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1、(10)申请公布号 CN 104046900 A (43)申请公布日 2014.09.17 CN 104046900 A (21)申请号 201310083229.1 (22)申请日 2013.03.15 C22C 38/22(2006.01) C21D 8/02(2006.01) (71)申请人 济钢集团有限公司 地址 250101 山东省济南市历城区工业北路 21 号山东钢铁股份有限公司济南分公 司 (72)发明人 肖丰强 孙卫华 赵乾 王金华 孙风晓 崔健 王绍禄 乔松 刘晓东 蒋善玉 李敏 唐国红 楚世豪 胡淑娥 张宏林 (74)专利代理机构 济南舜源专利事务所有限公 司 37205 。
2、代理人 徐槐 (54) 发明名称 一种大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板及其制造方 法 (57) 摘要 本发明属于金属材料领域， 具体涉及一种大 厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板及其制造方法， 由以 下按重量百分比计的组分组成 ： 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%， 其余为 Fe 和不可避免的杂质， 本发明的有。
3、益效果是 ： 本 发明突破了连铸坯真空焊接复合叠轧特厚钢板技 术工艺对钢种碳当量的局限， 攻克了焊接性能差、 焊接条件苛刻临氢铬钼钢的真空电子束焊接工艺 瓶颈， 在无传统焊前预热的条件下， 开发了临氢 铬钼钢双坯和多坯制备大厚度坯料技术， 研制了 80-200mm 大厚度临氢铬钼钢板 ； 利用该发明生产 临氢铬钼钢板， 用电消耗为 20kWh/t 左右， 用水消 耗为 3m3/t 左右， 生产的钢板成材率为 88左右， 不产生粉尘。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 。
4、附图1页 (10)申请公布号 CN 104046900 A CN 104046900 A 1/2 页 2 1. 一种大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板， 其特征在于 ： 由以下按重量百分比计的组分组成 ： 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%， 其余为 Fe 和不可避免的杂质。 2.根据权利要求1所述的一种大厚度临氢。
5、12Cr2Mo1R钢板的制作方法， 包括如下步骤 ： 板坯制作和钢板制作。 3. 根据权利要求 2 所述的一种大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板的制作方法， 其特征在于 ： 所述板坯制作包括如下步骤 ： （1） 退火工艺 ： 采用双渣脱磷工艺冶炼， 连铸坯切割后立即吊入缓冷坑缓冷处理， 以两 块相同长宽尺寸的连铸坯为原料， 将两块原料放置加热炉内， 600-900保温 5-10 小时， 冷 却至室温 ； （2） 铣削组对 ： 将两块原料铣削平整， 测量每块坯料长度差 1mm， 对角线长度 2mm， 接台 0.1mm ； 每块坯料纵向边部修磨宽度 50mm ； 用清洁剂去除已铣削钢坯表面杂质，。
6、 待 干燥后组坯 ； 两块坯料组齐对正， 结合面间隙 0.4mm ； （3） 定位焊接 ： 采用手工电弧焊接， 使用低氢焊条， 焊条经过 250-280烘焙 1h 以上， 坯 料长度方向和宽度方向每边各焊接 2 段以上， 均匀布置， 每段长度 200mm 左右， 采用多层多 道焊接， 焊道温度 100， 焊后打磨焊缝露出金属光泽 ； （4）真空电子束焊接 ： 抽真空， 真空度高于 110-1Pa ； 采用电子束散焦吹扫， 进一步 去除焊缝附近水分及油污等杂质 ； 多遍扫描， 分段预热， 以 150-200mm 为一个区间， 扫描电 流 25-35mA， 电压 60KV， 扫描宽度 8-11mm。
