CN113652607A - 一种1000MPa级调质型水电用钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种1000MPa级调质型水电用钢板及其生产方法，涉及钢铁生产技术领域，其化学成分及重量百分比为：C：0.08%～0.11%，Mn：1.00%～1.50%，Si：0.10%～0.50%，P≤0.012%，S≤0.003%，Alt：0.050%～0.080%，V：0.040%～0.060%，Ti：0.008%～0.020%，Ni：1.00%～1.70%，Cr：0.30%～0.60%，Mo：0.40%～0.60%，B：0.001%～0.002%，Pcm≤0.26%，其余部分为Fe和杂质。获得了一种1000MPa级调质型水电用钢板，钢板最大厚度达56mm，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，由于低碳含量、焊接冷裂纹敏感系数Pcm≤0.26%，可实现钢板的较低预热温度使用，提高了水电工程项目施工现场的焊接质量和焊接效率。

Description

一种1000MPa级调质型水电用钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种1000MPa级调质型水电用钢板及其生产方法。
背景技术
随着清洁能源的开发与利用，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。
CN 108315541 B公开了“一种不大于48mm厚1000MPa级水电用钢板的GB-Q&T生产方法”，钢板成分设计C：0.12%～0.18%，Cu：0.02%～0.20%，Nb：0.08%～0.15%，成分设计中添加Cu合金，且Nb元素含量较高，合金成本高；因成分设计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，影响工程现场生产效率。
CN 108385034 B公开了“一种不大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的LGB-Q&T方法”，成分设计C：0.12%～0.21%，Cu：0.02%～0.20%，Nb：0.03%～0.10%，成分设计中添加Cu、Nb等合金，合金成本高；该发明控轧后的钢板需水冷至400～600℃，要求冷却速率为10～25℃/s，对在线冷却装备要求非常高，生产工艺控制难度非常大；因成分设计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，影响工程现场生产效率。
现有的1000MPa级水电钢板，为保证钢板Q+T热处理后高强度要求，一般采用C≥0.12%设计，以及Nb、V、Ti、Ni、Cr、Mo、Cu合金复合添加方式，合金种类多、合金成本高，且导致钢种Pcm值达0.26%以上，钢板焊接前需采用较高的预热温度，工程现场施工效率低。另外，现有采用DQ+T热处理工艺生产的1000MPa级高强钢板，可以降低C含量至0.12%以下，但该工艺对轧机装备的低温轧制能力、在线冷却装备的冷却速率等要求非常高，轧制生产效率偏低，且厚板生产工艺控制难度非常大，且质量稳定性难以完全受控。
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1000MPa级调质型水电用钢板，其化学成分及重量百分比为：C：0.08%～0.11%，Mn：1.00%～1.50%，Si：0.10%～0.50%，P≤0.012%，S≤0.003%，Alt：0.050%～0.080%，V：0.040%～0.060%，Ti：0.008%～0.020%，Ni：1.00%～1.70%，Cr：0.30%～0.60%，Mo：0.40%～0.60%，B：0.001%～0.002%，Pcm≤0.26%，其余部分为Fe和杂质。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种1000MPa级调质型水电用钢板，其化学成分及重量百分比为：C：0.08%～0.10%，Mn：1.20%～1.50%，Si：0.15%～0.50%，P≤0.012%，S≤0.003%，Alt：0.050%～0.070%，V：0.040%～0.060%，Ti：0.008%～0.020%，Ni：1.00%～1.20%，Cr：0.30%～0.60%，Mo：0.40%～0.60%，B：0.001%～0.002%，Pcm≤0.25%，其余部分为Fe和杂质。
前所述的一种1000MPa级调质型水电用钢板，其化学成分及重量百分比为：C：0.10%～0.11%，Mn：1.00%～1.20%，Si：0.20%～0.50%，P≤0.012%，S≤0.003%，Alt：0.050%～0.070%，V：0.040%～0.060%，Ti：0.008%～0.020%，Ni：1.21%～1.70%，Cr：0.40%～0.60%，Mo：0.40%～0.60%，B：0.001%～0.002%，Pcm≤0.26%，其余部分为Fe和杂质。
本发明的另一目的在于提供一种1000MPa级调质型水电用钢板的生产方法，包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、热处理工序，具体为：
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，连铸板坯中心偏析在C1.0级以下；
加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数10.0～14.0min/cm，加热温度1180～1220℃，保证铸坯加热均匀性；
