一种150mm厚压力容器用高强度钢09MnNiMoVR的生产方法技术

本发明专利技术涉及到一种150mm厚压力容器用高强度钢09MnNiMoVR的生产方法，所述钢板经过净钢冶炼、连铸、钢坯加热、轧制、热处理等工艺控制，获得的钢板具有游离铁素体+回火索氏体+板条贝氏体+残余奥氏体的混合组织，其焊接裂纹敏感性指数Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0.23％，同时具有较高的屈服强度、抗拉强度、以及优良的低温韧性，能够满足客户使用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种150mm厚压力容器用高强度钢09MnNiMoVR的生产方法
本专利技术属于宽厚板生产领域，具体涉及到一种150mm厚压力容器用高强度钢09MnNiMoVR的生产方法。
技术介绍
09MnNiMoVR属于压力容器用调质高强度钢板，广泛应用于石油、化工、电站等行业，主要用于制作反应器、换热器、分离器、球罐、油气罐、核能反应堆压力壳、锅炉汽包等设备构件，具有很多优点：低焊接裂纹敏感性钢，具有较高的屈服强度和抗拉强度、优良的低温韧性等。因此，它成为压力容器的最重要结构材料，在明确压力容器用钢板的用户市场背景、生产与主要企业、钢材质量和新品开发、钢种应用比例、需求流向和预测，以及进出口等相关因素后其应用范围扩大，需求量增加。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种150mm厚压力容器用高强度钢09MnNiMoVR的生产方法。本专利技术的目的是这样实现的，碳：碳是提高钢强度最有效的化学元素，但同时，碳会大幅降低钢的韧性，破坏钢的焊接性能，综合考察，碳含量控制在C：0.03～0.09％。硅：硅是钢中最基本的脱氧剂，并能提高钢的强度，但是，硅对钢的韧性和焊接性能不利，其含量应控制在0.10～0.40％。锰：锰的作用是消除钢中硫的热脆倾向，改变硫化物的形态和分布以提高钢质，并可提高钢的淬透性能，稳定并扩大奥氏体区，但是锰含量过高时，会促进晶粒长大，产生回火脆性，且锰含量对于碳当量的影响较大，所以，适当降低锰含量，将其控制在1.00～1.60％。镍：镍能提高钢的强度，镍属于无限扩大奥氏体区的元素之一，有利于提高钢的低温韧性，但是，镍属于稀缺资源，价格昂贵，因此，将镍含量控制在Ni:0.30-0.60％。钼：抑制钢的回火脆性，与铬、镍等并存时，可显著提高钢的淬透性，使钢的晶粒细化，从而提高钢的强度，改善钢的韧性，其含量应控制在0.1～0.3％。铬：铬能提高钢的淬透性，且铬碳化物在钢中是最细小的一种化合物，可均匀分布在钢中，从而提高钢的强度，但是，铬属于缩小奥氏体区的元素之一，且铬显著提高钢的脆性转变温度，因此，铬含量应控制在0.10-0.3％。钒：钒在奥氏体中的固溶度高，但在铁素体中的固溶度较低，在低碳钢中有强烈的析出强化作用，其强化作用仅次于C，大于Nb，是Mn的5倍,同时提高钢的强度和韧性，且钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能，因此，钒含量应控制在0.02～0.060％。钛：钛是是一种强烈的碳化物和氮化物形成元素，在钢重新加热中阻止奥氏体晶粒长大，及在高温奥氏体区粗轧时Ti(C、N)析出，抑制奥氏体晶粒长大。微Ti处理可以大幅度提高钢的焊接HAZ韧性，因钢板在焊接过程中，钢中TiN和TiC粒子能显著阻止热影响区晶粒长大，从而改善焊接性能，因此，Ti含量控制在0.008-0.020％。硫：硫在钢中易形成FeS和MnS夹杂，产生热脆现象，显著降低钢的韧性，因此，应尽量降低钢中的硫含量。磷：磷在钢中常偏聚于晶界，破坏基体的连续性，显著降低钢的韧性，使焊接性能变坏，易产生冷脆，因此，应尽量降低钢中的磷含量。综上所述，150mm厚压力容器用高强度钢09MnNiMoVR的化学成分按照质量百分比计为：C：0.03～0.09、Si：0.10～0.40、Mn：1.00～1.60、P≤0.010、S≤0.003、Als：0.015～0.060、V：0.02～0.060、Mo：0.1～0.3、Ni:0.30-0.60、Ti：0.008-0.020、Cr：0.10-0.3，其它为Fe和残留元素；所述钢板具有游离铁素体+回火索氏体+板条贝氏体+残余奥氏体的混合组织，其焊接裂纹敏感性指数Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0.23％。所述钢板的生产方法包括：洁净钢冶炼、连铸、钢坯加热、轧制、热处理，具体如下：a.洁净钢冶炼：铁水经KR脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼及VD真空脱气，钢水中非金属夹杂物(硫化物、氧化物、硅酸盐、球状氧化物)的总级别控制在2.0以内，定氢0.79ppm，VD离站温度1570～1575℃；b.钢坯加热：分三段加热，预热段900-950℃，加热段1200-1230℃，均热段1180-1200℃，总加热时间按照1min/mm控制；需要说明的是，合理的钢坯加热制度既可以保证合金第二相粒子在加热过程中充分固溶，又能保证奥氏体晶粒不发生粗化，在高温激光试验中观察150mm钢板原始奥氏体随温度变化的情况，在不同加热温度下的奥氏体晶粒变化图中可以看到，加热温度从1100℃提高至1180℃时，原始奥氏体晶粒尺寸仍然处于60μm以下，当加热温度提高至1250℃时，原始奥氏体晶粒开始出现合并和不均匀长大，晶粒尺寸达到100μm，发生粗化。根据Irvine经验公式计算和高温激光观察结果，遵循钢坯充分加热原则，选取合金充分固溶的平衡温度以上30～50℃做为均热温度，因此钢坯加热段温度选定为1200～1230℃，总加热时间按照1min/mm进行控制。c.