CN106222557B - 一种高效低成本610MPa水电钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种高效低成本610 MPa水电钢及其生产方法，水电钢的化学成分质量百分比的组成为：C：0.07‑0.09％，Si：0.0.15‑0.35％，Mn：1.40‑1.60％，P≤0.15%，S≤0.08％，Nb：0.015‑0.035%，V：0.030‑0.050％，Ti：0.008‑0.030％，Ni：0.10‑0.30％，Mo：0.10‑0.30％，其余为Fe和不和避免杂质。工艺路线为：KR铁水预处理‑转炉冶炼‑LF、RH精炼‑连铸‑缓冷‑连铸坯料加热‑轧制‑冷却‑矫直‑精整‑回火。本发明缩短了生产流程、减少了能源消耗，克服了传统生产工艺的高成本限制，同时保证了产品质量。

Description

一种高效低成本610MPa水电钢及其生产方法
技术领域
本发明属于合金钢生产工艺领域，具体涉及一种高效低成本610 MPa水电钢及其生产方法。
背景技术
随着国家水电项目的增加，610MPa水电钢已得到广泛应用，相对而言，此系列钢种接单价格较高，也成为国内各大钢厂双高产品之一。此钢种要求调质交货，主要为保证产品性能稳定性及使用安全性，传统的调质工艺为淬火+回火（DQ+T），旨在得到板条状的回火马氏体组织，该组织具有较高的强度及良好的塑韧性，另外，传统调质工艺生产出的钢板也具有较高的平直度水平。
不可避免的，传统调质工艺需要较高的生产成本，在严峻的市场形势下没有明显的竞争优势，为此，急需要发明一种新的生产工艺，以降低生产成本。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种高效低成本610 MPa水电钢及其生产方法，本发明缩短了生产流程、减少了能源消耗，克服了传统生产工艺的高成本限制，同时保证了产品质量。本发明的技术方案如下：
一种高效低成本610 MPa水电钢，其化学成分质量百分比的组成如下：
C：0.07-0.09％，Si：0.0.15-0.35％，Mn：1.40-1.60％，P≤0.15%，S≤0.08％，Nb：0.015-0.035%，V：0.030-0.050％，Ti：0.008-0.030％，Ni：0.10-0.30％，Mo：0.10-0.30％，其余为Fe和不和避免杂质。
工艺路线为：KR铁水预处理-转炉冶炼-LF、RH精炼-连铸-缓冷-连铸坯料加热-轧制-冷却-矫直-精整-回火。其中，
（1）转炉冶炼：包括选配化学成分，C：0.07-0.09％，Si：0.0.15-0.35％，Mn：1.40-1.60％，P≤0.15%，S≤0.08％，Nb：0.015-0.035%，V：0.030-0.050％，Ti：0.008-0.030％，:Ni：0.10-0.30％，Mo：0.10-0.30％，其余为Fe和不和避免杂质，转炉采用顶底复吹转炉冶炼；
（2）LF、RH精炼：采用LF+RH精炼，脱气结束后软吹时间＞20min，RH精炼真空处理时间＞20min；
（3）连铸：连铸中包温度1540℃-1550℃，铸机拉速为1m/s，连铸成250mm的连铸坯；
（4）轧制成型：采用控制轧制模式，对连铸坯料加热，加热温度1100℃-1250℃，加热温度8-11分钟/厘米，进行两阶段控制轧制；粗轧开轧温度1000℃-1100℃，粗轧终轧温度1000℃-1100℃；精轧开轧温度950℃-1000℃，精轧终轧温度850℃-900℃；
（5）冷却：采用强水冷工艺冷却，开冷温度830-860℃，冷速10-20℃/s，终冷温度100-200℃，实现钢板组织从奥氏体到马氏体的转变。优选的，开冷温度830-860℃，冷速15℃/s，终冷温度120-180℃。
（6）矫直：采用9辊矫直机进行矫直，降低钢板内部和表面残余应力，保证钢板平直。
（7）回火：选择640-670℃回火，回火系数2.0-3.0，得到细化的回火马氏体组织，保证钢板强韧性指标。优选的，选择650-660℃回火，回火系数2.5。
优选的，步骤（4）中连铸钢坯经过粗轧机轧制后，中间坯料厚度为50-110mm，最终成品钢板厚度为20mm-40mm。
优选的，步骤（4）中，精轧阶段最后二道次采用2m/s低速轧制，道次压下量为1.5mm，减少头尾翘曲。
