CN101709425A - 一种特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板，其成分质量百分比为：C：0.17％～0.23％、Si：0.15％～0.40％、Mn：1.20％～1.50％、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Ni：0.40％～1.00％、Cr：≤0.25％、Nb：0.03％～0.05％、Cu：≤0.10％、Al：0.010％～0.040％、Ti：0.002％～0.004％，Mo：0.50％～0.55％、V：0.001％～0.005％，其余为Fe和不可避免杂质。钢水经电炉冶炼、LF精炼炉精炼、VD炉真空处理、拉坯后下线堆垛缓冷、电渣重熔制钢锭、低速烧钢、轧制、扩氢退火、淬火+回火处理、压平，制得成品钢板。本发明的钢板完全符合特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的质量要求，适合制造大型模锻压机支架，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于钢冶炼技术领域，具体涉及一种特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板及其生产方法。
背景技术
模锻压机是制造大型飞机的关键设备，模锻压机的最大锻造吨级为8万吨级。用于制造模锻压机支架的钢在内部致密度、纯洁度、调质后机械性能等方面均有严格的要求，例如要求钢板内部金属致密、纯度高，钢板表面质量好，不允许焊补，热处理机械性能良好，Rp0.2≥450Mpa，Re为600-780Mpa，0℃AKV≥34J，％50A≥18，晶粒度≥5，单张钢板平直度≤6mm，所以生产难度极大。目前使用的钢板由于设计成分和生产工艺等因素的影响，制成的成品钢板在厚度和强度方面都不能达到特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板。
本发明的目的还在于提供一种特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的生产方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板，其成分质量百分比为：C：0.17～0.23％、Si：0.15％～0.40％、Mn：1.20％～1.50％、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Ni：0.40％～1.00％、Cr：≤0.25％、Nb：0.03％～0.05％、Cu：≤0.10％、Al：0.010％～0.040％、Ti：0.002％～0.004％，Mo：0.50％～0.55％、V：0.001％～0.005％，其余为Fe和不可避免杂质。
一种特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)将含有质量百分比为：C：0.17～0.23％、Si：0.15％～0.40％、Mn：1.20％～1.50％、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Ni：0.40％～1.00％、Cr：≤0.25％、Nb：0.03％～0.05％、Cu：≤0.10％、Al：0.010％～0.040％、Ti：0.002％～0.004％，Mo：0.50％～0.55％、V：0.001％～0.005％成分的钢水经电炉冶炼，LF精炼炉精炼，大包温度≥1600℃、C≤0.16％、P≤0.010％时吊包VD炉真空处理，真空度不大于66.16Pa，真空保持至少20分钟，之后破坏真空；
(2)拉坯后下线堆垛缓冷16-20小时，带温清理，转电渣重熔制钢锭，电渣重熔时熔速≤26Kg/分钟，之后风冷；
(3)钢锭温送、温清、温装，装钢前晾炉500℃以下，焖钢1小时，之后低速烧钢，900℃以下升温速度为80～100℃/h，加热温度为1240～1260℃，出钢前降温10～20℃；
(4)在1050-1100℃进行轧制，多次挤边、留尾轧制，轧制到600mm以下时，道次压下量控制在15mm以下；
(5)轧制后在钢板温度不低于400℃时装入缓冷坑扩氢退火，钢板入缓冷坑后以≤50℃/h的升温速度，升至630℃，保温45小时，以≤50℃/h的降温速度降至300℃，保温4小时，之后再升至630℃，保温45小时，随炉冷却到300℃出炉；
(6)对钢板进行调质处理，淬火温度为920～940℃，保温时间为2min/mm，之后水冷，钢板返红温度≤200℃，回火温度为640～660℃，保温时间为3min/mm，之后空冷；
(7)回火后带温压平，得成品钢板。
步骤(7)所得成品钢板的厚度为390mm。
在本发明的特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板中：
C对钢的强度、低温冲击韧性、焊接性能具有显著影响，为改善钢的低温韧性、焊接性能和耐腐蚀能力，钢中C含量应控制得比较低，但若控制的太低，会使钢的强度变差，而且C过低会使NbC生成量降低，影响控轧效果，也会增大冶炼控制难度，因此C含量控制为0.17％～0.23％；
