一种高温高压容器封头用厚钢板的生产方法及模拟热成型工艺技术

一种高温高压容器封头用厚钢板的生产方法及模拟热成型工艺，钢的化学组成重量百分比为C=0.11%~0.13%、Si=0.05%~0.12%、Mn=1.40%~1.60%、P≤0.010%、S≤0.002%、Sn≤0.010%、Cr=0.20%~0.40%、Mo=0.20%~0.40%、Ni=0.60%~1.0%、Al=0.05%~0.08%、Nb=0.010%~0.030%、B=0.0010%~0.0020%、N=0.0040%~0.0060%，余量为Fe和不可避免的杂质元素；钢板厚度为75~145mm，生产关键工艺步骤包括冶炼、加热、控轧控冷、正火和回火。钢板的模拟热成型工艺关键步骤包括热成型和模拟焊后热处理。本发明专利技术所述高温高压容器封头用厚钢板可实现热成型后不进行恢复性能热处理，直接进行模拟焊后热处理，也能满足钢板热成型前的力学性能要求。热成型前的力学性能要求。热成型前的力学性能要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高温高压容器封头用厚钢板的生产方法及模拟热成型工艺


[0001]本专利技术属于低合金钢生产
，涉及一种高温高压容器封头用厚钢板的生产方法及模拟热成型工艺。

技术介绍

[0002]高温高压容器封头用钢板广泛应用于反应器、换热器、核能反应堆压力壳、锅炉汽包等高温高压容器。随着设备大型化，封头板的强度不断提高、壁厚不断增大，随之而来是对封头板的热成型性要求越发苛刻。提高热成型温度对改善成型有利，但导致重新奥氏体化晶粒尺寸粗大、使钢板力学性能大幅下降。所以，一般封头板热成型后需要进行恢复性能的热处理。中国专利CN108315539A公开了一种热成型性优良的容器封头用特宽特厚钢板的生产方法，采用正火+水冷+回火的工艺进行性能恢复；中国专利CN108754340A提出了用于制造压力容器封头的Q345R钢板及其生产方法，对钢板进行两次正火和回火热处理来恢复性能；中国专利CN112176156A公开的承压设备封头用SA387Gr22CL2钢板的生产方法、模拟热成型方法，为保证最终使用性能，热成型后采用淬火+回火的热处理工艺。毫无疑问，进行恢复性能热处理工艺不仅对封头制造厂的设备能力提出更高要求，例如需要配套的冷却等设备，而且增加了制造工序，延长了产品生产周期，即增加了成本又对交付造成一定影响。鉴于此，开发热成型后无需恢复性能热处理的封头用厚钢板，是提高高温高压容器制造厂家竞争力的重要途径。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的之一在于提供一种高温高压容器封头用厚钢板的生产方法，钢板厚度为75~145mm，采用低Si低P低S低Sn、添加Mn、Cr、Mo、Ni合金元素以及控制Al、Nb、B、N微量元素的成分设计，通过正火+回火的交货态，钢板屈服强度≥390MPa、抗拉强度为570~720MPa、伸长率≥18%、0℃夏比V型冲击功≥47J，360℃高温拉伸的屈服强度≥330MPa；本专利技术的另一目的在于提供所述高温高压容器封头用厚钢板的模拟热成型工艺，热成型后不进行恢复性能热处理，直接进行模拟焊后热处理，也可满足钢板热成型前的力学性能要求。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种高温高压容器封头用厚钢板的生产方法，钢板厚度为75~145mm，钢的化学组成重量百分比为C=0.11%~0.13%、Si=0.05%~0.12%、Mn=1.40%~1.60%、P≤0.010%、S≤0.002%、Sn≤0.010%、Cr=0.20%~0.40%、Mo=0.20%~0.40%、Ni=0.60%~1.0%、Al=0.05%~0.08%、Nb=0.010%~0.030%、B=0.0010%~0.0020%、N=0.0040%~0.0060%，余量为Fe和不可避免的杂质元素；其关键工艺步骤包括：（1）冶炼：钢水经LF精炼后，采用RH真空处理，破真空后喂入400~600m纯钙线，喂线后保持软吹氩时间≥10min；然后进行全程保护浇注，控制过热度为10~20℃，二冷采用弱冷；铸坯断面尺寸总压缩比≥3；连铸坯堆垛冷却至室温后进行表面质量检查和火焰清理；
（2）加热：均热温度为1150
±
10℃，均热时间为60~80min；（3）控轧控冷：采用两阶段控制轧制，粗轧压缩比≥2且轧制温度在950~1000℃范围内，粗轧阶段至少有3道次压下率≥15%；然后对中间坯进行打水冷却，控制精轧开轧温度≤880℃，终轧温度820~840℃；轧后以≥2℃/s的冷速快速冷却至680~720℃，然后堆垛缓冷至室温；（4）正火：加热温度为960
±
10℃，加热时间为（1.8~2.0）
