CN108385034B - 一种不大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的LGB-Q＆T方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的LGB‑Q&T生产方法，该钢板的化学成分：C 0.12～0.21％，Si 0.30～0.80％，Mn 0.95～1.65％，P≤0.01％，S≤0.002％，Ni≤4.50％，Cr 0.20～0.90％，Cu≤0.20％,Alt≤0.10％,Nb≤0.15％，Mo≤0.50％，V≤0.20％，Ti≤0.08％，B≤0.005％，余量为Fe。该钢板的LGB‑Q&T制备方法：按照设定的成分冶炼与连铸，加热后进行两阶段控制轧制，之后控制冷却至室温，最后进行调质处理，所获得的钢板力学性能达到1000MPa级水电用钢板的要求。
Description
技术领域
本发明属于冶金领域，特别涉及一种水电用钢板，具体地说是一种不大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的LGB-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201410787329.7的专利提出一种高强韧性特厚低合金调质钢及其制备方法，采用再结晶区轧制+未再结晶轧制+弱水冷工艺，之后再进行调质热处理，生产出厚度规格为100～130mm厚规格A514系列低合金调质钢。钢板1/4厚度处的力学性能为：屈服强度650～700MPa，抗拉强度730～780MPa，断面收缩率22～26％，-46℃冲击功100～150J。
上述专利方法生产的A514调质钢厚度虽然超过100mm，但是其抗拉强度不能达到1000MPa级水电用钢板的力学性能指标。
发明内容
本发明的目的是提供一种不大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的LGB-Q&T生产方法。LGB-Q&T生产方法是指两阶段轧制后，钢板水冷冷却400～600℃，之后空冷至室温，得到板条贝氏体和粒状贝氏体组织(LGB)，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：
一种不大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的LGB-Q&T生产方法，具体步骤如下：
(1)冶炼与连铸：按照设定的化学成分，将铁水预处理之后转炉冶炼，再进行LF精炼和RH真空脱气处理，然后进行连铸，得到坯，其化学成分按重量百分比为：C 0.12～0.21％，Si 0.30～0.80％，Mn 0.95～1.65％，P≤0.01％，S≤0.002％，Ni≤4.50％，Cr0.20～0.90％，Cu≤0.20％,Alt≤0.10％,Nb≤0.15％，Mo≤0.50％，V≤0.20％，Ti≤0.08％，B≤0.005％，余量为Fe；
(2)连铸坯加热：采用加热炉对板坯进行加热，加热温度为1200～1250℃，加热时间为300～400min，出炉温度为1180～1220℃；
(3)除磷：利用高压水除磷，去除板坯表面的氧化铁皮；
(4)控制轧制：对板坯进行两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区控制轧制的开轧温度为1120～1170℃，终轧温度为970～1060℃，轧制道次为3～7；奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为870～930℃，终轧温度为780～870℃，轧制道次为3～6，最后进行平整，精轧后的钢板厚度不大于100mm；
(5)控制冷却：控轧后的钢板水冷至400～600℃，冷却速率为10～25℃/s，之后空冷至室温；
(6)调质处理：控轧控冷后的钢板进行再加热淬火+高温回火热处理，再加热淬火的保温温度为810～970℃，保温时间30～200min；回火的保温温度为580～680℃，保温时间60～200min。
根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(1)中所述的铁水预处理采用铁水包内喷吹石灰粉和镁粉的复合喷吹脱硫工艺。
根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(1)中所述的转炉系统采用顶底复吹技术，即顶吹氧气，底吹惰性气体。
根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(1)中所述的连铸坯厚度为320mm和325mm。