Si在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，Si和Mo、Cr等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，但若超过0.5％时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能，因此Si含量控制为0.15％～0.40％；
Mn能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能，且价格低廉，但是Mn含量过高会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能，因此Mn含量控制在1.20％～1.50％；
Ni能提高钢的强度，同时也增强钢的塑性和韧性，在本发明的钢中Ni含量控制为0.40％～1.00％；
Cr能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，同时降低钢的塑性和韧性，在本发明中Cr元素的含量不高于0.25％；
Nb的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，同时可提高强度和韧性，在Mo存在条件下，Nb在控轧过程中可通过抑制奥氏体再结晶有效地细化显微组织，Nb还可以降低钢的过热敏感性及回火脆性，因此Nb含量为0.03％～0.05％；
Cu与Ni共存，产生析出相Ni3Cu对钢的高温蠕变性能有利，在本发明中Cu的含量不高于0.10；
Al是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的Al，可细化晶粒，提高冲击韧性，Al还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，Al与Cr、Si合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力，但Al含量过高则会影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能，因此Al的含量控制为0.010％～0.040％；
Ti可防止和减少钢中气泡的产生，提高钢的硬度，还可细化晶粒，降低钢的时效敏感性、冷脆性和腐蚀性，Ti含量控制在0.002％～0.004％；
Mo存在于钢的固溶体和碳化物中，有固溶强化作用，并可提高钢的淬透性，当同时加入Mo和Nb时，Mo可增大对钢轧制过程中奥氏体再结晶的抑制作用，进而促进奥氏体显微组织的细化，但过多的Mo会损害焊接时形成的热影响区的韧性，降低钢的可焊性，因此Mo含量控制在0.50％～0.55％；
V是钢的优良脱氧剂，钢中加V可细化组织晶粒，提高强度和韧性，V与C形成的碳化物在高温高压下还可提高钢的抗氢腐蚀能力，V的含量为0.001％～0.005％；
P和S在一般情况下都是钢中的有害元素，会增加钢的脆性，P使钢的焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，S降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时会造成裂纹，因此应尽量减少P和S在钢中的含量，因此控制P的含量不高于0.015％，S的含量不高于0.010％。
本发明具有以下优点：成品钢板的钢质纯净，其中有害元素P的含量不大于0.015％，S的含量不大于0.005％；0℃的低温韧性良好；钢板板形及表面质量良好；钢板不平度≤6mm/张；钢板成分均匀、内部致密。本发明的钢板完全符合特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的质量要求，适合制造大型模锻压机支架，具有很好的应用前景。
具体实施方式
实施例1
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板，其成分质量百分比含量见表1。
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)含有表1所示质量百分比成分的钢水经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，精炼时喂Al线300米，大包温度1600℃、C≤0.16％、P≤0.010％时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为0.5kg/吨钢，真空度为60Pa，真空保持20分钟，之后破坏真空，解决了钢水单靠Al线脱氧、钢中非金属夹杂物含量较高的现象，保证了钢质的纯净度；
(2)拉坯后下线堆垛缓冷16小时，带温清理，转电渣重熔制钢锭，电渣重熔时熔速22Kg/分钟，之后风冷，加速冷却；
