CN101967597B

CN101967597B - 一种大厚度z向钢板的生产方法

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Publication number: CN101967597B
Application number: CN 201010501298
Authority: CN
Inventors: 王九清; 谢良法; 韦明; 叶建军; 刘生; 崔强; 刘印子; 张志军; 田苗; 张东方; 毕殿阁; 何广霞
Original assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd; Hebei Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd; Hebei Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2010-10-10
Filing date: 2010-10-10
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2030-10-10
Also published as: CN101967597A

Abstract

本发明公开了一种大厚度Z向钢板的生产方法，其步骤如下：将钢水先经电炉冶炼，LF精炼炉精炼，再真空脱气炉真空处理；冶炼后的钢水进行浇铸；采用电渣重熔、加热、轧制成材、冷却后扩氢处理；对扩氢后的钢板进行超声波探伤；对探伤后的钢板进行正火，得成品厚钢板。本发明具有以下优点：1）钢板强韧性匹配良好，屈服强度：334～380Mpa，抗拉强度：508～555Mpa，厚度1/2处-20℃冲击功≥100J，延伸率≥23%；2）抗层状撕裂性能好，厚度1/4处和中心处ψZ≥35%；3）钢质更纯净，P≤0.008%，S≤0.002%；4）钢板的断面收缩率达到下列目标：按GB5313检验Ψz=39～75%，按EN10164检验Ψz=46～79%；5）内部质量更致密，满足JB/T4730-2005I级探伤标准的要求；6）本发明钢板的最大厚度可达到300mm。

Description

一种大厚度Z向钢板的生产方法

技术领域

本发明属钢冶炼技术领域，具体涉及一种大厚度Z向钢板的生产方法。

背景技术

随着水电站建设的不断大型化，对使用的钢铁材料提出了更高的要求。目前，水电核心部件，特别是座环等部件往往要求厚度达150~200mm甚至300mm的钢板，除了有高的强度和韧性外，Z向性能也要达到35的要求，而长期以来由于生产、技术设备的缺乏，致使该类钢板完全依赖于锻造或从国外进口，在制造成本、周期方面严重制约了我国水电站建设的发展，因此，开发大厚度要求Z向性能（Z35级）水电用高强度钢板已成为我国水电建设进一步发展亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提供一种大厚度Z向钢板的生产方法，制备得到的钢板厚度为150~300mm。

为了实现本发明目的，本发明的技术方案在于采用了一种大厚度Z向钢板的生产方法，包括以下步骤：

1）冶炼：将钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼并调整成分，钢水温度达到1630～1650℃时，转入真空脱气炉中真空处理；

2）浇铸：将冶炼后的钢水进行浇铸，得到铸坯；

3）电渣重熔：将浇铸好的铸坯制成重熔电极，采用电渣炉进行电渣重熔，重熔前需去除铸坯表面氧化铁皮，重熔时加入Al粒，电渣重熔后得到电渣锭；

4）电渣锭清理：将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理温度不低于150℃，清理后及时装炉或堆垛缓冷处理；

5）加热：将清理后的电渣锭入炉焖钢60~90min，采用低速烧钢，加热速度：1000℃以下，升温速度100~120℃/h，当温度升至最高加热温度1210~1230℃后，再保温300~500min；

6）轧制：将加热后的电渣锭进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，第一阶段的开轧温度1100~1150℃，终轧温度950~980℃，晾钢厚度厚于最终钢板厚度80~100mm；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，第二阶段的开轧温度900~920℃，终轧温度820~850℃，轧制至目标厚度；

7）水冷：钢板轧后进行快速冷却，返红温度为680~720℃；

8）扩氢处理：将钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度不低于400℃，钢板在缓冷坑中扩氢处理温度640~660℃，确保升降温速度不大于50℃/h，钢板保温时间不低于72h，钢板出炉温度不高于200℃，出炉后空冷；