炼钢过程通过转炉、LF和RH控制P、S含量，要求P控制在150PPm以下，S控制在80PPm。连铸过程需要控制拉速和温度，避免出现严重偏析。防止出现内部裂纹、缩孔等内部缺陷。可采用常规工艺进行，除明确规定的工艺条件外，本发明未特别说明的工艺部分均按本领域现有技术。
本发明610MPa水电钢采用两阶段轧制，即奥氏体再结晶轧制+未再结晶区轧制，通过高温区的奥氏体再结晶控制轧制，充分细化奥氏体晶粒；中间坯厚度为钢板目标厚度的2.5-3倍；未再结晶区轧制终轧温度控制在850℃-900℃，在保证终轧完组织为奥氏体的情况下，使奥氏体组织内部形成最多的压下缺陷，为后续水冷过程中的析出强化提供基础（根据610MPa水电钢实际成份可算出其铁素体开始转变温度在830℃左右）；控冷的目的是得到传统工艺淬火后的组织即马氏体组织，实际上是在强水冷作用下实现钢板组织从奥氏体到马氏体的转变，控冷时采用大水压、大水量、大冷速工艺进行高速冷却，开冷温度范围830-860℃，终冷温度100-200℃，冷速10-20℃/s。选择640-670℃回火，回火系数2.0-3.0，得到细化的回火马氏体组织，钢板的各项性能指标都符合要求，且有一定富余量，适合批量生产。
附图说明
图1为本发明沿钢板厚度1/4处的淬火态金相组织图；
图2为本发明沿钢板厚度1/2处的淬火态金相组织图；
图3为本发明沿钢板厚度1/4处的回火态金相组织图；
图4为本发明沿钢板厚度1/2处的回火态金相组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1 一种高效低成本610 MPa水电钢及其生产方法
其化学成分质量百分比的组成如下：
C：0.08％，Si：0.25％，Mn：1.50％，P：0.012％，S：0.005％，Nb：0.017%，V：0.034％，Ti：0.015％，Ni：0.18％，Mo：0.15％，其余为Fe和不和避免杂质。
工艺路线为：KR铁水预处理-转炉冶炼-LF、RH精炼-连铸-缓冷-连铸坯料加热-轧制-冷却-矫直-精整-回火。其中，
（1）上述配制好的原料在210吨转炉上冶炼，连铸成形后切割成250mm×2200mm×3060mm方坯，连铸坯通过加热炉加热至1200℃，加热均匀；转炉采用顶底复吹转炉冶炼；
（2 LF、RH精炼）采用LF+RH精炼，脱气结束后软吹时间＞20min，RH精炼真空处理时间＞15min；
（3）连铸：连铸中包温度1540℃-1550℃，铸机拉速为1m/s，连铸成250mm的连铸坯；
（4）采用控制轧制模式，对连铸坯料加热，加热温度1200℃，加热温度9分钟/厘米，采用双机轧制，粗轧机轧制8道次，开轧温度为1050℃，终轧温度1030℃，完成成型、展宽和第一阶段延伸轧制；中间坯料为100mm，精轧机开轧温度960℃，采用6道次轧制，最终轧制成38mm ×2500mm*12000mm钢板，终轧温度870℃；；
（5）钢板控制后进行强水冷工艺，开冷温度840℃，冷速15℃/s，终冷温度150℃。
（6）矫直：采用9辊矫直机进行矫直，降低钢板内部和表面残余应力，保证钢板平直。
（7）回火：回火温度660℃，在炉时间100min。
本发明制备的高效低成本610 MPa水电钢钢板厚度1/4处的淬火态金相组织图如图所示；钢板厚度1/2处的淬火态金相组织图如图2所示；钢板厚度1/4处的回火态金相组织图如图3所示；钢板厚度1/2处的回火态金相组织图如图4所示。
产品检查钢板厚度38.24mm，力学检测结果为：屈服强调Rel：560Mpa，抗拉强度Rm：690Mpa，延伸率δ：20.5%，-20℃冲击功CVN1：211J，冲击功CVN2：252J，冲击功CVN3：201J，冷弯：合格。化学成分、力学性能均满足国家标准。
实施例2 一种高效低成本610 MPa水电钢及其生产方法
其化学成分质量百分比的组成如下：
C：0.07％，Si：0.32％，Mn：1.58％，P：0.011％，S：0.0045％，Nb：0.032%，V：0.045％，Ti：0.008％，Ni：0.11％，Mo：0.23％，其余为Fe和不和避免杂质。
工艺路线为：KR铁水预处理-转炉冶炼-LF、RH精炼-连铸-缓冷-连铸坯料加热-轧制-冷却-矫直-精整-回火。其中，
（1）上述配制好的原料在210吨转炉上冶炼，连铸成形后切割成250mm×2200mm×3060mm方坯，连铸坯通过加热炉加热至1200℃，加热均匀；转炉采用顶底复吹转炉冶炼；
