CN108193137A - 一种不大于80mm厚1000MPa级水电用钢板的DQ-Q&T方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种不大于80mm厚1000MPa级水电用钢板的DQ‑Q&T方法，所述钢板的化学成分：C 0.10～0.19％，Si 0.15～0.50％，Mn≤1.45％，P≤0.01％，S≤0.002％，Ni≤3.00％，Cr 0.30～0.65％，Cu≤0.20％,Alt≤0.10％,Nb≤0.08％，Mo 0.35～0.55％，V≤0.12％，Ti≤0.06％，B≤0.003％，余量为Fe。通过合理的化学成分设计，匹配相应的轧制、冷却和调质处理工艺，可以获得强度、塑性和低温冲击韧性优良的1000MPa级调质型水电用钢板。
Description
技术领域
本发明属于水电站用钢技术领域，特别涉及一种不大于80mm厚1000MPa级水电用钢板的DQ-Q&T方法。
背景技术
目前，水电用钢板的抗拉强度正在向1000MPa级的方向发展。通常，水电用钢板的厚度规格是10～100mm。随着厚度规格的增加，钢板的微观组织及其力学性能难以控制和保证。因此，需要针对不同的厚度规格从成分设计、工艺路径控制等方面保证强度和冲击功等力学性能指标。
申请号为201410753679.1的专利提出一种调质型水电用钢板及其制备方法，可生产厚度规格10～80mm的钢板，焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.26％。采用两阶段控制轧制，轧后快速冷却至600±20℃，之后空冷至室温，最后进行离线再加热淬火+高温回火调质处理，屈服强度≥690MPa，抗拉强度780～930MPa，﹣40℃冲击功≥47J。
申请号为200810046961.0的专利提出一种压力钢管用钢及其制备方法，采用低碳低合金的成分设计，两阶段控制轧制后控制冷却至400～700℃，之后空冷至室温，最后在550～700℃回火2小时，得到的屈服强度690～745MPa，抗拉强度805～940MPa，-20℃冲击功200～230J。
但是，上述专利方法生产的不大于80mm厚的水电用钢板无法达到抗拉强度为1000MPa级的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种不大于80mm厚1000MPa级水电用钢板的DQ-Q&T生产方法。DQ-Q&T生产方法是指两阶段轧制后，钢板直接淬火(DQ)至室温，然后经过淬火(Q)和回火(T)热处理的工艺方法。
为了达到以上目的，本发明的技术方案为：
本发明提供一种不大于80mm厚1000MPa级水电用钢板的DQ-Q&T生产方法，按以下步骤进行：
(1)按照设定的化学成分冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.10～0.19％，Si 0.15～0.50％，Mn≤1.45％，P≤0.01％，S≤0.002％，Ni≤3.00％，Cr 0.30～0.65％，Cu≤0.20％,Alt≤0.10％,Nb≤0.08％，Mo 0.35～0.55％，V≤0.12％，Ti≤0.06％，B≤0.003％，余量为Fe；
(2)对板坯进行加热，第一阶段加热至700±20℃，第二阶段加热至1100±20℃，第三阶段加热至1200～1250℃，第三加热段均热时间≥60min，总加热时间300～400min，从而保证合金元素充分固溶，又防止奥氏体晶粒过分粗化导致组织和性能的恶化；
(3)对板坯进行高压水除磷，去除板坯表面的氧化铁皮；
(4)板坯采用两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区(粗轧)轧制道次3～8道次，开轧温度1120～1165℃，终轧温度为1020～1070℃；奥氏体未再结晶区(精轧)轧制道次2～7道次，开轧温度870～910℃，终轧温度为800～860℃，获得厚度不大于80mm的钢板，之后进行平整；
(5)控轧后的钢板水冷至室温，冷却速率20～50℃/s；