×
板厚mm
×
min/mm，保温时间为40~60min；（5）回火：加热温度为680
±
10℃、保温时间50~80min。
[0005]一种高温高压容器封头用厚钢板的模拟热成型工艺，关键工艺步骤包括：（1）热成型：加热温度为960
±
10℃，保温时间为（1.2~1.6）板厚mm
×
min/mm，然后空冷至室温；（2）模拟焊后热处理：加热温度为570~600℃，保温时间为9~11h，300℃以上升降温速度≤55℃/h。
[0006]专利技术原理：本专利技术采用高温正火+回火的工艺，为保证足够的强韧性，控制适量的C含量以及加入Mn、Cr、Mo提高强度、加入Ni改善韧性，同时Cr、Mo有提高高温拉伸强度的作用，Mo有抑制回火和模拟焊后热处理钢板脆化的作用；采用低Si低P低S低Sn对提高钢板韧性有利，同时较低的P+Sn含量也是为了避免长时间的回火和模拟焊后热处理过程晶界发生脆化；本专利技术采用较高的Al含量以及添加Nb、B使生成BN、AlN和NbC、NbN等第二相粒子，不仅通过沉淀强化提高强度，而且这些析出粒子对控轧过程细化原始奥氏体晶粒、控冷过程使组织细小均匀化、正火过程抑制奥氏体晶粒长大有重要作用，从而即使采用远高于A
c3
的正火温度，也能获得良好的强韧性；但本专利技术又不使用过多的N含量，一方面过多的N含量容易使连铸坯表面产生裂纹，另一方面过高的N含量影响成型性、及导致时效脆性等危害。
[0007]本专利技术采用LF精炼+RH真空处理钢水，相比于VD真空处理，RH真空处理后能保留更多N含量。由于要控制钢水中有一定N含量，所以不用担心钢水的少量吸氮问题，为保证高Al钢水的可浇性，选择RH破真空后进行重钙处理，同时钙处理后保证软吹时间使夹杂物充分上浮；本专利技术连铸过程控制过热度、二冷及铸坯断面尺寸，是综合考虑连铸坯中心偏析、疏松及表面质量的控制；本专利技术采用的加热及控轧控冷工艺参数是为了得到细小均匀的初始组织，组织中的缺陷及由其储存的能量相对较少，防止后续高温正火时发生晶粒的异常长大，同时要求轧制温度在950~1000℃范围内的粗轧阶段至少有3道次压下率≥15%，这对促使BN、AlN和NbC、NbN等第二相的充分析出并使其细小弥散分布有着重要意义；本专利技术采用远高于A
c3
的温度进行高温正火，是因为钢板最终使用性能取决于封头厂的热成型工艺，因此，采用与封头热成型工艺相近的热处理态交货是更贴近于实际的。
[0008]本专利技术提出的模拟热成型工艺不进行恢复性能热处理，降低了封头的制造成本、提高了生产效率，是一种绿色化的工艺。与之相配的本专利技术所述的高温高压容器封头用厚钢板是一种绿色产品。这是与现有技术相比，本专利技术最突出的优点。此外，本专利技术的有益效果还包括：（1）本专利技术生产的高温高压容器封头用厚钢板及模拟热成型后均具有良好的强韧性：屈服强度≥390MPa、抗拉强度为570~720MPa、伸长率≥18%、0℃夏比V型冲击功≥47J，360℃高温拉伸的屈服强度≥330MPa。而且二者的性能相近，也比较稳定，所以钢厂的质量
保证书中可仅检测交货态钢板的力学性能提供给客户，从而节约模拟热成型工艺后的取样及性能检测，不仅提高了钢板成材率，而且加快了生产周期和交货；（2）本专利技术采用正火+回火的工艺交货，钢板的残余应力低、平直度高、表面质量好，对后续钢板热成型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温高压容器封头用厚钢板的生产方法，其特征在于：钢板厚度为75~145mm，钢的化学组成重量百分比为C=0.11%~0.13%、Si=0.05%~0.12%、Mn=1.40%~1.60%、P≤0.010%、S≤0.002%、Sn≤0.010%、Cr=0.20%~0.40%、Mo=0.20%~0.40%、Ni=0.60%~1.0%、Al=0.05%~0.08%、Nb=0.010%~0.030%、B=0.0010%~0.0020%、N=0.0040%~0.0060%，余量为Fe和不可避免的杂质元素；其关键工艺步骤包括：（1）冶炼：钢水经LF精炼后，采用RH真空处理，破真空后喂入400~600m纯钙线，喂线后保持软吹氩时间≥10min；然后进行全程保护浇注，控制过热度为10~20℃，二冷采用弱冷；铸坯断面尺寸总压缩比≥3；连铸坯堆垛冷却至室温后进行表面质量检查和火焰清理；（2）加热：均热温度为1150
±
10℃，均热时间为60~80min；（3）控轧控冷：采用两阶段控制轧制，粗...

【专利技术属性】
技术研发人员：史术华，高擎，罗登，刘吉文，刘喜锚，彭宁琦，王振，张计谋，雷辉，汪后明，徐琛，吴进，
申请(专利权)人：湖南华菱湘潭钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：