（2）LF、RH精炼采用LF+RH精炼，脱气结束后软吹时间＞20min，RH精炼真空处理时间＞15min；
（3）连铸：连铸中包温度1540℃-1550℃，铸机拉速为1m/s，连铸成250mm的连铸坯；
（4）采用控制轧制模式，对连铸坯料加热，加热温度1200℃，加热温度10分钟/厘米，采用双机轧制，粗轧机轧制8道次，开轧温度为1080℃，终轧温度1050℃，完成成型、展宽和第一阶段延伸轧制；中间坯料为100mm，精轧机开轧温度980℃，采用6道次轧制，最终轧制成38mm ×2500mm×12000mm钢板，终轧温度860℃；；
（5）钢板控制后进行强水冷工艺，开冷温度850℃，冷速17℃/s，终冷温度130℃。
（6）矫直：采用9辊矫直机进行矫直，降低钢板内部和表面残余应力，保证钢板平直。
（7）回火：回火温度650℃，在炉时间100min。
产品检查钢板厚度38.12mm，力学检测结果为：屈服强调Rel：555Mpa，抗拉强度Rm：680Mpa，延伸率δ：20%，-20℃冲击功CVN1：200J，冲击功CVN2：250J，冲击功CVN3：202J，冷弯：合格。化学成分、力学性能均满足国家标准。

Claims (6)

1.一种高效低成本610 MPa水电钢，其特征在于，610 MPa水电钢的化学成分质量百分比的组成如下：
C：0.07-0.09％，Si：0.15-0.35％，Mn：1.40-1.60％，P≤0.15%，S≤0.08％，Nb：0.015-0.035%，V：0.030-0.050％，Ti：0.008-0.030％，Ni：0.10-0.30％，Mo：0.10-0.30％，其余为Fe和不可避免杂质；
上述高效低成本610 MPa水电钢的生产方法，工艺路线为：KR铁水预处理-转炉冶炼-LF、RH精炼-连铸-缓冷-连铸坯料加热-轧制-冷却-矫直-精整-回火；具体步骤如下：
（1）转炉冶炼：包括选配化学成分，C：0.07-0.09％，Si： 0.15-0.35％，Mn：1.40-1.60％，P≤0.15%，S≤0.08％，Nb：0.015-0.035%，V：0.030-0.050％，Ti：0.008-0.030％，:Ni：0.10-0.30％，Mo：0.10-0.30％，其余为Fe和不可 避免杂质，转炉采用顶底复吹转炉冶炼；
（2）LF、RH精炼采用LF+RH精炼，脱气结束后软吹时间＞20min，RH精炼真空处理时间＞15min；
（3）连铸：连铸中包温度1540℃-1550℃，铸机拉速为1m/s，连铸成250mm的连铸坯；
（4）轧制成型：采用控制轧制模式，对连铸坯料加热，加热温度1100℃-1250℃，加热温度8-11分钟/厘米，进行两阶段控制轧制；粗轧开轧温度1000℃-1100℃，粗轧终轧温度1000℃-1100℃；精轧开轧温度950℃-1000℃，精轧终轧温度850℃-900℃；
（5）冷却：采用强水冷工艺冷却，开冷温度830-860℃，冷速10-20℃/s，终冷温度100-200℃，实现钢板组织从奥氏体到马氏体的转变；
（6）矫直：采用9辊矫直机进行矫直，降低钢板内部和表面残余应力，保证钢板平直；
（7）回火：选择640-670℃回火，回火系数2.0-3.0，得到细化的回火马氏体组织，保证钢板强韧性指标。
2.根据权利要求1所述的高效低成本610 MPa水电钢，其特征在于，所述步骤（4）中连铸钢坯经过粗轧机轧制后，中间坯料厚度为50-110mm，最终成品钢板厚度为20mm-40mm。
3.根据权利要求1所述的高效低成本610 MPa水电钢，其特征在于，所述步骤（4）中，精轧阶段最后二道次采用2.0m/s速度轧制，道次压下量为3mm，以减少头尾翘曲。
4.根据权利要求1所述的高效低成本610 MPa水电钢，其特征在于，所述步骤（5）中开冷温度830-860℃，冷速15℃/s，终冷温度120-180℃。
5.根据权利要求1所述的高效低成本610 MPa水电钢，其特征在于，所述步骤（7）中选择650-660℃回火，回火系数2.5。
6.根据权利要求1所述的高效低成本610 MPa水电钢，其特征在于，通过转炉、LF和RH工艺，P控制在150PPm以下，S控制在80PPm。
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