(3)钢锭温送、温清、温装，以避免低合金高强度钢锭表面出现炸裂，装钢前晾炉至450℃，焖钢1小时，之后低速烧钢，低速烧钢的目的是为了保证合金元素充分固溶，r晶粒细小，在900℃以下升温速度为100℃/h，加热温度为1260℃，出钢前降温20℃，以保证钢锭表面的铁皮易除和板形良好、钢锭温度均匀；
(4)在1050℃进行轧制，前期尽可能低速大压下轧，使奥氏体发生完全再结晶，以细化奥氏体晶粒，多次挤边、留尾轧制，以消除凹边，轧制到600mm以下时，道次压下量控制在15mm，以免轧制力过大而不能匀速通过，轧制过程中对钢板进行两次横平，对轧制过程中出现的上翘或硬弯合理利用高压水进行校平；
(5)轧制后在钢板温度不低于400℃时装入缓冷坑扩氢退火，钢板入缓冷坑后以50℃/h的升温速度升至630℃，保温45小时，再以50℃/h的降温速度降至300℃，保温4小时，之后再升至630℃，保温45小时，随炉冷却到300℃出炉，使钢中氢含量≤2ppm，以免产生白点；
(6)对钢板进行调质处理，淬火温度为920～940℃，保温时间为2min/mm，之后水冷90分钟，钢板返红温度200℃，回火温度为640～660℃，保温时间为3min/mm，之后空冷；
(7)回火后带温压平，得390mm厚度的成品钢板。
实施例2
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板，其成分质量百分比含量见表1。
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)含有表1所示质量百分比成分的钢水经电炉冶炼，LF精炼炉精炼，精炼时喂Al线500米，大包温度1800℃、C≤0.16％、P≤0.010％时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为1kg/吨钢，真空度66.16Pa，真空保持30分钟，之后破坏真空；
(2)拉坯后下线堆垛缓冷20小时，带温清理，转电渣重熔制钢锭，电渣重熔时熔速26Kg/分钟，之后风冷；
(3)钢锭温送、温清、温装，装钢前晾炉480℃，焖钢1小时，之后低速烧钢，900℃以下升温速度为80℃/h，加热温度为1240℃，出钢前降温10℃；
(4)在1100℃进行轧制，多次挤边、留尾轧制，轧制到600mm以下时，道次压下量控制在15mm以下；
(5)轧制后在钢板温度不低于400℃时装入缓冷坑扩氢退火，钢板入缓冷坑后以40℃/h的升温速度，升至630℃，保温45小时，以40℃/h的降温速度降至300℃，保温4小时，之后再升至630℃，保温45小时，随炉冷却到300℃出炉；
(6)对钢板进行调质处理，淬火温度为920～940℃，保温时间为2min/mm，之后水冷90分钟，钢板返红温度190℃，回火温度为640～660℃，保温时间为3min/mm，之后空冷；
(7)回火后带温压平，得390mm厚度的成品钢板。
实施例3
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板，其成分质量百分比含量见表1。
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)含有表1所示质量百分比成分的钢水经电炉冶炼，LF精炼炉精炼，精炼时喂Al线400米，大包温度1800℃、C≤0.16％、P≤0.010％时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为1kg/吨钢，真空度50Pa，真空保持20分钟，之后破坏真空；
(2)拉坯后下线堆垛缓冷20小时，带温清理，转电渣重熔制钢锭，电渣重熔时熔速20Kg/分钟，之后风冷；
(3)钢锭温送、温清、温装，装钢前晾炉400℃，焖钢1小时，之后低速烧钢，900℃以下升温速度为90℃/h，加热温度为1240℃，出钢前降温10℃；
(4)在1100℃进行轧制，多次挤边、留尾轧制，轧制到600mm以下时，道次压下量控制在15mm以下；
(5)轧制后在钢板温度不低于400℃时装入缓冷坑扩氢退火，钢板入缓冷坑后以45℃/h的升温速度，升至630℃，保温45小时，以45℃/h的降温速度降至300℃，保温4小时，之后再升至630℃，保温45小时，随炉冷却到300℃出炉；
(6)对钢板进行调质处理，淬火温度为920～940℃，保温时间为2min/mm，之后水冷90分钟，钢板返红温度150℃，回火温度为640～660℃，保温时间为3min/mm，之后空冷；
(7)回火后带温压平，得390mm厚度的成品钢板。
实施例4
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板，其成分质量百分比含量见表1。
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)含有表1所示质量百分比成分的钢水经电炉冶炼，LF精炼炉精炼，精炼时喂Al线500米，大包温度1800℃、C≤0.16％、P≤0.010％时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为0.5kg/吨钢，真空度65Pa，真空保持30分钟，之后破坏真空；
(2)拉坯后下线堆垛缓冷20小时，带温清理，转电渣重熔制钢锭，电渣重熔时熔速21Kg/分钟，之后风冷；