根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(4)中所述的平整为一道次平整。
连铸坯经两阶段轧制后，控制冷却至室温得到板条贝氏体和粒状贝氏体组织，经过淬火热处理得到板条马氏体组织，最后经过回火热处理得到回火索氏体+少量回火马氏体组织。
本发明还涉及利用上述方法生产的不大于100mm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100mm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930～1110MPa，延伸率(横向)≥15％，﹣60℃V型冲击功(横向)≥47J。
本发明的有益效果：本发明通过合理的化学成分设计，并匹配合适的轧制、冷却和调质处理工艺，从而获得一种1000MPa级水电用钢板，具有以下优点：
(1)轧后采用控制冷却的方式，获得组织细小的粒状贝氏体和板条贝氏体，从而为后续的调质处理提供良好的基础。
(2)1000MPa级水电用钢板的最大厚度规格可达到100mm厚，且力学性能和焊接性能优良。
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；
图4为本发明实施例4的显微组织图；
图5为本发明实施例5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。
按照GB/T2975-1998，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拉伸测试；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1-5
如实施例1-5的钢的冶炼与连铸、连铸坯加热、除磷、控制轧制和控制冷却工艺均是一致的，不同之处在于调质处理工艺参数，即再加热淬火的保温温度不同，具体工艺制度如下：
(1)冶炼与连铸：按照设定的化学成分，采用铁水包内喷吹石灰粉和镁粉的复合喷吹脱硫工艺进行铁水预处理，之后转炉冶炼，其中转炉系统中采用顶底复吹技术，即顶吹氧气，底吹惰性气体，再送入LF精炼炉精炼和RH精炼炉中进行真空脱气处理；经LF+RH精炼炉处理后，采用连铸机全程无氧化保护浇注技术和连续弯曲、连续矫直、全程多支点密排辊及凝固末端轻压下技术进行连铸，最终得到320mm厚连铸坯，其化学成分按重量百分比为：C0.14％，Si 0.35％，Mn 1.25％，P 0.008％，S 0.001％，Ni 1.50％，Cr 0.40％，Cu 0.06％,Alt 0.06％,Nb 0.03％，Mo 0.45％，V 0.04％，Ti 0.022％，B 0.002％，余量为Fe；
(2)连铸坯加热：采用上、下加热的步进梁式加热炉，板坯加热温度为1230℃，加热时间为380min，出炉温度为1200℃；
(3)除磷：利用高压水除磷，去除板坯表面的氧化铁皮；
(4)控制轧制：板坯利用4700mm四辊轧机进行两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区控制轧制的开轧温度为1140℃，终轧温度为1010℃，轧制道次为6，中间坯厚度为110mm。奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为905℃，终轧温度为820℃，轧制道次为4，最后进行一道次平整，精轧后钢板的厚度为48mm；
(5)控制冷却：热轧后的钢板加速水冷至550℃，冷却速率为17℃/s，之后空冷至室温；
(6)调质处理：控轧控冷后的钢板进行淬火+高温回火热处理，再加热淬火的保温温度分别为830℃(实施例1)、860℃(实施例2)、890℃(实施例3)、920℃(实施例4)和950℃(实施例5)，保温时间60min，回火的保温温度为630℃，保温时间60min。
实施例1-5的综合力学性能如表1所示：
表1实施例1-5的综合力学性能
| 实施例 | 屈服强度/MPa | 抗拉强度/MPa | 延伸率/％ | -60℃冲击功/J |
| 1 | 905 | 935 | 19.4 | 192 |
| 2 | 935 | 958 | 19.2 | 201 |
| 3 | 942 | 964 | 19.3 | 193 |
| 4 | 945 | 972 | 18.9 | 189 |
| 5 | 955 | 983 | 19.1 | 167 |
从实施例1-5的强度和低温冲击功来看，随着淬火保温温度的升高，强度逐渐上升，而-60℃冲击功整体呈下降趋势。但是，实施例1-5的强度、延伸率和-60℃冲击功均达到1000MPa级水电用钢板的力学性能指标。