7、， 扫描速度 6-8mm/s， 每个区间扫描预热后即进行 该区间的焊接， 焊接加速电压 60KV， 焊接电流 300-400mA， 焊接速度 F=6-8mm/s， 扫描宽度 B=2-3mm， 热输入量 40kJ/cm， 保障熔深 25mm ； 依次再进行下一个区间的扫描、 焊接， 直 至焊接完成。 4. 根据权利要求 2 所述的一种大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板的制作方法， 其特征在于 ： 所述钢板制作包括如下步骤 ： （1）加热工艺 ： 将焊接好的板坯立即装车底式炉加热， 以 60 /h 升温速度升至 920， 保温 1-2 小时， 以 80 /h 升温速度升至 1200-1270， 。
8、保温 5-7 小时， 出炉 ； （2） 轧制工艺 ： 采取高温、 低速大压下的轧制制度， 道次压下率 8%， 中间坯厚度不小 于 1.5 倍成品厚度 ； （3） 缓冷工艺 ： 钢板进入缓冷坑时， 钢板表面温度 600， 钢板出缓冷坑时表面温度 300， 缓冷时间 40 小时 ； （4） 热处理工艺 ： 采用正火 + 加速冷却 + 回火热处理工艺， 正火温度 90010， 保温系 数 1.5min/mm， 冷却速度 5， 回火温度 72010， 保温系数 1.5min/mm。 5. 根据权利要求 1 所述的一种大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板， 其特征在于 ： 所述钢板的 碳当量 Ceq 0。
9、.50%， 焊接裂纹敏感性指数 Pcm 0.25%。 6. 根据权利要求 3 所述的一种大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板的制作方法， 其特征在于 ： 所述板坯厚度 400mm。 7. 根据权利要求 4 所述的一种大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板的制作方法， 其特征在于 ： 所述钢板厚度 80-200mm。 权 利 要 求 书 CN 104046900 A 2 2/2 页 3 8. 根据权利要求 4 所述的一种大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板的制作方法， 其特征在于 ： 所述步骤 （4） 热处理工艺中加速冷却的冷却速度 5 /m。 权 利 要 求 书 CN 104046900 A 3。
10、 1/5 页 4 一种大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板及其制造方法 技术领域 0001 本发明属于金属材料领域， 具体涉及一种大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板及其制造方 法。 背景技术 0002 炼油化工行业设备 （包括加氢反应器、 四合一连续重整反应器、 螺纹锁紧式换热 器、 热高压分离器等） 均在高温、 高压临氢环境下使用， 均采用以12Cr2Mo1R为代表的临氢铬 钼钢制造， 该材料要求具有耐高温、 耐高压、 抗氢致裂纹、 抗回火脆化能力， 且随着炼油化工 设备及装置的大型化、 规模化， 对钢板的厚度要求也越来高， 粗略统计 80-200mm 厚临氢铬 钼钢板占据 80% 以上市。
11、场份额。 0003 各大钢厂生产的连铸坯厚度通常在 300mm 左右， 受到压缩比限制以及热处理设备 的限制， 所生产临氢铬钼钢厚度不超过120mm。 部分钢厂通常采用模铸钢锭和电渣重熔法生 产厚度大于 120mm 临氢铬钼钢特厚板。 0004 而普通钢锭法生产厚度大于120mm临氢铬钼钢特厚板， 成材率仅约70%左右， 接合 界面处结合粗疏， 轧制时变形不容易消除铸坯原始缺陷， 探伤性能一般。 用电渣重溶法生产 厚度大于 120mm 临氢铬钼钢特厚板， 成材率约 85左右， 吨钢用电 1500kWh 左右、 用水 6m3 左右。 发明内容 0005 本发明提供一种大厚度临氢 12Cr2Mo1。