(3)钢锭温送、温清、温装，装钢前晾炉480℃，焖钢1小时，之后低速烧钢，900℃以下升温速度为80℃/h，加热温度为1240℃，出钢前降温10℃；
(4)在1100℃进行轧制，多次挤边、留尾轧制，轧制到600mm以下时，道次压下量控制在15mm以下；
(5)轧制后在钢板温度不低于400℃时装入缓冷坑扩氢退火，钢板入缓冷坑后以40℃/h的升温速度，升至630℃，保温45小时，以40℃/h的降温速度降至300℃，保温4小时，之后再升至630℃，保温45小时，随炉冷却到300℃出炉；
(6)对钢板进行调质处理，淬火温度为920～940℃，保温时间为2min/mm，之后水冷90分钟，钢板返红温度180℃，回火温度为640～660℃，保温时间为3min/mm，之后空冷；
(7)回火后带温压平，得390mm厚度的成品钢板。
实施例5
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板，其成分质量百分比含量见表1。
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)含有表1所示质量百分比成分的钢水经电炉冶炼，LF精炼炉精炼，精炼时喂Al线500米，大包温度1800℃、C≤0.16％、P≤0.010％时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为1kg/吨钢，真空度60Pa，真空保持30分钟，之后破坏真空；
(2)拉坯后下线堆垛缓冷18小时，带温清理，转电渣重熔制钢锭，电渣重熔时熔速20Kg/分钟，之后风冷；
(3)钢锭温送、温清、温装，装钢前晾炉480℃，焖钢1小时，之后低速烧钢，900℃以下升温速度为80℃/h，加热温度为1240℃，出钢前降温10℃；
(4)在1100℃进行轧制，多次挤边、留尾轧制，轧制到600mm以下时，道次压下量控制在15mm以下；
(5)轧制后在钢板温度不低于400℃时装入缓冷坑扩氢退火，钢板入缓冷坑后以50℃/h的升温速度，升至630℃，保温45小时，以50℃/h的降温速度降至300℃，保温4小时，之后再升至630℃，保温45小时，随炉冷却到300℃出炉；
(6)对钢板进行调质处理，淬火温度为920～940℃，保温时间为2min/mm，之后水冷90分钟，钢板返红温度200℃，回火温度为640～660℃，保温时间为3min/mm，之后空冷；
(7)回火后带温压平，得390mm厚度的成品钢板。
实施例6
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板，其成分质量百分比含量见表1。
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)含有表1所示质量百分比成分的钢水经电炉冶炼，LF精炼炉精炼，精炼时喂Al线300米，大包温度1700℃、C≤0.16％、P≤0.010％时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为1kg/吨钢，真空度66.Pa，真空保持25分钟，之后破坏真空；
(2)拉坯后下线堆垛缓冷20小时，带温清理，转电渣重熔制钢锭，电渣重熔时熔速26Kg/分钟，之后风冷；
(3)钢锭温送、温清、温装，装钢前晾炉480℃，焖钢1小时，之后低速烧钢，900℃以下升温速度为80℃/h，加热温度为1240℃，出钢前降温10℃；
(4)在1100℃进行轧制，多次挤边、留尾轧制，轧制到600mm以下时，道次压下量控制在15mm以下；
(5)轧制后在钢板温度不低于400℃时装入缓冷坑扩氢退火，钢板入缓冷坑后以40℃/h的升温速度，升至630℃，保温45小时，以40℃/h的降温速度降至300℃，保温4小时，之后再升至630℃，保温45小时，随炉冷却到300℃出炉；
(6)对钢板进行调质处理，淬火温度为920～940℃，保温时间为2min/mm，之后水冷90分钟，钢板返红温度200℃，回火温度为640～660℃，保温时间为3min/mm，之后空冷；
(7)回火后带温压平，得390mm厚度的成品钢板。
实施例7
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板，其成分质量百分比含量见表1。
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)含有表1所示质量百分比成分的钢水经电炉冶炼，LF精炼炉精炼，精炼时喂Al线500米，大包温度1800℃、C≤0.16％、P≤0.010％时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为0.5kg/吨钢，真空度66.16Pa，真空保持30分钟，之后破坏真空；
(2)拉坯后下线堆垛缓冷20小时，带温清理，转电渣重熔制钢锭，电渣重熔时熔速26Kg/分钟，之后风冷；
(3)钢锭温送、温清、温装，装钢前晾炉480℃，焖钢1小时，之后低速烧钢，900℃以下升温速度为80℃/h，加热温度为1240℃，出钢前降温10℃；
(4)在1100℃进行轧制，多次挤边、留尾轧制，轧制到600mm以下时，道次压下量控制在15mm以下；