轧制：分两阶段轧制，粗轧开轧温度1000-1040℃，中间坯待温厚度为成品厚度的2.2～2.5倍，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础，精轧开轧温度960-980℃，道次压下率≥15％，累计压下率≥60％，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度910-930℃，轧制结束后，采用ACC层流冷却，冷却速度控制在10～20℃/s，返红温度控制在600-620℃；关于轧制工艺，需要特别说明的是：由于该钢种压缩比小，对特厚钢板采用一阶段再结晶区轧制，使钢板在高温阶段充分发生再结晶，进行奥氏体晶粒细化，可显著提高钢板强度和韧性，充分利用再结晶轧制技术和未再结晶轧制技术细化轧后钢板的奥氏体晶粒。根据奥氏体再结晶终止温度与细化晶粒的元素固溶量的关系曲线，确定了再结晶区轧制温度在1050～1100℃。轧制温度越高，道次变形量越大，奥氏体晶粒尺寸越细小。在成分体系和初始轧制温度均已确定的情况下，如何有效提高再结晶区轧制道次压下率，特别是提高转钢后纵轧阶段的总压下率，成为能否充分细化奥氏体再结晶晶粒的关键。保持未再结晶区的轧制变形量，可以获得充分压扁的变形奥氏体，积累形变和位错，创造更多的形核位置，促进相变后获得细小的相变组织，提高纵轧阶段压下率，特别是转钢后纵轧阶段压下率，对心部韧性改善效果显著，在考虑成品钢板尺寸的前提下，尽可能优化钢坯尺寸，采用宽坯轧制减少展宽道次，提高再结晶区轧制的道次和变形量，因此设计一道次压下率≥15％，轧制过程中道次压下率依次增加，同时保证轧制力在8600吨以上，轧制扭矩在3200KNm以上，此外加强弯辊力调节，调控板形，确保每道次的变形均能渗透到钢板心部，在压缩比较小的前提下，最大限度的改善钢板心部组织。钢板终轧后立即采用强水冷处理，最大限度保留细化的奥氏体组织，使钢板不具备晶粒长大条件，达到细化晶粒目的，钢板在强水冷后获得的粒状贝氏体组织中，贝氏体基体上残留本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种150mm厚压力容器用高强度钢09MnNiMoVR的生产方法，其特征在于，所述钢板的化学成分按照质量百分比计为：C：0.03～0.09、Si：0.10～0.40、Mn：1.00～1.60、P≤0.010、S≤0.003、Als：0.015～0.060、V：0.02～0.060、Mo：0.1～0.3、Ni:0.30-0.60、Ti：0.008-0.020、Cr：0.10-0.3，其它为Fe和残留元素；/n所述钢板具有游离铁素体+回火索氏体+板条贝氏体+残余奥氏体的混合组织，其焊接裂纹敏感性指数Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0.23％；/n所述钢板的生产方法包括：洁净钢冶炼、连铸、钢坯加热、轧制、热处理，具体如下：/na.洁净钢冶炼：铁水经KR脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼及VD真空脱气，钢水中非金属夹杂物(硫化物、氧化物、硅酸盐、球状氧化物)的总级别控制在2.0以内，定氢0.79ppm，VD离站温度1570～1575℃；/nb.钢坯加热：分三段加热，预热段900-950℃，加热段1200-1230℃，均热段1180-1200℃，总加热时间按照1min/mm控制；/nc.轧制：分两阶段轧制，粗轧开轧温度1000-1040℃，中间坯待温厚度为成品厚度的2.2～2.5倍，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础，精轧开轧温度960-980℃，道次压下率≥15％，累计压下率≥60％，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度910-930℃，轧制结束后，采用ACC层流冷却，冷却速度控制在10～20℃/s，返红温度控制在600-620℃；/nd.热处理：采用高温淬火+两相区淬火+回火工艺的热处理工艺来获得其高强度和高韧性，一次淬火900-920℃，保温时间1.8-2.3min/mm，二次淬火800～870℃温度，保温时间1.6-2.5min/mm，回火温度600-620℃，保温时间3-4min/mm。/n...

【技术特征摘要】
1.一种150mm厚压力容器用高强度钢09MnNiMoVR的生产方法，其特征在于，所述钢板的化学成分按照质量百分比计为：C：0.03～0.09、Si：0.10～0.40、Mn：1.00～1.60、P≤0.010、S≤0.003、Als：0.015～0.060、V：0.02～0.060、Mo：0.1～0.3、Ni:0.30-0.60、Ti：0.008-0.020、Cr：0.10-0.3，其它为Fe和残留元素；
所述钢板具有游离铁素体+回火索氏体+板条贝氏体+残余奥氏体的混合组织，其焊接裂纹敏感性指数Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0.23％；
所述钢板的生产方法包括：洁净钢冶炼、连铸、钢坯加热、轧制、热处理，具体如下：
a.洁净钢冶炼：铁水经KR脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼及VD真空脱气，钢水中非金属夹杂物(硫化物、氧化物、硅酸盐、球状氧化物)的总级别控制在2.0以内，定氢0.79ppm，VD离站温度1570～15...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱书成，于飒，冯晓光，许少普，李忠波，张涛，康文举，王英杰，郑海明，李亮亮，陈熙，陈良，曹强，符可义，朱先兴，
申请(专利权)人：南阳汉冶特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41