CN113388775A - 一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法 - Google Patents

一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，涉及钢铁生产技术领域，在钢板控制控冷过程采用轧制大压下、低温控轧、轧后超宽冷在线淬火，以及离线高温回火等技术，钢板无需进行离线淬火热处理，开发出一种水电工程用1000MPa级高强钢，具备强度高、低温韧性优异、焊接性能较好等特点。

Description

一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法。
背景技术
随着清洁能源的开发与利用，水电工程项目的快速发展显得十分重要而紧迫，水电用钢也向着大型化、高强化、绿色化、节能化的方向发展，高强度钢板的需求量不断扩大。大型水力发电工程项目用800MPa高强度钢板已得到广泛应用，更大压力管道用1000MPa级高强钢板也提出了需求，要求钢板不但具有高强度和高塑性，还应具备优异的低温韧性、良好的焊接性能等，项目施工现场提出了低预热焊接的使用要求。
CN108359879 A专利公开了“一种不大于60mm厚1000MPa级水电用钢板的DQ-T方法”，生产钢板厚度不大于60mm，其成分设计C：0.09～0.18%, Cu≤0.20%，Nb≤0.06%，Pcm≤0.29%，因成分设计C含量偏高，60mm以上厚度高强度钢板低温韧性难以保证，C含量、Pcm偏高也会导致钢板焊接使用时需要更高的预热温度，影响工程现场生产使用效率，另外成分设计中添加Cu、Nb等合金，合金成本高。
CN108193137 B专利公开了“一种不大于80mm厚1000MPa级水电用钢板的DQ-Q&T方法”，成分设计C：0.10～0.19%, Cu：0.07-0.20%，Nb≤0.08%，成分设计中添加Cu、Nb等合金，合金成本高；因成分设计C含量偏高，为保证钢板高强度和-60℃低温韧性，控轧控冷后钢板需要再加热淬火+高温回火热处理，即额外增加了离线淬火热处理工序，生产工序长。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，生产工序包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、控制冷却工序、热处理工序，无需进行离线淬火热处理，具体要求如下：
炼钢工序：按照设计的化学成分冶炼钢水并连铸成板坯，连铸采用动态轻压下、电磁搅拌技术，连铸板坯中心偏析不超过C1.0级；
加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数10.0-16.0min/cm，加热温度1180-1220℃；
轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧采用高温大压下技术，即最后2道次压下量≥35mm，轧制终了温度≥1000℃；第二阶段采用低温轧制技术，开轧温度800-840℃，终轧温度760-800℃；
冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行在线淬火冷却至室温，冷却速率25-35℃/s；
热处理工序：控轧控冷后钢板入炉进行离线回火热处理，回火温度580-610℃，在炉时间按2.5-4.0min/mm计算。
技术效果：本发明在钢板控制控冷过程采用轧制大压下、低温控轧、轧后超宽冷在线淬火，以及离线高温回火等技术，钢板无需进行离线淬火热处理，开发出一种水电工程用1000MPa级高强钢，具备强度高、低温韧性优异、焊接性能较好等特点。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，钢板化学成分及重量百分比为：C：0.07%-0.09%，Mn：0.90%-1.40%，Si：0.10%-0.50%，P≤0.012%，S≤0.003%，V：0.040%-0.060%，Ti：0.010%-0.020%，Alt：0.010%-0.060%，Ni：0.80%-1.30%，Cr：0.40%-0.60%，Mo：0.40%-0.70%，Pcm＜0.25%，其余部分为Fe和杂质。
前所述的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，钢板化学成分及重量百分比为：C：0.07%-0.09%，Mn：0.90%-1.40%，Si：0.10%-0.50%，P≤0.012%，S≤0.003%，V：0.040%-0.060%，Ti：0.010%-0.020%，Alt：0.010%-0.060%，Ni：0.80%-1.30%，Cr：0.40%-0.60%，Mo：0.40%-0.70%，Pcm＜0.25%，其余部分为Fe和杂质。
前所述的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，钢板化学成分及重量百分比为：C：0.07%-0.08%，Mn：1.11%-1.30%，Si：0.20%-0.50%，P≤0.012%，S≤0.003%，V：0.040%-0.050%，Ti：0.010%-0.020%，Alt：0.010%-0.060%，Ni：1.21%-1.30%，Cr：0.51%-0.60%，Mo：0.40%-0.60%，Pcm＜0.24%，其余部分为Fe和杂质。
前所述的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，钢板的最大厚度为70mm。
前所述的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，钢板的金相组织为回火索氏体及极少量回火马氏体。