图1为本发明实施例1的金相组织图，图2为本发明实施例2的金相组织图，图3为本发明实施例3的金相组织图，图4为本发明实施例4的金相组织图，图5为本发明实施例5的金相组织图。通过对金相组织的分析，可以得出：本发明的1000MPa级水电用钢板的组织为回火索氏体+少量的回火马氏体。
实施例6
(1)冶炼与连铸：按照设定的化学成分，采用铁水包内喷吹石灰粉和镁粉的复合喷吹脱硫工艺进行铁水预处理，之后转炉冶炼，其中转炉系统中采用顶底复吹技术，即顶吹氧气，底吹惰性气体，再送入LF精炼炉精炼和RH精炼炉中进行真空脱气处理；经LF+RH精炼炉处理后，采用连铸机全程无氧化保护浇注技术和连续弯曲、连续矫直、全程多支点密排辊及凝固末端轻压下技术进行连铸，最终得到320mm厚连铸坯，其化学成分按重量百分比为：C0.16％，Si 0.37％，Mn 1.41％，P 0.008％，S 0.001％，Ni 1.34％，Cr 0.58％，Cu 0.04％,Alt0.03％,Nb 0.08％，Mo 0.38％，V 0.07％，Ti 0.04％，B 0.001％，余量为Fe；
(2)连铸坯加热：采用上、下加热的步进梁式加热炉，板坯加热温度为1220℃，加热时间为370min，出炉温度为1200℃；
(3)除磷：利用高压水除磷，去除板坯表面的氧化铁皮；
(4)控制轧制：板坯利用4700mm四辊轧机进行两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区控制轧制的开轧温度为1155℃，终轧温度为1050℃，轧制道次为5，中间坯厚度为110mm。奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为910℃，终轧温度为850℃，轧制道次为3，最后进行一道次平整，精轧后钢板的厚度为60mm；
(5)控制冷却：热轧后的钢板加速水冷至500℃，冷却速率为15℃/s，之后空冷至室温；
(6)调质处理：控轧控冷后的钢板进行淬火+高温回火热处理，再加热淬火的保温温度为920℃，保温时间70min，回火的保温温度为650℃，保温时间100min。
本实施例钢板控轧控冷后的组织为粒状贝氏体+板条贝氏体，淬火态为板条马氏体组织，最终回火态为回火索氏体+少量的回火马氏体组织。本实施例钢板的力学性能：屈服强度(横向)为947MPa，抗拉强度(横向)为968MPa，断后伸长率(横向)19.0％，﹣60℃V型冲击功(横向)182J。
实施例7
(1)冶炼与连铸：按照设定的化学成分，采用铁水包内喷吹石灰粉和镁粉的复合喷吹脱硫工艺进行铁水预处理，之后转炉冶炼，其中转炉系统中采用顶底复吹技术，即顶吹氧气，底吹惰性气体，再送入LF精炼炉精炼和RH精炼炉中进行真空脱气处理；经LF+RH精炼炉处理后，采用连铸机全程无氧化保护浇注技术和连续弯曲、连续矫直、全程多支点密排辊及凝固末端轻压下技术进行连铸，最终得到325mm厚连铸坯，其化学成分按重量百分比为：C0.18％，Mn 1.17％，P 0.008％，S 0.001％，Si 0.34％，Ni 2.69％，Cr 0.48％，Cu 0.07％,Alt0.06％,Nb 0.08％，Mo 0.45％，V 0.08％，Ti 0.06％，B 0.002％，余量为Fe；
(2)连铸坯加热：采用上、下加热的步进梁式加热炉，板坯加热温度为1240℃，加热时间为370min，出炉温度为1210℃；
(3)除磷：利用高压水除磷，去除板坯表面的氧化铁皮；
(4)控制轧制：板坯利用4700mm四辊轧机进行两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区控制轧制的开轧温度为1150℃，终轧温度为1020℃，轧制道次为5，中间坯厚度为145mm。奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为900℃，终轧温度为860℃，轧制道次为3，最后进行一道次平整，精轧后钢板的厚度为85mm；
(5)控制冷却：热轧后的钢板加速水冷至530℃，冷却速率为15℃/s，之后空冷至室温；
(6)调质处理：控轧控冷后的钢板进行淬火+高温回火热处理，再加热淬火的保温温度为920℃，保温时间90min，回火的保温温度为650℃，保温时间100min。
本实施例钢板控轧控冷后的组织为粒状贝氏体+板条贝氏体，淬火态为板条马氏体组织，最终回火态为回火索氏体+少量的回火马氏体组织。本实施例钢板的力学性能：屈服强度(横向)为961MPa，抗拉强度(横向)为987MPa，断后伸长率(横向)18.5％，﹣60℃V型冲击功(横向)160J。
实施例8