9）超声波探伤：对扩氢后的半成品钢板进行超声波探伤；

10) 正火：对探伤后的半成品钢板进行正火，正火温度为900～920℃，保温时间为1.5～2.0min/mm，正火后水冷加速冷却，得到大厚度Z向钢板。

步骤1）所述真空处理前加入CaSi块。

步骤1）所述真空处理中，真空度≤66Pa，真空保持时间不小于20min。

步骤2）所述的浇铸采用连铸生产，过热度为15～30℃，拉坯速率为1.05～1.2m/min。

步骤3）所述电渣重熔中，采用五元渣系（CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-CaF₂），平均熔速控制在22～24kg/min，加入Al粒的速度为25~30g/min，采用风冷加速冷却，电渣炉的结晶器包括640mm、700mm、760mm、960mm四种断面规格。

步骤6）所述第二阶段轧制中单道次的压下率为8～10%。

步骤8）所述扩氢处理中，要确保电渣钢板及时入缓冷坑，钢板总在炉时间不低于150h。

步骤10）大厚度钢板的正火后快冷处理时，整板均匀入水时间为4-10min，水温保持在25℃～35℃。

本发明大厚度Z向钢板由于采用电炉、连铸及电渣重熔冶炼技术，使得产品的P、S含量低，钢质纯净；本发明采用大板坯电渣重熔技术，减少了电渣重熔圆锭锻造开坯的工序，缩短了生产周期，显著降低了成本。由于本发明钢抗层状撕裂性能及强韧性匹配良好，完全可以替代进口产品用于水电站、采油平台等各种对大厚钢板厚度方向性能的要求，降低了采购成本，缩短了工期。

本发明具有以下优点：1）本发明的钢板强韧性匹配良好，屈服强度：334～380Mpa，抗拉强度：508～555Mpa，厚度1/2处-20℃冲击功≥100J，延伸率≥23%；2）抗层状撕裂性能好，厚度1/4处和中心处ψZ≥35%；3）本发明的钢质更纯净，P≤0.008%，S≤0.002%；4）本发明的钢板的断面收缩率达到下列目标：按GB5313检验Ψz=39～75%，按EN10164检验Ψz=46～79%；5）内部质量更致密，可以满足JB/T4730-2005 I级探伤标准的要求；6）本发明的钢板的最大厚度可达到300mm。

具体实施方式

实施例1

本实施例为大型水电机组座环用大厚度HWQ345-Z35钢板的生产方法，本实施例的钢板厚度为300mm，压缩比为2.13，其生产方法包括以下步骤：

1）冶炼：将含有各元素的钢水先经电炉冶炼，炉内钢水的重量为125吨，送入LF精炼炉精炼并调整成分，钢水温度达到1630℃时，转入真空脱气炉（VD炉）真空处理，真空前加入CaSi块110kg，球化夹杂，真空度不大于66Pa，真空保持时间20min时破坏真空；

2）浇铸：将冶炼后的钢水进行浇铸，采用连铸生产，过热度为23℃，拉坯速率为1.20m/min，并确保二冷水匹配，得到铸坯；

3）电渣重熔：将浇铸好的铸坯按照设定尺寸制成重熔电极于电渣炉中，去除连铸坯表面氧化铁皮；采用五元渣系（CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-CaF₂），加入AL粒，加入速率为28g/min；选择640mm水冷结晶器进行重熔，平均熔速控制在24kg/min，采用风冷加速冷却；

4）电渣锭清理：将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理时表面温度430℃；

5）加热：将清理后的电渣锭及时装炉焖钢70min，采用低速烧钢，1000℃以下升温速度控制在100℃/h，最高加热温度1230℃，然后保温500min；

6）轧制：第一阶段开轧温度为1100℃，终轧温度960℃，轧制至钢板厚度为380mm；第二阶段的开轧温度900℃，终轧温度820℃，轧制至目标厚度，单道次压下率为8%，轧制后得到半成品钢板；

7）水冷：经轧制后的钢板通过ACC进行快速冷却，返红温度为710℃；

8）扩氢处理：将钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度475℃；钢板在缓冷坑中扩氢处理温度650℃，升降温速度45℃/h，钢板保温时间72h，钢板出炉温度180℃，钢板总在炉时间152h；

