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

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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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