(1)冶炼与连铸：采用铁水包内喷吹石灰粉和镁粉的复合喷吹脱硫工艺进行铁水预处理，之后转炉冶炼，其中转炉系统中采用顶底复吹技术，即顶吹氧气，底吹惰性气体，再送入LF精炼炉精炼和RH精炼炉中进行真空脱气处理；经LF+RH精炼炉处理后，采用连铸机全程无氧化保护浇注技术和连续弯曲、连续矫直、全程多支点密排辊及凝固末端轻压下技术进行连铸，最终得到325mm厚连铸坯，其化学成分按重量百分比为：C 0.19％，Si 0.30％，Mn1.58％，P 0.008％，S 0.001％，Ni 2.96％，Cr 0.51％，Cu 0.02％,Alt 0.04％,Nb0.10％，Mo 0.42％，V 0.06％，Ti 0.05％，B 0.002％，余量为Fe；
(2)连铸坯加热：采用上、下加热的步进梁式加热炉，板坯加热温度为1240℃，加热时间为380min，出炉温度为1220℃；
(3)除磷：利用高压水除磷，去除板坯表面的氧化铁皮；
(4)控制轧制：板坯利用4700mm四辊轧机进行两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区控制轧制的开轧温度为1160℃，终轧温度为1045℃，轧制道次为4，中间坯厚度为150mm。奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为900℃，终轧温度为830℃，轧制道次为4，最后进行一道次平整，精轧后钢板的厚度为100mm；
(5)控制冷却：热轧后的钢板加速水冷至560℃，冷却速率为13℃/s，之后空冷至室温；
(6)调质处理：控轧控冷后的钢板进行淬火+高温回火热处理，再加热淬火的保温温度为930℃，保温时间90min，回火的保温温度为660℃，保温时间120min。
本实施例钢板控轧控冷后的组织为粒状贝氏体+板条贝氏体，淬火态为板条马氏体组织，最终回火态为回火索氏体+少量的回火马氏体组织。本实施例钢板的力学性能：屈服强度(横向)为957MPa，抗拉强度(横向)为981MPa，断后伸长率(横向)18.6％，﹣60℃V型冲击功(横向)152J。
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 (4)
1.一种不大于100mm厚1000 MPa级水电用钢板的LGB-Q&T方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）冶炼与连铸：按照设定的化学成分，将铁水预处理之后转炉冶炼，再进行LF精炼和RH真空脱气处理，然后进行连铸，得到连铸坯，其化学成分按重量百分比为：C 0.12~0.21%，Si 0.30~0.80 %，Mn 1.58~1.65 %，P ≤0.01 %，S ≤0.002 %，Ni 1.34~4.50 %，Cr 0.20~0.90 %，Cu 0.02~0.20 %, Alt 0.03~0.10 %, Nb ≤0.08~0.15 %，Mo 0.38~0.50 %，V0.04~0.20 %，Ti 0.04~0.08 %，B 0.001~0.005 %，余量为Fe；
（2）连铸坯加热：采用加热炉对板坯进行加热，加热温度为1200~1250℃，加热时间为300~400min，出炉温度为1180~1220℃；
（3）除鳞：对板坯进行高压水除鳞；
（4）控制轧制：对板坯进行两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区控制轧制的开轧温度为1120~1170℃，终轧温度为970~1060℃，轧制道次为3~7；奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为870~930℃，终轧温度为780~870℃，轧制道次为3~6，最后进行平整，获得厚度不大于100mm的钢板；
（5）控制冷却：控轧后的钢板水冷至400~600℃，冷却速率为10~25℃/s，之后空冷至室温；
（6）调质处理：控轧控冷后的钢板进行淬火+高温回火热处理，淬火的保温温度为810~970℃，保温时间30~200min；回火的保温温度为580~680℃，保温时间60~200min；
步骤（1）中所述的铁水预处理采用铁水包内喷吹石灰粉和镁粉的复合喷吹脱硫工艺；
步骤（1）中所述的转炉系统采用顶底复吹技术；
步骤（1）中所述的连铸坯厚度为320mm或325mm。
2.根据权利要求1所述的不大于100mm厚1000 MPa级水电用钢板的LGB-Q&T方法，其特征在于，步骤（4）中所述的平整为一道次平整。
3.如权利要求1-2中任意一项所述的方法生产的不大于100mm厚1000 MPa级水电用钢板。
4.根据权利要求3所述的不大于100mm厚1000 MPa级水电用钢板，其特征在于，其力学性能指标如下：屈服强度≥865 MPa，抗拉强度为930~1110 MPa，延伸率≥15%，﹣60℃V型冲击功≥47 J。
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