(6)控轧控冷后的钢板进行离线再加热淬火+高温回火的调质热处理，再加热淬火的温度为850～1000℃，保温时间40～200min；回火的温度为620～670℃，保温时间30～200min。
根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(1)中所述连铸坯厚度为320mm。
根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(4)中所述平整为一道次平整。
钢板离线再加热淬火后为板条马氏体组织，再经回火热处理后最终得到回火索氏体以及少量的回火马氏体组织。
本发明还涉及利用上述方法生产的不大于80mm厚1000MPa级水电用钢板。
通过对材料化学成分的计算与优化，以及轧制、冷却及调质处理工艺的优化，最终得到厚度规格不大于80mm的1000MPa级水电用钢板，其力学性能指标如下：屈服强度(横向)≥865MPa，抗拉强度(横向)为930～1130MPa，延伸率(横向)≥15％，﹣60℃V型冲击功(横向)≥70J。
本发明与已有技术相比较，具有显著的优点和积极效果：
本发明通过合理的化学成分设计，匹配相应的轧制、冷却和调质处理工艺，获得强度、塑性和低温冲击韧性优良的1000MPa级水电用钢板。同时，1000MPa级水电用钢的厚度规格不大于80mm，且力学性能达到如下标准：屈服强度(横向)≥865MPa，抗拉强度(横向)为930～1110MPa，延伸率(横向)≥15％，﹣60℃V型冲击功(横向)≥70J。
附图说明
图1为本发明实施例1的显微组织图；
图2为本发明实施例2的显微组织图；
图3为本发明实施例3的显微组织图。
具体实施方式
下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
拉伸试样按照GB/T2975-1998制成圆形截面的标准试样，在CMT5105-SANS微机控制电子万能实验机上对本发明的1000MPa级水电用钢板进行室温力学性能测试；夏比摆锤式冲击实验在﹣60℃进行，试样尺寸为10mm×10mm×55mm。
采用JXA-8530F型电子探针X射线显微分析仪观察本发明的1000MPa级水电用钢板的显微组织。
实施例1
按设定成分冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.13％，Mn 1.2％，P 0.008％，S 0.001％，Si 0.3％，Ni 1.4％，Cr 0.35％，Alt 0.04％,Nb 0.015％，Mo0.4％，V 0.035％，Ti 0.016％，B 0.0015％，余量为Fe。浇铸成厚度为320mm厚规格的连铸坯，坯料经检验、堆冷48h、坯料表面检验，坯料表面质量较好，无需磨坯。
采用步进式加热炉对板坯进行加热，第一阶段加热至700℃，第二阶段加热至1110℃，第三阶段加热至1200℃，第三加热段均热时间70min，总加热时间330min。板坯在热轧前，进行高压水除磷，去除板坯表面的氧化铁皮。板坯利用4700mm四辊轧机进行两阶段轧制，粗轧轧制道次为5道次，开轧温度为1150℃，终轧温度为1055℃，总压下率为63.33％，中间坯厚度为110mm；精轧的轧制道次为3道次，开轧温度为900℃，终轧温度为845℃，总压下率为45.45％，精轧后钢板的厚度为60mm。之后再进行一道次平整。热轧后，钢板水冷至室温，冷速为30℃/s。
控轧控冷处理后的钢板，离线再加热至890℃，保温60min后淬火，然后进行回火，回火温度为630℃，回火保温时间为60min。
本实施例钢板的屈服强度(横向)为910MPa，抗拉强度(横向)为938MPa，断后伸长率(横向)18.7％，﹣60℃V型冲击功(横向)202J。
图1为本发明实施例1的显微组织，通过显微组织分析，钢板的组织主要是回火索氏体+少量的回火马氏体。
实施例2
按设定成分冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.13％，Mn 1.2％，P 0.008％，S 0.001％，Si 0.3％，Ni 1.4％，Cr 0.35％，Alt 0.04％,Nb 0.015％，Mo0.4％，V 0.035％，Ti 0.016％，B 0.0015％，余量为Fe。浇铸成厚度为320mm厚规格的连铸坯，坯料经检验、堆冷48h、坯料表面检验，坯料表面质量较好，无需磨坯。