9）超声波探伤：对扩氢后的半成品钢板按照JB/T4730-2005 I级进行探伤合格；

10）正火工艺：正火温度910℃、保温时间1.8min/mm，正火后入水冷却10min后吊出，水温为30℃。

本实施例的大型水电机组座环用大厚度HWQ345-Z35钢板性能如下：ReH=334Mpa，Rm=521Mpa，A=32.0%，-20℃纵向AKV=223J、160J、168J,按GB5313-85检验Ψz=48.0%、44.5%、54.0%，按EN10164检验Ψz=63.5%、59.0%、60.5%。

实施例2

本实施例为大型水电站顶盖用大厚度A516Gr70-Z35钢板的生产方法，本实施例的钢板厚度为270mm，压缩比为2.37，其生产方法包括以下步骤：

1）冶炼：将含有各元素的钢水先经电炉冶炼，炉内钢水的重量为121吨，送入LF精炼炉精炼并调整成分，钢水温度达到1650℃时，转入真空脱气炉（VD炉）真空处理，真空前加入CaSi块100kg，球化夹杂，真空度不大于66Pa，真空保持时间20min时破坏真空；

2）浇铸：将冶炼后的钢水进行浇铸，采用连铸生产，过热度为15℃，拉坯速率为1.05m/min，并确保二冷水匹配，得到铸坯；

3）电渣重熔：将浇铸好的铸坯按照设定尺寸制成重熔电极于电渣炉中，去除连铸坯表面氧化铁皮；采用五元渣系（CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-CaF₂），加入AL粒，加入速率为25g/min；选择700mm水冷结晶器进行重熔，平均熔速控制在22kg/min，采用风冷加速冷却；

4）电渣锭清理：将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理时表面温度420℃；

5）加热：将清理后的电渣锭及时装炉焖钢90min，采用低速烧钢，1000℃以下升温速度控制在110℃/h，最高加热温度1210℃，然后保温300min；

6）轧制：第一阶段开轧温度为1130℃，终轧温度950℃，轧制至钢板厚度为360mm；第二阶段的开轧温度910℃，终轧温度827℃，轧制至目标厚度，单道次压下率为9%，轧制后得到半成品钢板；

7）水冷：经轧制后的钢板通过ACC进行快速冷却，返红温度为680℃；

8）扩氢处理：将钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度500℃；钢板在缓冷坑中扩氢处理温度640℃，升降温速度47℃/h，钢板保温时间80h，钢板出炉温度195℃，钢板总在炉时间150h；

10）正火工艺：正火温度900℃，保温时间2.0 min/mm，正火后入水4 min加速冷却，水温为25℃。

本实施例的型水电站顶盖用A516Gr70-Z35大厚度Z向钢板性能如下： ReH=295Mpa，Rm=498Mpa，A=30.0%，-20℃纵向AKV=220J、215J、196J,按GB5313-85检验Ψz=45.0%、43.0%、39.0%，按EN10164检验Ψz=64.0%、63.0%、61.0%。

实施例3

本实施例为大型水电机组座环用大厚度S355J2+N-Z35钢板的生产方法，本实施例的钢板厚度为300mm，压缩比为2.53，其生产方法包括以下步骤：

1）冶炼：将含有各元素的钢水先经电炉冶炼，炉内钢水的重量为118吨，送入LF精炼炉精炼并调整成分，钢水温度达到1640℃时，转入真空脱气炉（VD炉）真空处理，真空前加入CaSi块100kg ，球化夹杂，真空度不大于66Pa，真空保持时间20min时破坏真空；

2）浇铸：将冶炼后的钢水进行浇铸，采用连铸生产，过热度为30℃，拉坯速率为1.10m/min，并确保二冷水匹配，得到铸坯；

3）电渣重熔：将浇铸好的铸坯按照设定尺寸制成重熔电极于电渣炉中，去除连铸坯表面氧化铁皮；采用五元渣系（CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-CaF₂），加入AL粒，加入速率为30g/min；选择960mm水冷结晶器进行重熔，平均熔速控制在23kg/min，采用风冷加速冷却；

