一种12Cr2Mo1V钢的冶炼方法、变质剂及其应用技术

本发明专利技术涉及一种12Cr2Mo1V钢的冶炼方法、变质剂及其应用，属于冶炼技术领域。本发明专利技术的12Cr2Mo1V钢的冶炼方法包括以下步骤：将原料进行电弧炉初炼，然后将得到钢水依次进行钢包精炼、真空碳脱氧、成分精调、变质处理后浇铸；所述变质处理采用的变质剂主要由Ti、B和Nb组成，Ti、B和Nb的质量比为(20

【技术实现步骤摘要】
一种12Cr2Mo1V钢的冶炼方法、变质剂及其应用


[0001]本专利技术涉及一种12Cr2Mo1V钢的冶炼方法、变质剂及其应用，属于冶炼


技术介绍

[0002]压力容器是一种能够承受压力的密闭容器。压力容器的用途极为广泛，它在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用。其中以在化学工业与石油化学工业中用最多，仅在石油化学工业中应用的压力容器就占全部压力容器总数的50％左右。压力容器在化工与石油化工领城，主要用于传热、传质、反应等工艺过程，以及贮存、运输有压力的气体或液化气体。
[0003]石油加氢裂化装置的核心设备是加氢反应器，主要涉及到筒体、管板、过渡段、封头等锻件。它长期(30年)工作于高温(380
‑
450℃)、高压(8
‑
20MPa)、临氢和高温硫化氢环境，服役环境恶劣，对材料要求相当严格。制备加氢反应器用锻件所用钢材，除了有较好的常温力学性能外，还要求有一定的高温性能、低温性能、蠕变强度、低温回火脆化倾向、断裂韧性、抗腐蚀能力和抗辐照性能等。考虑到材料的可焊性，一般采用低碳钢，并通过合金化提高强度。
[0004]加氢反应器由内衬非金属隔热层的冷壁结构发展为壳体内壁堆焊不锈钢层的热壁结构(即热壁加氢反应器)。热壁加氢反应器具有体积利用率高、施工周期短、生产维护方便、器壁不易过热以及安全可靠性高，而被世界各国普遍采用。热壁加氢反应器筒体是加氢装置的心脏部位，筒体的母材多采用Cr
‑
Mo钢，内壁堆焊一层不锈钢。Cr
‑
Mo钢作为加氢反应器用钢，通过Cr、Mo合金元素的加入，提高了固溶体基体的强度，增加了固溶体的组织稳定性，起到了很好的固溶强化作用，此外，由于第二相颗粒在过饱和固溶体中的沉淀析出，更有效地提高了该钢的热强性，超过了固溶强化的效果。在常规Cr
‑
Mo钢中添加少量的V等合金元素能提高Cr
‑
Mo钢的抗拉强度、改善抗氢损伤性能。
[0005]12Cr2Mo1V钢是改进型的制造加氢反应器用钢，由以下质量百分比的组分组成：C0.11
‑
0.15％、Mn 0.30
‑
0.60％、Cr 2.00
‑
2.50％、Mo 0.90
‑
1.10％、V 0.25
‑
0.35％，余量为铁和不可避免的杂质。所述不可避免的杂质在12Cr2Mo1V钢中质量含量应当满足的条件包括：Si≤0.10％、P≤0.008％、S≤0.005％、Ti≤0.030％、B≤0.002％、Nb≤0.07％、Ni≤0.20％、Ca≤0.015％、Cu≤0.15％、Sb≤0.004％、Sn≤0.010％、As≤0.012％、Al≤0.040％、O≤30ppm、N≤80ppm、[H]≤2ppm、P+Sn≤0.012％，且J＝(Si+Mn)(P+Sn)
×
104≤100，式中元素以质量百分含量代入；X＝(10P+5Sb+4Sn+As)
×
10
‑2≤12ppm，式中以元素的质量含量(单位ppm)代入。12Cr2Mo1V钢与其不加钒的钢材相比具有强度高、抗氢蚀、抗氢脆、抗回火脆性、抗氢致剥离裂纹能力好等诸多优点。钢材锻件的性能要求与压力容器的壁厚、单重、尺寸等有很大关系，大型压力容器用12Cr2Mo1V钢的机械性能要求见表1。
[0006]表1大型压力容器用12Cr2Mo1V钢机械性能要求
[0007][0008]此外，大型压力容器用12Cr2Mo1V钢要求12Cr2Mo1V钢中A、B、C、D、Ds类杂物均不大于1.5级，且A类和C类之和不大于2.0级，B类和D类及Ds类之和不大于2.5级，总和不超过4.0级。而现有技术的12Cr2Mo1V钢的冲击韧性(特别是低温冲击韧性)不达标，波动性大，不能满足大型压力容器对12Cr2Mo1V钢性能的要求。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种冲击韧性好可用于大型压力容器的12Cr2Mo1V钢的冶炼方法。