采用步进式加热炉对板坯进行加热，第一阶段加热至710℃，第二阶段加热至1100℃，第三阶段加热至1200℃，第三加热段均热时间60min，总加热时间330min。板坯利用4700mm四辊轧机进行两阶段轧制，粗轧轧制道次为5道次，开轧温度为1150℃，终轧温度为1055℃，总压下率为63.33％，中间坯厚度为110mm；精轧的轧制道次为3道次，开轧温度为900℃，终轧温度为845℃，总压下率为45.45％，精轧后钢板的厚度为60mm。之后再进行一道次平整。热轧后，钢板水冷至室温，冷速为30℃/s。
控轧控冷处理后的钢板，离线再加热至920℃，保温60min后淬火，然后进行回火，回火温度为630℃，回火保温时间为60min。
本实施例钢板的综合力学性能如下：屈服强度(横向)为965MPa，抗拉强度(横向)为981MPa，断后伸长率(横向)18.4％，﹣60℃V型冲击功(横向)191J。
图2为本发明实施例2的显微组织，通过显微组织分析，钢板的组织主要是回火索氏体+少量的回火马氏体。
实施例3
按设定成分冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.13％，Mn 1.2％，P 0.008％，S 0.001％，Si 0.3％，Ni 1.4％，Cr 0.35％，Alt 0.04％,Nb 0.015％，Mo0.4％，V 0.035％，Ti 0.016％，B 0.0015％，余量为Fe。浇铸成厚度为320mm厚规格的连铸坯，坯料经检验、堆冷48h、坯料表面检验，坯料表面质量较好，无需磨坯。
采用步进式加热炉对板坯进行加热，第一阶段加热至710℃，第二阶段加热至1110℃，第三阶段加热至1220℃，第三加热段均热时间70min，总加热时间340min。板坯利用4700mm四辊轧机进行两阶段轧制，粗轧轧制道次为5道次，开轧温度为1150℃，终轧温度为1055℃，总压下率为63.33％，中间坯厚度为110mm；精轧的轧制道次为3道次，开轧温度为900℃，终轧温度为845℃，总压下率为45.45％，精轧后钢板的厚度为60mm。之后再进行一道次平整。热轧后，钢板水冷至室温，冷速为30℃/s。
控轧控冷处理后的钢板，离线再加热至950℃，保温60min后淬火，然后进行回火，回火温度为630℃，回火保温时间为60min。
本实施例钢板的综合力学性能如下：屈服强度(横向)为975MPa，抗拉强度(横向)为1000MPa，断后伸长率(横向)17.8％，﹣60℃V型冲击功(横向)172J。
图3为本发明实施例3的显微组织，通过显微组织分析，钢板的组织主要是回火索氏体+少量的回火马氏体。
实施例4
按设定成分冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.17％，Mn1.32％，P 0.008％，S 0.001％，Si 0.44％，Ni 2.17％，Cr 0.52％，Cu 0.08％,Alt0.04％,Nb 0.06％，Mo 0.46％，V 0.10％，Ti 0.04％，B 0.002％，余量为Fe。浇铸成厚度为320mm厚规格的连铸坯，坯料经检验、堆冷48h、坯料表面检验，坯料表面质量较好，无需磨坯。
采用步进式加热炉对板坯进行加热，第一阶段加热至700℃，第二阶段加热至1100℃，第三阶段加热至1200℃，第三加热段均热时间80min，总加热时间340min。板坯利用4700mm四辊轧机进行两阶段轧制，粗轧轧制道次为5道次，开轧温度为1135℃，终轧温度为1030℃，总压下率为56.25％，中间坯厚度为140mm；精轧的轧制道次为3道次，开轧温度为890℃，终轧温度为820℃，总压下率为46.43％，精轧后钢板的厚度为75mm。之后再进行一道次平整。热轧后，钢板快速水冷至室温，冷速为27℃/s。
控轧控冷处理后的钢板，离线再加热至950℃，保温60min后淬火，然后进行回火，回火温度为630℃，回火保温时间为90min。
本实施例钢板的综合力学性能如下：屈服强度(横向)为972MPa，抗拉强度(横向)为996MPa，断后伸长率(横向)18.2％，﹣60℃V型冲击功(横向)183J。通过显微组织分析，钢板的组织主要是回火索氏体+少量的回火马氏体。