本发明的有益效果是：
（1）本发明钢板最大厚度达70mm，性能达到屈服强度≥885MPa，抗拉强度950～1130MPa，钢板-60℃横向低温冲击功≥100J，由于钢板焊接冷裂纹敏感系数Pcm＜0.25%，可实现高强度钢板低预热焊接使用，大大提高了大型水电工程项目施工现场的焊接效率；
（2）本发明钢板采用低碳、V+Ti微合金化、Ni+Cr+Mo合金化设计，以及少量成本较低的B元素提高钢板淬透性，不添加Nb、Cu等合金，降低成本，提高经济效益；
（3）本发明钢板生产采用在线淬火工艺，不需离线淬火热处理，生产工序少，可实现钢板的经济、快速生产，经济效益好，预计吨钢毛利1000元/吨以上。
附图说明
图1为本发明钢板的金相组织图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，厚度为70mm，具体要求如下：
炼钢工序：成分含量(wt)为：C：0.079%、Mn：1.12%、P：0.007%、S：0.002%、Si：0.25%、Alt：0.037%、V：0.044%、Ti：0.016%、Ni：1.28%、Cr：0.53%、Mo：0.48%、Pcm：0.24%，其余为Fe和杂质，按照设计的化学成分冶炼钢水并连铸成板坯，连铸采用动态轻压下、电磁搅拌技术，浇注为320mm连铸板坯，板坯中心偏析C0.5级；
加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数10.3min/cm，加热温度1207℃；
轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧采用高温大压下技术，最后2道次压下量为38mm、36mm，轧制终了温度1014℃；第二阶段采用低温轧制技术，开轧温度804℃，终轧温度7778℃；
冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行在线淬火冷却至室温，冷却速率28℃/s；
热处理工序：控轧控冷后钢板入炉进行离线回火热处理，回火温度593℃，在炉时间242min。
钢板力学性能为：屈服强度923MPa，抗拉强度980MPa，断后伸长率16.5%，-60℃横向冲击功Akv：116J、134J、193J，钢板预热100℃焊接后未发现根部和表面裂纹现象。
实施例2
本实施例提供的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，厚度为60mm，具体要求如下：
炼钢工序：成分含量(wt)为：C：0.079%、Mn：1.12%、P：0.007%、S：0.002%、Si：0.25%、Alt：0.037%、V：0.044%、Ti：0.016%、Ni：1.28%、Cr：0.53%、Mo：0.48%、Pcm：0.24%，其余为Fe和杂质，按照设计的化学成分冶炼钢水并连铸成板坯，连铸采用动态轻压下、电磁搅拌技术，浇注为320mm连铸板坯，板坯中心偏析C0.5级；
加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数11.3min/cm，加热温度1211℃；
轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧采用高温大压下技术，最后2道次压下量为38mm、37mm，轧制终了温度1017℃；第二阶段采用低温轧制技术，开轧温度811℃，终轧温度785℃；
冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行在线淬火冷却至室温，冷却速率30℃/s；
热处理工序：控轧控冷后钢板入炉进行离线回火热处理，回火温度598℃，在炉时间221min。
钢板力学性能为：屈服强度939MPa，抗拉强度969MPa，断后伸长率17.5%，-60℃横向冲击功Akv：131J、111J、147J，钢板预热100℃焊接后未发现根部和表面裂纹现象。
实施例3
本实施例提供的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，厚度为56mm，具体要求如下：
炼钢工序：成分含量(wt)为：C：0.085%、Mn：1.07%、P：0.009%、S：0.002%、Si：0.22%、Alt：0.033%、V：0.055%、Ti：0.013%、Ni：1.16%、Cr：0.48%、Mo：0.45%、Pcm：0.23%，其余为Fe和杂质，按照设计的化学成分冶炼钢水并连铸成板坯，连铸采用动态轻压下、电磁搅拌技术，浇注为260mm连铸板坯，板坯中心偏析C1.0级；
加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数10.5min/cm，加热温度1198℃；
轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧采用高温大压下技术，最后2道次压下量为37mm、36mm，轧制终了温度1007℃；第二阶段采用低温轧制技术，开轧温度822℃，终轧温度793℃；
冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行在线淬火冷却至室温，冷却速率31℃/s；
热处理工序：控轧控冷后钢板入炉进行离线回火热处理，回火温度602℃，在炉时间215min。
钢板力学性能为：屈服强度953MPa，抗拉强度981MPa，断后伸长率18.5%，-60℃横向冲击功Akv：140J、145J、140J，钢板预热100℃焊接后未发现根部和表面裂纹现象。
实施例4
