鑄坯厚度通常在300mm左右，受到壓縮比限制以及熱處理設(shè)備 的限制，所生產(chǎn)臨氫鉻鑰鋼厚度不超過120_。部分鋼廠通常采用模鑄鋼錠和電渣重熔法生 產(chǎn)厚度大于120mm臨氫鉻鑰鋼特厚板。
[0004] 而普通鋼錠法生產(chǎn)厚度大于120mm臨氫鉻鑰鋼特厚板，成材率僅約70%左右，接合 界面處結(jié)合粗疏，乳制時變形不容易消除鑄坯原始缺陷，探傷性能一般。用電渣重溶法生產(chǎn) 厚度大于120_臨氫鉻鑰鋼特厚板，成材率約85%左右，噸鋼用電1500kWh左右、用水6m 3 左右。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板及其制造方法，具有原料來源穩(wěn)定、 生產(chǎn)組織靈活、效率高、成材率高、能耗低、環(huán)境友好等優(yōu)點?？缮a(chǎn)可軋制80-200_厚的 大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板，其特征在于：由以下按重量百分比計的組分組成：C : 0· 08-0. 15%、Si 彡 0· 10%、Μη :0· 30-0. 60%、P 彡 0· 010%、S 彡 0· 010%、Cr :2· 0-2. 50%、Mo : 0· 90-1. 10%、Sb 彡 0· 003%、Sn 彡 0· 010%、As 彡 0· 010%、0 彡 0· 002%、N 彡 0· 004%、H 彡 0· 0002% 其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[〇〇〇7] 上述鋼板的碳當量Ceq彡0. 50%，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm彡0. 25%。
[0008] 上述一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，包括如下步驟：板坯制作和鋼 板制作。
[〇〇〇9] 上述板坯制作包括如下步驟： (1) 退火工藝：采用雙渣脫磷工藝冶煉，連鑄坯切割后立即吊入緩冷坑緩冷處理，以兩 塊相同長寬尺寸的連鑄坯為原料，將兩塊原料放置加熱爐內(nèi)，600-900°C保溫5-10小時，冷 卻至室溫； (2) 銑削組對：將兩塊原料銑削平整，測量每塊坯料長度差彡1mm，對角線長度彡2mm， 接臺< 0. 1mm ;每塊坯料縱向邊部修磨寬度> 50mm ;用清潔劑去除已銑削鋼坯表面雜質(zhì)，待 干燥后組坯；兩塊坯料組齊對正，結(jié)合面間隙< 0. 4mm ; (3) 定位焊接：采用手工電弧焊接，使用低氫焊條，焊條經(jīng)過250-280°C烘焙lh以上，坯 料長度方向和寬度方向每邊各焊接2段以上，均勻布置，每段長度200mm左右，采用多層多 道焊接，焊道溫度< l〇〇°C，焊后打磨焊縫露出金屬光澤； (4) 真空電子束焊接：抽真空，真空度高于lXlO^a ;采用電子束散焦吹掃，進一步 去除焊縫附近水分及油污等雜質(zhì)；多遍掃描，分段預(yù)熱，以150-200_為一個區(qū)間，掃描電 流25-35mA，電壓60KV，掃描寬度8-llmm，掃描速度6-8mm/s，每個區(qū)間掃描預(yù)熱后即進行 該區(qū)間的焊接，焊接加速電壓60KV，焊接電流300-400mA，焊接速度F=6-8mm/s，掃描寬度 B=2-3mm,熱輸入量彡40kJ/cm,保障烙深彡25mm ;依次再進行下一個區(qū)間的掃描、焊接，直 至焊接完成。
[0010] 上述板述厚度> 400mm。
[0011] 上述鋼板制作包括如下步驟： (1) 加熱工藝：將焊接好的板坯立即裝車底式爐加熱，以< 60°C /h升溫速度升至 920°C，保溫1-2小時，以彡80°C /h升溫速度升至1200-1270°C，保溫5-7小時，出爐； (2) 軋制工藝：采取高溫、低速大壓下的軋制制度，道次壓下率> 8%，中間坯厚度不小 于1. 5倍成品厚度； (3) 緩冷工藝：鋼板進入緩冷坑時，鋼板表面溫度> 600°C，鋼板出緩冷坑時表面溫度 彡300°C，緩冷時間彡40小時； (4) 熱處理工藝：采用正火+加速冷卻+回火熱處理工藝，正火溫度900± 10°C，保溫系 數(shù)彡1. 5min/mm，冷卻速度彡5°C，回火溫度720±10°C，保溫系數(shù)彡1. 5min/mm。
[0012] 上述鋼板厚度80-200mm。