12、R 钢板及其制造方法， 具有原料来源稳定、 生产组织灵活、 效率高、 成材率高、 能耗低、 环境友好等优点。可生产可轧制 80-200mm 厚的 大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板。 0006 本发明通过以下技术方案实现 ： 一种大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板， 其特征在于 ： 由以下按重量百分比计的组分组成 ： 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%、 Sb0.003%、 Sn0.010%、 As0.010%、 O0.002%、 N0.。
13、004%、 H0.0002% 其余为 Fe 和不可避免的杂质。 0007 上述钢板的碳当量 Ceq 0.50%， 焊接裂纹敏感性指数 Pcm 0.25%。 0008 上述一种大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板的制作方法， 包括如下步骤 ： 板坯制作和钢 板制作。 0009 上述板坯制作包括如下步骤 ： （1） 退火工艺 ： 采用双渣脱磷工艺冶炼， 连铸坯切割后立即吊入缓冷坑缓冷处理， 以两 块相同长宽尺寸的连铸坯为原料， 将两块原料放置加热炉内， 600-900保温 5-10 小时， 冷 却至室温 ； （2） 铣削组对 ： 将两块原料铣削平整， 测量每块坯料长度差 1mm， 对角线长度 2m。
14、m， 接台 0.1mm ； 每块坯料纵向边部修磨宽度 50mm ； 用清洁剂去除已铣削钢坯表面杂质， 待 说 明 书 CN 104046900 A 4 2/5 页 5 干燥后组坯 ； 两块坯料组齐对正， 结合面间隙 0.4mm ； （3） 定位焊接 ： 采用手工电弧焊接， 使用低氢焊条， 焊条经过 250-280烘焙 1h 以上， 坯 料长度方向和宽度方向每边各焊接 2 段以上， 均匀布置， 每段长度 200mm 左右， 采用多层多 道焊接， 焊道温度 100， 焊后打磨焊缝露出金属光泽 ； （4）真空电子束焊接 ： 抽真空， 真空度高于 110-1Pa ； 采用电子束散焦吹扫， 进一步 去除。
15、焊缝附近水分及油污等杂质 ； 多遍扫描， 分段预热， 以 150-200mm 为一个区间， 扫描电 流 25-35mA， 电压 60KV， 扫描宽度 8-11mm， 扫描速度 6-8mm/s， 每个区间扫描预热后即进行 该区间的焊接， 焊接加速电压 60KV， 焊接电流 300-400mA， 焊接速度 F=6-8mm/s， 扫描宽度 B=2-3mm， 热输入量 40kJ/cm， 保障熔深 25mm ； 依次再进行下一个区间的扫描、 焊接， 直 至焊接完成。 0010 上述板坯厚度 400mm。 0011 上述钢板制作包括如下步骤 ： （1）加热工艺 ： 将焊接好的板坯立即装车底式炉加热， 以 。
16、60 /h 升温速度升至 920， 保温 1-2 小时， 以 80 /h 升温速度升至 1200-1270， 保温 5-7 小时， 出炉 ； （2） 轧制工艺 ： 采取高温、 低速大压下的轧制制度， 道次压下率 8%， 中间坯厚度不小 于 1.5 倍成品厚度 ； （3） 缓冷工艺 ： 钢板进入缓冷坑时， 钢板表面温度 600， 钢板出缓冷坑时表面温度 300， 缓冷时间 40 小时 ； （4） 热处理工艺 ： 采用正火 + 加速冷却 + 回火热处理工艺， 正火温度 90010， 保温系 数 1.5min/mm， 冷却速度 5， 回火温度 72010， 保温系数 1.5min/mm。 0012 。
17、上述钢板厚度 80-200mm。 0013 上述钢板制作步骤中步骤 （4） 热处理工艺中加速冷却的冷却速度 5 /m。 0014 本发明的有益效果是 ： 本发明突破了连铸坯真空焊接复合叠轧特厚钢板技术工艺 对钢种碳当量的局限， 攻克了焊接性能差、 焊接条件苛刻临氢铬钼钢的真空电子束焊接工 艺瓶颈， 在无传统焊前预热的条件下， 开发了临氢铬钼钢双坯和多坯制备大厚度坯料技术， 研制了 80-200mm 大厚度临氢铬钼钢板 ； 利用该发明生产临氢铬钼钢板， 用电消耗为 20kWh/ t 左右， 用水消耗为 3m3/t 左右， 生产的钢板成材率为 88左右， 不产生粉尘。与电渣重溶 法相比， 提高成材。