本实施例提供的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，厚度为48mm，具体要求如下：
炼钢工序：成分含量(wt)为：C：0.085%、Mn：1.07%、P：0.009%、S：0.002%、Si：0.22%、Alt：0.033%、V：0.055%、Ti：0.013%、Ni：1.16%、Cr：0.48%、Mo：0.45%、Pcm：0.23%，其余为Fe和杂质，按照设计的化学成分冶炼钢水并连铸成板坯，连铸采用动态轻压下、电磁搅拌技术，浇注为260mm连铸板坯，板坯中心偏析C1.0级；
加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数10.4min/cm，加热温度1194℃；
轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧采用高温大压下技术，最后2道次压下量为37mm、36mm，轧制终了温度1005℃；第二阶段采用低温轧制技术，开轧温度831℃，终轧温度797℃；
冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行在线淬火冷却至室温，冷却速率33℃/s；
热处理工序：控轧控冷后钢板入炉进行离线回火热处理，回火温度602℃，在炉时间187min。
钢板力学性能为：屈服强度943MPa，抗拉强度972MPa，断后伸长率19%，-60℃横向冲击功Akv：175J、176J、131J，钢板预热100℃焊接后未发现根部和表面裂纹现象。
综上可知，本发明制备的70mm及以下厚度水电工程用1000MPa级高强钢板，如图1，钢板组织为回火索氏体及极少量回火马氏体，其屈服强度在923-953MPa，抗拉强度在969-981MPa，断后伸长率在16%-19%之间，-60℃冲击功不小于100J，最厚70mm钢板在预热100℃焊接后未发现根部和表面裂纹现象。
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 (6)

1.一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，其特征在于：生产工序包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、控制冷却工序、热处理工序，无需进行离线淬火热处理，具体要求如下：
炼钢工序：按照设计的化学成分冶炼钢水并连铸成板坯，连铸采用动态轻压下、电磁搅拌技术，连铸板坯中心偏析不超过C1.0级；
加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数10.0-16.0min/cm，加热温度1180-1220℃；
轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧采用高温大压下技术，即最后2道次压下量≥35mm，轧制终了温度≥1000℃；第二阶段采用低温轧制技术，开轧温度800-840℃，终轧温度760-800℃；
冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行在线淬火冷却至室温，冷却速率25-35℃/s；
热处理工序：控轧控冷后钢板入炉进行离线回火热处理，回火温度580-610℃，在炉时间按2.5-4.0min/mm计算。
2.根据权利要求1所述的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，其特征在于：钢板化学成分及重量百分比为：C：0.07%-0.09%，Mn：0.90%-1.40%，Si：0.10%-0.50%，P≤0.012%，S≤0.003%，V：0.040%-0.060%，Ti：0.010%-0.020%，Alt：0.010%-0.060%，Ni：0.80%-1.30%，Cr：0.40%-0.60%，Mo：0.40%-0.70%，Pcm＜0.25%，其余部分为Fe和杂质。
3.根据权利要求2所述的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，其特征在于：钢板化学成分及重量百分比为：C：0.07%-0.08%，Mn：1.11%-1.30%，Si：0.20%-0.50%，P≤0.012%，S≤0.003%，V：0.040%-0.050%，Ti：0.010%-0.020%，Alt：0.010%-0.060%，Ni：1.21%-1.30%，Cr：0.51%-0.60%，Mo：0.40%-0.60%，Pcm＜0.24%，其余部分为Fe和杂质。
4.根据权利要求2所述的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，其特征在于：钢板化学成分及重量百分比为：C：0.08%-0.09%，Mn：0.90%-1.10%，Si：0.10%-0.40%，P≤0.012%，S≤0.003%，V：0.050%-0.060%，Ti：0.010%-0.020%，Alt：0.010%-0.060%，Ni：0.90%-1.20%，Cr：0.40%-0.50%，Mo：0.40%-0.50%，Pcm＜0.25%，其余部分为Fe和杂质。
5.根据权利要求1所述的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，其特征在于：钢板的最大厚度为70mm。
6.根据权利要求1所述的一种水电工程用1000MPa级高强钢板的生产方法，其特征在于：钢板的金相组织为回火索氏体及极少量回火马氏体。
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