[0013] 上述鋼板制作步驟中步驟（4)熱處理工藝中加速冷卻的冷卻速度> 5°C /m。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明突破了連鑄坯真空焊接復(fù)合疊軋?zhí)睾皲摪寮夹g(shù)工藝 對鋼種碳當量的局限，攻克了焊接性能差、焊接條件苛刻臨氫鉻鑰鋼的真空電子束焊接工 藝瓶頸，在無傳統(tǒng)焊前預(yù)熱的條件下，開發(fā)了臨氫鉻鑰鋼雙坯和多坯制備大厚度坯料技術(shù)， 研制了 80-200mm大厚度臨氫鉻鑰鋼板；利用該發(fā)明生產(chǎn)臨氫鉻鑰鋼板，用電消耗為20kWh/ t左右，用水消耗為3m3/t左右，生產(chǎn)的鋼板成材率為88%左右，不產(chǎn)生粉塵。與電渣重溶 法相比，提高成材率約3 %左右，噸鋼降低用電1480kWh左右、減少用水3m3左右。與普通鋼 錠法相比，提高成材率約18 %左右，且接合界面處結(jié)合致密，連鑄坯原始中心偏析位置調(diào)整 到整個組合坯料的1/4厚度處，乳制時變形更容易消除鑄坯原始缺陷，探傷性能優(yōu)異。
[0015] 說明書附圖 圖1為臨氫鉻鑰鋼板坯真空電子束焊縫照片； 圖2為臨氫鉻鑰鋼板坯真空電子束焊縫處熔深； 圖3為臨氫鉻鑰鋼板心部金相組織（500倍)。
[0016] 實施具體方式 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好的 了解本發(fā)明，但并不因此限制本發(fā)明。
[0017] 實施例1 利用200mm厚普通連鑄述，生產(chǎn)100mml2Cr2MolR大厚度臨氫鉻鑰鋼板。
[0018] 12Cr2MolR 的熔煉成分（重量百分比計）：C=0. 11%、Si=0. 084%、Μη=0· 41%、 Ρ=0· 008%、S=0. 002%、Cr=2. 31%、Μο=0· 96%、As=0. 006%、Sn=0. 0043%、Sb=0. 0008%，氣體含量 0=0· 0020%，Ν=(λ 0035%，Η=(λ 0001%，Ceq=0. 83%、Pcm=0. 31%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0019] 1)采用雙渣脫磷工藝冶煉12Cr2M〇lR，連鑄坯切割后立即吊如緩冷坑緩冷處理，選 取2支200mm厚連鑄板坯作為原料；將兩塊原料以55°C /h升溫速度，升溫至880°C，保溫10 小時，隨后吊至鑄坯緩冷坑冷卻卻至室溫。
[0020] 2)將兩塊原料銑削平整，每塊坯料縱向邊部修磨60mm寬度區(qū)域，用高效清潔劑徹 底去除已銑削鋼坯表面鐵銹、油污等雜質(zhì)，待干燥后組坯對正，旋轉(zhuǎn)90°堅直放置，測量其 結(jié)合面間隙〇. 2mm，兩塊述料長度差0. 5mm，對角線長度1. 5mm，接臺0. 1mm。
[0021] 3)采用手工電弧焊接，使用A302 (即Cr23Nil3)低氫焊條，焊條經(jīng)過250°C烘焙 1. 5h干燥處理，在坯料長度方向和寬度方向每間隔lm左右焊接1段200mm焊縫，均勻布置， 每段焊縫采用2層5道焊接，焊道溫度90°C，焊接過程中焊條未擺動，焊后打磨焊縫露出金 屬光澤。
[0022] 4)真空電子束焊接：抽真空，真空度要求高于IX K^Pa ;采用電子束散焦吹掃，進 一步去除焊縫附近水分及油污等雜質(zhì)；多遍掃描，分段預(yù)熱，以180_為一個區(qū)間，掃描電 流30mA，電壓60KV，掃描寬度10mm，掃描速度8mm/s，每個區(qū)間掃描預(yù)熱后即進行該區(qū)間的 焊接，焊接加速電壓60KV，焊接電流300mA，焊接速度F=7mm/s，掃描寬度B=2mm，熱輸入量 26kJ/cm，熔深30mm ;依次再進行下一個區(qū)間的掃描、焊接，直至焊接完成。
[0023] 5)焊接好的復(fù)合坯料立即裝車底式爐加熱，以60°C /h升溫速度升至920°C，保溫 1小時，78°C /h升溫速度升至1250°C，保溫5小時。
[0024] 6)軋制工藝，采取高溫、低速大壓下的軋制制度，道次壓下率彡8%，中間坯厚度 200mm 厚。
[0025] 7)軋后，鋼板表面溫度650°C進入鋼板緩冷坑，緩冷至表面溫度200°C出緩冷坑。
[0026] 8)正火溫度900°C，保溫系數(shù)1. 5min/mm，出爐后加速冷卻，冷卻速度5°C /S，回火 溫度720°C，保溫系數(shù)1. 5min/mm。
[0027] 上述用電消耗為20kWh/t,用水消耗為3m3/t,生產(chǎn)的鋼板成材率為88%。
[0028] 經(jīng)檢驗，利用200mm厚普通連鑄坯，采用雙坯復(fù)合工藝，生產(chǎn)100mml2Cr2MolR大厚 度臨氫12Cr2M 〇lR鋼板，符合JB/T4730. 3-2005標準I級探傷要求，綜合性能良好，符合國 家標準及附加供貨技術(shù)要求，滿足臨氫設(shè)備用鋼的技術(shù)條件，具體參數(shù)見表1。