实施例5
按设定成分冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.14％，Mn1.16％，P 0.008％，S 0.001％，Si 0.42％，Ni 1.37％，Cr 0.48％，Cu 0.07％,Alt0.05％,Nb 0.06％，Mo 0.43％，V 0.08％，Ti 0.03％，B 0.001％，余量为Fe。浇铸成厚度为320mm厚规格的连铸坯，坯料经检验、堆冷48h、坯料表面检验，坯料表面质量较好，无需磨坯。
采用步进式加热炉对板坯进行加热，第一阶段加热至690℃，第二阶段加热至1100℃，第三阶段加热至1200℃，第三加热段均热时间60min，总加热时间310min。。板坯利用4700mm四辊轧机进行两阶段轧制，粗轧轧制道次为7道次，开轧温度为1155℃，终轧温度为1035℃，总压下率为70.94％，中间坯厚度为93mm；精轧的轧制道次为5道次，开轧温度为900℃，终轧温度为810℃，总压下率为56.99％，精轧后钢板的厚度为40mm。之后再进行一道次平整。热轧后，钢板快速水冷至室温，冷速为35℃/s。
控轧控冷处理后的钢板，离线再加热至920℃，保温60min后淬火，然后进行回火，回火温度为630℃，回火保温时间为90min。
本实施例钢板的综合力学性能如下：屈服强度(横向)为993MPa，抗拉强度(横向)为1024MPa，断后伸长率(横向)17.9％，﹣60℃V型冲击功(横向)176J。通过显微组织分析，钢板的组织主要是回火索氏体+少量的回火马氏体。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种不大于80mm厚1000MPa级水电用钢板的DQ-Q&T方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)按照设定的化学成分冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.10～0.19％，Si 0.15～0.50％，Mn≤1.45％，P≤0.01％，S≤0.002％，Ni≤3.00％，Cr 0.30～0.65％，Cu≤0.20％,Alt≤0.10％,Nb≤0.08％，Mo 0.35～0.55％，V≤0.12％，Ti≤0.06％，B≤0.003％，余量为Fe；
(2)对板坯进行加热，第一阶段加热至700±20℃，第二阶段加热至1100±20℃，第三阶段加热至1200～1250℃，第三加热段均热时间≥60min，总加热时间300～400min；
(3)对板坯进行高压水除磷；
(4)板坯采用两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区轧制道次3～8道次，开轧温度1120～1165℃，终轧温度为1020～1070℃；奥氏体未再结晶区轧制道次2～7道次，开轧温度870～910℃，终轧温度为800～860℃，获得厚度不大于80mm的钢板，之后进行平整；
(5)控轧后的钢板水冷至室温，冷却速率20～50℃/s；
(6)控轧控冷后的钢板进行离线再加热淬火+高温回火的调质热处理，再加热淬火的温度为850～1000℃，保温时间40～200min；回火的温度为620～670℃，保温时间30～200min。
2.根据权利要求1所述的不大于80mm厚1000MPa级水电用钢板的DQ-Q&T方法，其特征在于，步骤(1)中所述连铸坯厚度为320mm。
3.根据权利要求1所述的不大于80mm厚1000MPa级水电用钢板的DQ-Q&T方法，，步骤(4)中所述平整为一道次平整。
4.如根据权利要求1-3所述的方法生产的不大于80mm厚1000MPa级水电用钢板。
5.根据权利要求1所述的不大于80mm厚1000MPa级水电用钢板，其特征在于，其力学性能指标如下：屈服强度≥865MPa，抗拉强度为930～1130MPa，延伸率≥15％，﹣60℃V型冲击功≥70J。
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