CN111826580B - 超厚规格大型水电站用高强度易焊接钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超厚规格大型水电站用高强度易焊接钢板,其化学成分为C:0.055~0.075%、Si:0.20~0.30%、Mn:1.38~1.45%、P≤0.015%、S≤0.004%、Cr:0.10~0.18%、Ni:0.20~0.28%、Mo:0.15~0.20%、Nb:0.045~0.055%、V:0.03~0.04%、Ti:0.008~0.015%、B:0.0007~0.0015%,Ceq≤0.40%、Pcm≤0.20%。还公布了其生产方法。本发明的钢板目,抗拉强度大于610MPa,具有良好的低温韧性、低的碳当量和焊接裂纹敏感性,且生产成本较低,适合大规模生产且性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及水电用钢板,尤其涉及一种超厚规格大型水电站用高强度易焊接钢板及其生产方法。
背景技术
大型水电站用高强度超厚规格钢板,一般指厚度大于80mm的钢板,主要用于制造水电站一级肋板,属于关键部位,对钢板性能要求严格。一般在特厚钢板塑性变形成型的过程中要求总压缩比大于3,如果压缩比小,使用一般生产方法的情况下,成品钢板内部偏析和疏松缺陷存在消除不完全问题,同时抗拉强度难以保证在610MPa以上,是生产难度很大的产品。
中国专利CN192409251A公开了“610MPa级低焊接裂纹敏感性特厚钢板及其制造方法”,经加热、除磷、轧制、回火等工序生产出低焊接裂纹敏感性特厚规格钢板。不足之处一是本发明化学成分中合金含量高,碳当量较高,生产成本高。二是需要在线淬火,对冷却设备要求较高,性能稳定性差。
中国专利CN102877007A公开了“一种厚度大于等于80mm低焊接裂纹敏感性压力容器用钢及制备方法”,采用铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、加热、轧制、缓冷、离线热处理、探伤等方法生产出厚度大于等于80mm钢板。不足之处是该发明是本发明化学成分中合金含量高,碳当量较高,生产成本高。
中国专利CN108118241A公开了“一种低温压力容器用调质钢板07MnMoVR及其生产方法”,化学成分重量百分比为:C:≤0.09%、Si:0.15~0.40%、Mn:1.3~1.4%、P≤0.015%、S≤0.005%、Cr:0.1~0.3%、Mo:0.1~0.3%、Nb:0.02~0.05%、V:0.02~0.06%,其余为Fe及不可避免的杂质。采用铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、加热、轧制、缓冷、热处理、探伤等方法生产出07MnMoVR钢板。不足之处是该发明只针对80mm厚钢板,化学成分和碳当量较高,钢板性能数据不全面,可参考度小。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种抗拉强度大于610MPa,具有良好的低温韧性、低的焊接裂纹敏感性,且生产成本较低,性能稳定性好、适合大规模生产的80mm以上超厚规格水电用钢板及其生产方法。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种超厚规格大型水电站用高强度易焊接钢板及其生产方法,包括如下质量百分比的化学成分:C:0.055~0.075%、Si:0.20~0.30%、Mn:1.38~1.45%、P≤0.015%、S≤0.004%、Cr:0.10~0.18%、Ni:0.20~0.28%、Mo:0.15~0.20%、Nb:0.045~0.055%、V:0.03~0.04%、Ti:0.008~0.015%、B:0.0007~0.0015%、Ceq≤0.40%、Pcm≤0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的,包括如下质量百分比的化学成分:C:0.068%、Si:0.25%、Mn:1.41%、P:0.009%、S:0.001%、Cr:0.13%、Ni:0.24%、Mo:0.17%、Nb:0.046%、V:0.032%、Ti:0.012%、B:0.0011%、Ceq:0.039%、Pcm:0.18%,余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的,包括如下质量百分比的化学成分:C:0.069%、Si:0.26%、Mn:1.39%、P:0.008%、S:0.001%、Cr:0.13%、Ni:0.25%、Mo:0.17%、Nb:0.047%、V:0.034%、Ti:0.012%、B:0.0013%、Ceq:0.039%、Pcm:0.18%,余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的,包括如下质量百分比的化学成分:C:0.072%、Si:0.24%、Mn:1.41%、P:0.010%、S:0.001%、Cr:0.14%、Ni:0.23%、Mo:0.17%、Nb:0.047%、V:0.033%、Ti:0.012%、B:0.0011%、Ceq:0.039%、Pcm:0.18%,余量为Fe和不可避免的杂质。