【權(quán)利要求】
1. 一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板，其特征在于：由以下按重量百分比計的組分組成： C :0· 08-0. 15%、Si 彡 0· 10%、Μη :0· 30-0. 60%、P 彡 0· 010%、S 彡 0· 010%、Cr :2· 0-2. 50%、 Mo :0· 90-1. 10%、Sb 彡 0· 003%、Sn 彡 0· 010%、As 彡 0· 010%、0 彡 0· 002%、N 彡 0· 004%、 Η < 0. 0002%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，包括如下步驟： 板坯制作和鋼板制作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，其特征在于： 所述板坯制作包括如下步驟： (1) 退火工藝：采用雙渣脫磷工藝冶煉，連鑄坯切割后立即吊入緩冷坑緩冷處理，以兩 塊相同長寬尺寸的連鑄坯為原料，將兩塊原料放置加熱爐內(nèi)，600-900°C保溫5-10小時，冷 卻至室溫； (2) 銑削組對：將兩塊原料銑削平整，測量每塊坯料長度差< 1mm，對角線長度< 2mm， 接臺< 0. 1mm ;每塊坯料縱向邊部修磨寬度> 50mm ;用清潔劑去除已銑削鋼坯表面雜質(zhì)，待 干燥后組坯；兩塊坯料組齊對正，結(jié)合面間隙< 〇. 4_ ; (3) 定位焊接：采用手工電弧焊接，使用低氫焊條，焊條經(jīng)過250-280°C烘焙lh以上，坯 料長度方向和寬度方向每邊各焊接2段以上，均勻布置，每段長度200mm左右，采用多層多 道焊接，焊道溫度< l〇〇°C，焊后打磨焊縫露出金屬光澤； (4) 真空電子束焊接：抽真空，真空度高于lXlO^a ;采用電子束散焦吹掃，進一步 去除焊縫附近水分及油污等雜質(zhì)；多遍掃描，分段預(yù)熱，以150-200_為一個區(qū)間，掃描電 流25-35mA，電壓60KV，掃描寬度8-llmm，掃描速度6-8mm/s，每個區(qū)間掃描預(yù)熱后即進行 該區(qū)間的焊接，焊接加速電壓60KV，焊接電流300-400mA，焊接速度F=6-8mm/s，掃描寬度 B=2-3mm,熱輸入量彡40kJ/cm,保障烙深彡25mm ;依次再進行下一個區(qū)間的掃描、焊接，直 至焊接完成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，其特征在于： 所述鋼板制作包括如下步驟： (1) 加熱工藝：將焊接好的板坯立即裝車底式爐加熱，以< 60°C /h升溫速度升至 920°C，保溫1-2小時，以彡80°C /h升溫速度升至1200-1270°C，保溫5-7小時，出爐； (2) 軋制工藝：采取高溫、低速大壓下的軋制制度，道次壓下率> 8%，中間坯厚度不小 于1.5倍成品厚度； (3) 緩冷工藝：鋼板進入緩冷坑時，鋼板表面溫度> 600°C，鋼板出緩冷坑時表面溫度 彡300°C，緩冷時間彡40小時； (4) 熱處理工藝：采用正火+加速冷卻+回火熱處理工藝，正火溫度900± 10°C，保溫系 數(shù)彡1.5min/mm，冷卻速度彡5°C，回火溫度720±10°C，保溫系數(shù)彡1.5min/mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板，其特征在于：所述鋼板的 碳當量Ceq > 0. 50%，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm > 0. 25%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，其特征在于： 所述板述厚度> 400mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，其特征在于： 所述鋼板厚度80-200mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大厚度臨氫12Cr2MolR鋼板的制作方法，其特征在于： 所述步驟（4)熱處理工藝中加速冷卻的冷卻速度彡5°C /m。
【文檔編號】C21D8/02GK104046900SQ201310083229
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】肖豐強, 孫衛(wèi)華, 趙乾, 王金華, 孫風(fēng)曉, 崔健, 王紹祿, 喬松, 劉曉東, 蔣善玉, 李敏, 唐國紅, 楚世豪, 胡淑娥, 張宏林 申請人:濟鋼集團有限公司