4）电渣锭清理：将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理时表面温度390℃；

5）加热：将清理后的电渣锭及时装炉焖钢60min，采用低速烧钢，1000℃以下升温速度控制在120℃/h，最高加热温度1220℃，然后保温470min；

6）轧制：第一阶段开轧温度为1150℃，终轧温度980℃，轧制至钢板厚度为400mm；第二阶段的开轧温度920℃，终轧温度850℃，轧制至目标厚度，单道次压下率为10%，轧制后得到半成品钢板；

7）水冷：经轧制后的钢板通过ACC进行快速冷却，返红温度为720℃；

8）扩氢处理：将钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度525℃；钢板在缓冷坑中扩氢处理温度660℃，升降温速度50℃/h，钢板保温时间75h，钢板出炉温度185℃，钢板总在炉时间160h；

10）正火工艺：正火温度920℃，保温时间1.5 min/mm，正火后入水冷却7min后吊出，水温为35℃。

本实施例的大型水电机组座环用大厚度S355J2+N-Z35钢板性能如下：ReH=363Mpa，Rm=544Mpa，A=30.5%，-20℃纵向AKV=131J、161J、144J,按GB5313-85检验Ψz=43.0%、41.5%、51.0%,按EN10164检验Ψz=61.0%、60.0%、59.0%。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种大厚度Z向钢板的生产方法，其特征在于：所述的钢板厚度为150～300mm，该生产方法包括以下步骤：

1）冶炼：将钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼并调整成分，钢水温度达到1630~1650℃时，转入真空脱气炉中真空处理；

2）浇铸：将冶炼后的钢水进行浇铸，浇铸采用连铸生产，过热度为15~30℃，拉坯速率为1.05~1.2m/min，得到铸坯；

3）电渣重熔：将浇铸好的铸坯制成重熔电极，采用电渣炉进行电渣重熔，采用五元渣系CaO-MgO-A1₂O₃-SiO₂-CaF₂，平均熔速控制在22~24kg/min，加入Al粒的速度为25～30g/min，采用风冷加速冷却，电渣炉的结晶器包括640mm、700mm、760mm、960mm四种断面规格；重熔前需去除铸坯表面氧化铁皮，重熔时加入Al粒，电渣重熔后得到电渣锭；

5）加热：将清理后的电渣锭入炉焖钢60～90min，采用低速烧钢，加热速度：1000℃以下，升温速度100～120℃/h，当温度升至最高加热温度1210～1230℃后，再保温300～500min；

6）轧制：将加热后的电渣锭进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，第一阶段的开轧温度1100～1150℃，终轧温度950～980℃，晾钢厚度厚于最终钢板厚度80～100mm；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，第二阶段的开轧温度900～920℃，终轧温度820～850℃，单道次的压下率为8~10%，轧制至目标厚度；

7）水冷：钢板轧后进行快速冷却，返红温度为680～720℃；

8）扩氢处理：将钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度不低于400℃，钢板在缓冷坑中扩氢处理温度640～660℃，确保升降温速度不大于50℃/h，钢板保温时间不低于72h，钢板出炉温度不高于200℃，出炉后空冷；

9）超声波探伤：对扩氢后的半成品钢板进行超声波探伤；

10）正火：对探伤后的半成品钢板进行正火，正火温度为900~920℃，保温时间为1.5~2.0min/mm，正火后水冷加速冷却，得到大厚度Z向钢板。

2.根据权利要求1所述的大厚度Z向钢板的生产方法，其特征在于：步骤1）所述真空处理前加入CaSi块。

3.根据权利要求1所述的大厚度Z向钢板的生产方法，其特征在于：步骤1）所述真空处理中，真空度≤66Pa，真空保持时间不小于20min。

4.根据权利要求1所述的大厚度Z向钢板的生产方法，其特征在于：步骤8）所述扩氢处理中，要确保电渣钢板及时入缓冷坑，钢板总在炉时间不低于150h。

5.根据权利要求1所述的大厚度Z向钢板的生产方法，其特征在于：步骤10）大厚度钢板的正火后快冷处理时，整板均匀入水时间为4-10min，水温保持在25~35℃。