(5)轧制后在钢板温度不低于400℃时装入缓冷坑扩氢退火，钢板入缓冷坑后以40℃/h的升温速度，升至630℃，保温45小时，以40℃/h的降温速度降至300℃，保温4小时，之后再升至630℃，保温45小时，随炉冷却到300℃出炉；
(6)对钢板进行调质处理，淬火温度为920～940℃，保温时间为2min/mm，之后水冷90分钟，钢板返红温度170℃，回火温度为640～660℃，保温时间为3min/mm，之后空冷；
(7)回火后带温压平，得390mm厚度的成品钢板。
实施例8
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板，其成分质量百分比含量见表1。
特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)含有表1所示质量百分比成分的钢水经电炉冶炼，LF精炼炉精炼，精炼时喂Al线500米，大包温度1800℃、C≤0.16％、P≤0.010％时吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为1kg/吨钢，真空度65Pa，真空保持30分钟，之后破坏真空；
(2)拉坯后下线堆垛缓冷20小时，带温清理，转电渣重熔制钢锭，电渣重熔时熔速26Kg/分钟，之后风冷；
(3)钢锭温送、温清、温装，装钢前晾炉480℃，焖钢1小时，之后低速烧钢，900℃以下升温速度为80℃/h，加热温度为1240℃，出钢前降温10℃；
(4)在1100℃进行轧制，多次挤边、留尾轧制，轧制到600mm以下时，道次压下量控制在15mm以下；
(5)轧制后在钢板温度不低于400℃时装入缓冷坑扩氢退火，钢板入缓冷坑后以40℃/h的升温速度，升至630℃，保温45小时，以40℃/h的降温速度降至300℃，保温4小时，之后再升至630℃，保温45小时，随炉冷却到300℃出炉；
(6)对钢板进行调质处理，淬火温度为920～940℃，保温时间为2min/mm，之后水冷90分钟，钢板返红温度200℃，回火温度为640～660℃，保温时间为3min/mm，之后空冷；
(7)回火后带温压平，得390mm厚度的成品钢板。
对实施例1～8制得的钢板进行了性能测试，测试数据见表2。
表1各实施例钢板的成分质量百分比含量
表2各实施例钢板的性能测试数据
Claims (3)
1.一种特厚8万吨大型模锻压机支架用高强度钢板，其特征在于，所述钢板的成分质量百分比为：C：0.17％～0.23％、Si：0.15％～0.40％、Mn：1.20％～1.50％、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Ni：0.40％～1.00％、Cr：≤0.25％、Nb：0.03％～0.05％、Cu：≤0.10％、Al：0.010％～0.040％、Yi：0.002％～0.004％，Mo：0.50％～0.55％、V：0.001％～0.005％，其余为Fe和不可避免杂质。
2.一种权利要求1所述钢板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将含有质量百分比为：C：0.17％～0.23％、Si：0.15％～0.40％、Mn：1.20％～1.50％、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Ni：0.40％～1.00％、Cr：≤0.25％、Nb：0.03％～0.05％、Cu：≤0.10％、Al：0.010％～0.040％、Ti：0.002％～0.004％，Mo：0.50％～0.55％、V：0.001％～0.005％成分的钢水经电炉冶炼，LF精炼炉精炼，大包温度≥1600℃、C≤0.16％、P≤0.010％时吊包VD炉真空处理，真空度不大于66.16Pa，真空保持至少20分钟，之后破坏真空；
(2)拉坯后下线堆垛缓冷16-20小时，带温清理，转电渣重熔制钢锭，电渣重熔时熔速≤26Kg/分钟，之后风冷；
(3)钢锭温送、温清、温装，装钢前晾炉500℃以下，焖钢1小时，之后低速烧钢，900℃以下升温速度为80～100℃/h，加热温度为1240～1260℃，出钢前降温10～20℃；
(4)在1050-1100℃进行轧制，多次挤边、留尾轧制，轧制到600mm以下时，道次压下量控制在15mm以下；
(5)轧制后在钢板温度不低于400℃时装入缓冷坑扩氢退火，钢板入缓冷坑后以≤50℃/h的升温速度，升至630℃，保温45小时，以≤50℃/h的降温速度降至300℃，保温4小时，之后再升至630℃，保温45小时，随炉冷却到300℃出炉；
(6)对钢板进行调质处理，淬火温度为920～940℃，保温时间为2min/mm，之后水冷，钢板返红温度≤200℃，回火温度为640～660℃，保温时间为3min/mm，之后空冷；
(7)回火后带温压平，得成品钢板。
3.根据权利要求2所述的钢板的生产方法，其特征在于，步骤(7)所得成品钢板的厚度为390mm。
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