[0010]为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0011]一种12Cr2Mo1V钢的冶炼方法，包括以下步骤：将原料进行电弧炉初炼，然后将得到钢水依次进行钢包精炼、真空碳脱氧、成分精调、变质处理后浇铸；所述变质处理采用的变质剂主要由Ti、B和Nb组成，Ti、B和Nb的质量比为(20
‑
30):(1.5
‑
2.2):(30
‑
50)。
[0012]本专利技术的12Cr2Mo1V钢的冶炼方法，采用包含Ti、B和Nb的变质剂进行复合变质处理，可以细化晶粒使最终晶粒度达到7级以上，同时还可以有效提高钢的纯净度和冲击性(特别是低温冲击韧性)，并降低韧脆转变温度，其中将冶炼得到12Cr2Mo1V钢进行锻造后的锻件的常温冲击功和低温冲击功(
‑
30℃)皆高于200J，韧脆转变温度大幅降低，能够满足大型压力容器用钢要求。本专利技术所述的大型压力容器是指回转直径3000mm以上或锻件毛坯壁厚200mm以上的压力容器。
[0013]优选的，所述原料中Cu≤0.10％、Sb≤0.004％、Sn≤0.006％、As≤0.012％。优选的，所述原料主要为废钢和生铁。采用电弧炉初炼时，第一批废钢加入时需配20
‑
30％的生铁，由于生铁熔点低，可以快速形成熔池，可以促进废钢的快速熔化，降低能耗。
[0014]电弧炉初炼过程中，先碳氧共吹、造渣脱磷，当脱磷至钢水中磷的质量百分含量小于等于0.001％后停止碳氧共吹，然后吹氧降碳将钢水中碳的质量百分含量降至0.08
‑
0.10％。其中电弧炉初炼时，所述碳氧共吹在原料的熔化期控制钢水中碳的质量百分含量不低于0.30％，钢水全部熔清后控制钢水中碳含量为0.18
‑
0.3％。
[0015]优选的，碳氧共吹过程中，总吹碳量控制在7
‑
10kg/t钢水，总吹氧量控制在28
‑
32m3/t钢水。电弧炉熔炼时采用碳氧共吹可以增加钢水的含碳量，降低熔点，加速熔化过程，并能有效防止钢水过氧化，并利用C
‑
O反应产生大量的CO气泡，去除气体和促进夹杂物上浮，有助于提高12Cr2Mo1V钢的纯度。
[0016]为了增加熔化初期渣的碱度及渣量，优选的，所述造渣脱磷采用的造渣剂为活性石灰；炉底加入约等于钢水总量3
‑
5％的活性石灰，可以增加熔化初期渣的碱度及渣量，在温度较低时提前造高碱度渣，充分发挥脱磷的作用。
[0017]为了充分发挥造渣剂的脱磷效果，优选的，所述造渣脱磷和吹氧降碳的过程中保持钢水的温度为1550
‑
1580℃。为了进一步优选脱磷效果，所述造渣脱磷过程中进行换渣处理。尤其是在1550
‑
1580℃下进行多次换渣本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种12Cr2Mo1V钢的冶炼方法，其特征在于：包括以下步骤：将原料进行电弧炉初炼，然后将得到钢水依次进行钢包精炼、真空碳脱氧、成分精调、变质处理后浇铸；所述变质处理采用的变质剂主要由Ti、B和Nb组成，Ti、B和Nb的质量比为(20
‑
30):(1.5
‑
2.2):(30
‑
50)。2.根据权利要求1所述的12Cr2Mo1V钢的冶炼方法，其特征在于：所述变质处理加入的变质剂中，Ti为钢水质量的0.02
‑
0.03％，B为钢水质量的0.0015
‑
0.0033％，Nb为钢水质量的0.03
‑
0.06％。3.根据权利要求1或2所述的12Cr2Mo1V钢的冶炼方法，其特征在于：加入变质剂后，将钢水在1630
‑
1650℃静置5
‑
8min后出钢。4.根据权利要求1所述的12Cr2Mo1V钢的冶炼方法，其特征在于：先碳氧共吹、造渣脱磷，当脱磷至钢水中磷的质量百分含量小于等于0.001％后停止碳氧共吹，然后吹氧降碳将钢水中碳的质量百分含量降至0.08
‑
0.10％。5.根据权利要求4所述的12Cr2Mo1V钢的冶炼方法，其特征在于：所述碳氧共吹在原料的熔化期控制钢水中的碳含量不低于0.30％，钢水全部熔清后，控制钢水中的碳含量为0.18％
‑
0.30％。6.根据权利要求1所述的12Cr2Mo1V钢的冶炼方法，其特征在于：电弧炉出钢后在钢水中加入铝或钢包精炼过程时在钢水中加入铝进行预...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏世忠，周玉成，田丰，王鹏飞，徐流杰，朱帅，杜旋，辛雪倩，危亚军，张艳召，王立，李建军，乔旭光，张腾飞，祁一星，
申请(专利权)人：洛阳中重铸锻有限责任公司，
类型：发明
国别省市：