一种超厚规格大型水电站用高强度易焊接钢板的生产方法,包括:
1)、冶炼
采用经过脱硫预处理的铁水和优质废钢作为原料,转炉底吹采用全程吹氩模式,终点一次命中,以减少因补吹导致钢水增氮;LF钢包精炼炉进一步脱氧、脱硫、去除夹杂、调整成分及温度,要严格控制吹氩强度,按照前期强、中期较强、后期弱的原则制定吹氩曲线,在保证脱氧、深脱硫、合金化的同时,减少精炼过程的二次氧化和增氮;RH工序采用循环深脱气工艺,脱气时间大于20分,钙处理后软吹时间大于10分;
2)、连铸
连铸机为直弧形连铸机,采用凝固末端动态轻压下、电磁搅拌以及优化的动态二冷技术,通过恒温、恒拉速工艺,减轻连铸坯中心偏析、中心疏松、裂纹、振痕等缺陷,控制钢水过热度在20~25℃,拉速在0.85~0.90m/min,最终生产出低倍质量为中心偏析C类3.0级,中心疏松3.0级以下的厚度250mm优质连铸板坯;
3)、加热
在加热炉中对钢板坯加热,充分保证板坯加热温度和均热时间,加热温度控制在1200℃~1230℃,加热时间控制在220~260min,保证合金元素的充分固溶,板坯厚度、长度、宽度方向温度均匀;
4)、轧制和冷却
轧制采用两阶段控制轧制,即奥氏体再结晶区控制轧制,为粗轧阶段,和奥氏体非再结晶区控制轧制,为精轧阶段;粗轧时尽可能增加单道次变形量,开轧温度≥1100℃,单道次相对压下率至少有两道次以上控制在15%以上,精轧时严格控制各道次变形量,精轧开轧温度≤900℃,开轧厚度为1.4~1.8倍成品厚度,终轧温度830~850℃,轧后钢板采用控制冷却,终冷温度640~660℃,钢板热矫直后进入冷床空冷;
5)、精整和探伤
热轧钢板冷却后全部进行探伤,探伤后钢板保持干燥,如不能在线探伤的钢板进行下线探伤。按照探伤标准JB/T4730.3的规定进行并判定,合格级别为Ⅰ级;
6)、调质热处理
钢板抛丸后进行淬火处理,淬火加热温度920℃,保温时间20分,淬火后钢板温度≤50℃,钢板回火温度620℃,保温时间40分,出炉后快速水冷至50℃以下。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果:
本发明通过合理的化学成分设计,采取本发明的工艺可以得到一种抗拉强度大于610MPa,具有良好的低温韧性、低的焊接裂纹敏感性,且生产成本较低,厚度大于80mm适合大规模生产的性能稳定的特厚水电用钢板,用于制造水电站一级肋板。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例1钢板1/4厚度处的金相组织。
具体实施方式
实施例1
原料铁水经过铁水深脱硫,转炉顶底吹炼,钢包吹氩,LF炉外精炼,RH真空处理及连铸工艺得到表1所示化学成分重量百分比的250mm厚板坯。板坯加热温度1226℃,加热时间265min,第一阶段开轧温度1186℃,单道次相对压下率至少有两道次以上控制在15%以上,当轧件厚度为129mm时,在辊道上待温至883℃,随后进行第二阶段轧制,终轧温度为848℃,成品钢板厚度为86mm。轧制结束后,钢板进入加速冷却(ACC)装置,以8℃/s的速度冷却至662℃,热矫后冷床冷却。之后进行在线探伤和精整处理,钢板抛丸后进行淬火处理,淬火加热温度920℃,保温时间20分,钢板回火温度620℃,保温时间40分,出炉后快速冷却至50℃以下,最后即可得到所述钢板。该钢板的金相组织如图1所示。
实施例2
实施方式同实施例1,其中加热温度为1224℃,加热时间262min,第一阶段轧制的开轧温度为1163℃,第二阶段轧制的开轧温度为886℃,轧件厚度为135mm,终轧温度为856℃,成品钢板厚度为90mm。钢板冷却速度为8℃/s,终冷温度为653℃。热矫后冷床冷却。之后进行探伤和精整处理,钢板抛丸后进行淬火处理,淬火加热温度920℃,保温时间20分,钢板回火温度620℃,保温时间40分,出炉后快速冷却至50℃以下,最后即可得到所述钢板。
实施例3
实施方式同实施例1,其中加热温度为1224℃,加热时间273min,第一阶段轧制的开轧温度为1175℃,第二阶段轧制的开轧温度为886℃,轧件厚度为140mm,终轧温度为850℃,成品钢板厚度为100mm。钢板冷却速度为8℃/s,终冷温度为642℃。热矫后冷床冷却。之后进行探伤和精整处理,钢板抛丸后进行淬火处理,淬火加热温度920℃,保温时间20分,钢板回火温度620℃,保温时间40分,出炉后快速冷却至50℃以下,最后即可得到所述钢板。
表1本发明实施例1~3的化学成分(wt%)
实施 | C | Si | Mn | P | S | Nb | V | Ti | Ni | Cr | Mo | B | Ceq | Pcm |
1 | 0.068 | 0.25 | 1.41 | 0.009 | 0.001 | 0.046 | 0.032 | 0.012 | 0.24 | 0.13 | 0.17 | 0.0011 | 0.39 | 0.18 |
2 | 0.069 | 0.26 | 1.39 | 0.008 | 0.001 | 0.047 | 0.034 | 0.012 | 0.25 | 0.13 | 0.17 | 0.0013 | 0.39 | 0.18 |