18、率约 3左右， 吨钢降低用电 1480kWh 左右、 减少用水 3m3左右。与普通钢 锭法相比， 提高成材率约 18左右， 且接合界面处结合致密， 连铸坯原始中心偏析位置调整 到整个组合坯料的 1/4 厚度处， 轧制时变形更容易消除铸坯原始缺陷， 探伤性能优异。 0015 说明书附图 图 1 为临氢铬钼钢板坯真空电子束焊缝照片 ； 图 2 为临氢铬钼钢板坯真空电子束焊缝处熔深 ； 图 3 为临氢铬钼钢板心部金相组织 （500 倍） 。 0016 实施具体方式 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明， 以便本领域技术人员可以更好的 了解本发明， 但并不因此限制本发明。 0017 实施例 1。
19、 利用 200mm 厚普通连铸坯， 生产 100mm12Cr2Mo1R 大厚度临氢铬钼钢板。 说 明 书 CN 104046900 A 5 3/5 页 6 0018 12Cr2Mo1R 的 熔 炼 成 分 （重 量 百 分 比 计） ： C=0.11%、 Si=0.084%、 Mn=0.41%、 P=0.008%、 S=0.002%、 Cr=2.31%、 Mo=0.96%、 As=0.006%、 Sn=0.0043%、 Sb=0.0008%， 气体含量 O=0.0020%， N=0.0035%， H=0.0001%， Ceq=0.83%、 Pcm=0.31%， 其余为 Fe 和不可避免的杂质。。
20、 0019 1） 采用双渣脱磷工艺冶炼 12Cr2Mo1R， 连铸坯切割后立即吊如缓冷坑缓冷处理， 选 取2支200mm厚连铸板坯作为原料 ； 将两块原料以55/h升温速度， 升温至880， 保温10 小时， 随后吊至铸坯缓冷坑冷却却至室温。 0020 2） 将两块原料铣削平整， 每块坯料纵向边部修磨 60mm 宽度区域， 用高效清洁剂彻 底去除已铣削钢坯表面铁锈、 油污等杂质， 待干燥后组坯对正， 旋转 90竖直放置， 测量其 结合面间隙 0.2mm， 两块坯料长度差 0.5mm， 对角线长度 1.5mm， 接台 0.1mm。 0021 3） 采用手工电弧焊接， 使用 A302（即 Cr23。
21、Ni13） 低氢焊条， 焊条经过 250烘焙 1.5h干燥处理， 在坯料长度方向和宽度方向每间隔1m左右焊接1段200mm焊缝， 均匀布置， 每段焊缝采用 2 层 5 道焊接， 焊道温度 90， 焊接过程中焊条未摆动， 焊后打磨焊缝露出金 属光泽。 0022 4） 真空电子束焊接 ： 抽真空， 真空度要求高于 110-1Pa ； 采用电子束散焦吹扫， 进 一步去除焊缝附近水分及油污等杂质 ； 多遍扫描， 分段预热， 以 180mm 为一个区间， 扫描电 流 30mA， 电压 60KV， 扫描宽度 10mm， 扫描速度 8mm/s， 每个区间扫描预热后即进行该区间的 焊接， 焊接加速电压 60K。
22、V， 焊接电流 300mA， 焊接速度 F=7mm/s， 扫描宽度 B=2mm， 热输入量 26kJ/cm， 熔深 30mm ； 依次再进行下一个区间的扫描、 焊接， 直至焊接完成。 0023 5） 焊接好的复合坯料立即装车底式炉加热， 以 60 /h 升温速度升至 920， 保温 1 小时， 78 /h 升温速度升至 1250， 保温 5 小时。 0024 6） 轧制工艺， 采取高温、 低速大压下的轧制制度， 道次压下率 8%， 中间坯厚度 200mm 厚。 0025 7） 轧后， 钢板表面温度 650进入钢板缓冷坑， 缓冷至表面温度 200出缓冷坑。 0026 8） 正火温度 900， 保。