3 | 0.072 | 0.24 | 1.41 | 0.010 | 0.001 | 0.047 | 0.033 | 0.012 | 0.23 | 0.14 | 0.17 | 0.0011 | 0.39 | 0.18 |
对发明实施例1~3的钢板进行常规力学性能、冲击性能、弯曲性能检验,结果见表2。
表2本发明实施例1~3的钢板的力学性能
从表2可看出,本发明钢超厚规格钢板拉伸性能完全符合水电钢板使用要求,并具有一定的富余量,-20℃横向1/4厚度处冲击功远大于标准要求的80J,弯曲性能合格,钢板探伤Ⅰ级合格,具有低的碳当量和焊接裂纹敏感性。总之,本发明钢板具有优异的综合机械性能,完全满足水电用钢的使用要求,可以放心的用于制造水电站一级肋板。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种超厚规格大型水电站用高强度易焊接钢板,其特征在于,包括如下质量百分比的化学成分:C:0.055~0.075%、Si:0.20~0.30%、Mn:1.38~1.45%、P≤0.015%、S≤0.004%、Cr:0.10~0.18%、Ni:0.20~0.28%、Mo:0.15~0.20%、Nb:0.045~0.055%、V:0.03~0.04%、Ti:0.008~0.015%、B:0.0007~0.0015%、Ceq≤0.40%、Pcm≤0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质;
其生产方法包括:
1)、冶炼
采用经过脱硫预处理的铁水和优质废钢作为原料,转炉底吹采用全程吹氩模式,终点一次命中,以减少因补吹导致钢水增氮;LF钢包精炼炉进一步脱氧、脱硫、去除夹杂、调整成分及温度,要严格控制吹氩强度,按照前期强、中期较强、后期弱的原则制定吹氩曲线,在保证脱氧、深脱硫、合金化的同时,减少精炼过程的二次氧化和增氮;RH工序采用循环深脱气工艺,脱气时间大于20分,钙处理后软吹时间大于10分;
2)、连铸
连铸机为直弧形连铸机,采用凝固末端动态轻压下、电磁搅拌以及优化的动态二冷技术,通过恒温、恒拉速工艺,减轻连铸坯中心偏析、中心疏松、裂纹、振痕缺陷,控制钢水过热度在20~25℃,拉速在0.85~0.90m/min,最终生产出低倍质量为中心偏析C类3.0级,中心疏松3.0级以下的厚度250mm优质连铸板坯;
3)、加热
在加热炉中对钢板坯加热,充分保证板坯加热温度和均热时间,加热温度控制在1200℃~1230℃,加热时间控制在220~260min,保证合金元素的充分固溶,板坯厚度、长度、宽度方向温度均匀;
4)、轧制和冷却
轧制采用两阶段控制轧制,即奥氏体再结晶区控制轧制,为粗轧阶段,和奥氏体非再结晶区控制轧制,为精轧阶段;粗轧时尽可能增加单道次变形量,开轧温度≥1100℃,单道次相对压下率至少有两道次以上控制在15%以上,精轧时严格控制各道次变形量,精轧开轧温度≤900℃,开轧厚度为1.4~1.8倍成品厚度,终轧温度830~850℃,轧后钢板采用控制冷却,终冷温度640~660℃,钢板热矫直后进入冷床空冷;
5)、精整和探伤
热轧钢板冷却后全部进行探伤,探伤后钢板保持干燥,如不能在线探伤的钢板进行下线探伤,按照探伤标准JB/T4730.3的规定进行并判定,合格级别为Ⅰ级;
6)、调质热处理
钢板抛丸后进行淬火处理,淬火加热温度920℃,保温时间20分,淬火后钢板温度≤50℃,钢板回火温度620℃,保温时间40分,出炉后快速水冷至50℃以下。
2.根据权利要求1所述的超厚规格大型水电站用高强度易焊接钢板,其特征在于,包括如下质量百分比的化学成分:C:0.068%、Si:0.25%、Mn:1.41%、P:0.009%、S:0.001%、Cr:0.13%、Ni:0.24%、Mo:0.17%、Nb:0.046%、V:0.032%、Ti:0.012%、B:0.0011%、Ceq:0.039%、Pcm:0.18%,余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的超厚规格大型水电站用高强度易焊接钢板,其特征在于,包括如下质量百分比的化学成分:C:0.069%、Si:0.26%、Mn:1.39%、P:0.008%、S:0.001%、Cr:0.13%、Ni:0.25%、Mo:0.17%、Nb:0.047%、V:0.034%、Ti:0.012%、B:0.0013%、Ceq:0.039%、Pcm:0.18%,余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的超厚规格大型水电站用高强度易焊接钢板,其特征在于,包括如下质量百分比的化学成分:C:0.072%、Si:0.24%、Mn:1.41%、P:0.010%、S:0.001%、Cr:0.14%、Ni:0.23%、Mo:0.17%、Nb:0.047%、V:0.033%、Ti:0.012%、B:0.0011%、Ceq:0.039%、Pcm:0.18%,余量为Fe和不可避免的杂质。
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