23、温系数 1.5min/mm， 出炉后加速冷却， 冷却速度 5 /S， 回火 温度 720， 保温系数 1.5min/mm。 0027 上述用电消耗为 20kWh/t， 用水消耗为 3m3/t， 生产的钢板成材率为 88。 0028 经检验， 利用200mm厚普通连铸坯， 采用双坯复合工艺， 生产100mm12Cr2Mo1R大厚 度临氢 12Cr2Mo1R 钢板， 符合 JB/T4730.3-2005 标准级探伤要求， 综合性能良好， 符合国 家标准及附加供货技术要求， 满足临氢设备用钢的技术条件， 具体参数见表 1。 说 明 书 CN 104046900 A 6 4/5 页 7 0029 实施。
24、例 2 利用 300mm 厚普通连铸坯， 生产 200mm12Cr2Mo1R 大厚度临氢 12Cr2Mo1R 钢板。 0030 12Cr2Mo1R 的熔炼成分 （重量百分比计） ： C=0.11%、 Si=0.10%、 Mn=0.55%、 P=0.010%、 S=0.0019%、 Cr=2.26%、 Mo=0.97%、 As=0.008%、 Sn=0.0046%、 Sb=0.0006%， 气体含量 O=0.0019%， N=0.0033%， H=0.0001%， Ceq=0.85%、 Pcm=0.32%， 其余为 Fe 和不可避免的杂质。 0031 1） 采用双渣脱磷工艺冶炼 12Cr2Mo1。
25、R， 连铸坯切割后立即吊入缓冷坑缓冷处理， 选 取 2 支 300mm 厚连铸板坯作为原料。 0032 2） 将两块原料以 58 /h 升温速度， 升温至 880， 保温 10.5 小时， 随后吊至铸坯 缓冷坑冷却却至室温。 0033 3） 将两块原料铣削平整， 每块坯料纵向边部修磨 60mm 宽度区域， 用高效清洁剂彻 底去除已铣削钢坯表面铁锈、 油污等杂质， 待干燥后组坯对正， 旋转 90竖直放置， 测量其 结合面间隙 0.4mm， 两块坯料长度差 1mm， 对角线长度 2mm， 接台 0.1mm。 0034 4） 采用手工电弧焊接， 使用 A402（即 Cr26Ni21） 低氢焊条， 焊。
26、条经过 250烘焙 1.5h干燥处理， 在坯料长度方向和宽度方向每间隔1m左右焊接1段200mm焊缝， 均匀布置， 每段焊缝采用 2 层 5 道焊接， 焊道温度 90， 焊接过程中焊条未摆动， 焊后打磨焊缝露出金 属光泽。 0035 5） 真空电子束焊接 ： 抽真空， 真空度要求高于 110-1Pa ； 采用电子束散焦吹扫， 进 一步去除焊缝附近水分及油污等杂质 ； 多遍扫描， 分段预热， 以 150mm 为一个区间， 扫描电 流 30mA， 电压 60KV， 扫描宽度 10mm， 扫描速度 7mm/s， 每个区间扫描预热后即进行该区间的 焊接， 焊接加速电压 60KV， 焊接电流 350mA。
27、， 焊接速度 F=7mm/s， 扫描宽度 B=2mm， 热输入量 30kJ/cm， 熔深 35mm ； 依次再进行下一个区间的扫描、 焊接， 直至焊接完成。 0036 6） 焊接好的复合坯料立即装车底式炉加热， 以 60 /h 升温速度升至 920， 保温 1 小时， 80 /h 升温速度升至 1270， 保温 6 小时。 说 明 书 CN 104046900 A 7 5/5 页 8 0037 7） 常规轧制， 采取高温、 低速大压下的轧制制度， 道次压下率 8%， 中间坯厚度 300mm 厚。 0038 8） 轧后， 钢板表面温度 680进入钢板缓冷坑， 缓冷至表面温度 260出缓冷坑。 0。
28、039 9） 正火温度 900， 保温系数 2.2min/mm， 出炉后加速冷却， 冷却速度 8 /S， 回火 温度 720， 保温系数 2.2min/mm。 0040 上述用电消耗为 20kWh/t， 用水消耗为 3m3/t， 生产的钢板成材率为 88.6。 0041 经检验， 利用300mm厚普通连铸坯， 采用双坯复合工艺， 生产200mm12Cr2Mo1R大厚 度临氢12Cr2Mo1R钢板， 符合JB/T4730.3-2005标准级探伤要求， 综合性能良好 （见表2） ， 符合国家标准及附加供货技术要求， 满足临氢设备用钢的技术条件。 说 明 书 CN 104046900 A 8 1/1 页 9 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104046900 A 9 。