轧制工序：采用两阶段控轧工艺，第一阶段总压下率≥60%，轧制终了温度≥1000℃；第二阶段采用低温轧制技术，开轧温度840～880℃，终轧温度810～850℃，第一阶段总压下率≥40%；轧制后的钢板在空气中冷却至室温；
热处理工序：钢板入炉进行离线调质热处理，其中淬火温度880～930℃，在炉时间1.5～2.0 min/mm；回火温度600～640℃，在炉时间2.5～4.0 min/mm。
前所述的一种1000MPa级调质型水电用钢板的生产方法，钢板最大厚度为56mm。
前所述的一种1000MPa级调质型水电用钢板的生产方法，钢板金相组织为回火索氏体及少量回火马氏体。
本发明的有益效果是：
（1）本发明采用低碳包晶钢、Ni+Cr+Mo合金化设计，V+Ti微合金化，以及较高Al元素、微量B元素共同作用来提高钢板淬透性，不添加Nb、Cu等合金，在保证性能的基础上，结合化学成分中C、Si、Mn、Al、V、Ti、B、Ni、Cr、Mo等基础元素对于改善钢种强度和影响钢种韧性的综合作用；
（2）本发明中两阶段控制轧制后钢板在空气中冷却，最后经离线淬火+高温回火热处理后，获得了一种1000MPa级调质型水电用钢板，钢板最大厚度达56mm，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；
（3）本发明中由于低碳含量、焊接冷裂纹敏感系数Pcm≤0.26%，可实现钢板的较低预热温度使用，提高了水电工程项目施工现场的焊接质量和焊接效率；
（4）本发明对生产装备要求不高，生产工艺简单，可实现钢板的高效生产，经济效益好，预计吨钢毛利1000元/吨以上；
（5）本发明中通过添加较高的Al元素（0.05%～0.08%）和Ti元素一起，减缓B的氮化过程，阻碍BN的析出，充分发挥自由硼在原始奥氏体晶界析出，从而提高钢板淬透性，实现了降低C含量至0.12%以下、减少合金种类和含量的情况下，仍可获得了较高强度。
附图说明
图1为实施例3钢板1/4厚度的显微组织。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种1000MPa级调质型水电用钢板的生产方法，厚度为24mm，包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、热处理工序，具体为：
炼钢工序：成分含量(wt)为：C：0.09%、Mn：1.34%、P：0.008%、S：0.002%、Si：0.21%、Alt：0.056%、V：0.047%、Ti：0.015%、Ni：1.18%、Cr：0.51%、Mo：0.51%、B：0.0011%，Pcm：0.25%，其余为Fe和杂质，按照上述成分冶炼，连铸工艺采用动态轻压下、电磁搅拌技术，浇注为260mm连铸板坯，铸坯中心偏析C1.0级；
加热工序：加热工艺为其钢坯的加热系数10.8min/cm，加热温度1187℃；
轧制工序：采用两阶段控轧工艺，第一阶段总压下率≥70%，轧制终了温度1022℃；第二阶段开轧温度为878℃，终轧温度为836℃，第二阶段总压下率≥60%；轧制后的钢板在空气中冷却；
热处理工序：钢板入炉进行离线调质热处理，其中淬火温度895℃，在炉时间41min；回火温度631℃，在炉时间82min；
本24mm 规格1000MPa级调质型水电用钢板，力学性能为：屈服强度964MPa，抗拉强度979MPa，断后伸长率17%，-60℃横向冲击功Akv：141、136、186J。
实施例2
本实施例提供的一种1000MPa级调质型水电用钢板的生产方法，厚度为48mm，包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、热处理工序，具体为：
炼钢工序：成分含量(wt)为：C：0.10%、Mn：1.17%、P：0.007%、S：0.003%、Si：0.23%、Alt：0.052%、V：0.051%、Ti：0.013%、Ni：1.25%、Cr：0.53%、Mo：0.47%、B：0.0015%，Pcm：0.26%，其余为Fe和杂质，按照上述成分冶炼，连铸工艺采用动态轻压下、电磁搅拌技术，浇注为320mm连铸板坯，铸坯中心偏析C0.5级；
加热工序：加热工艺为其钢坯的加热系数11.7min/cm，加热温度1204℃；
轧制工序：采用两阶段控轧工艺，第一阶段总压下率≥60%，轧制终了温度1019℃；第二阶段开轧温度为851℃，终轧温度为825℃，第二阶段总压下率≥50%；轧制后的钢板在空气中冷却；
热处理工序：钢板入炉进行离线调质热处理，其中淬火温度901℃，在炉时间88min；回火热处理，回火温度618℃，在炉时间153min。
本48mm 规格1000MPa级调质型水电用钢板，力学性能为：屈服强度911MPa，抗拉强度986MPa，断后伸长率17.5%，-60℃横向冲击功Akv：106、111、122J。
实施例3
本实施例提供的一种1000MPa级调质型水电用钢板的生产方法，厚度为56mm，包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、热处理工序，具体为：
炼钢工序：成分含量(wt)为：C：0.11%、Mn：1.03%、P：0.006%、S：0.001%、Si：0.18%、Alt：0.063%、V：0.058%、Ti：0.016%、Ni：1.52%、Cr：0.48%、Mo：0.44%、B：0.0013%,Pcm：0.26%，其余为Fe和杂质，按照上述成分冶炼，连铸工艺采用动态轻压下、电磁搅拌技术，浇注为260mm连铸板坯，铸坯中心偏析C1.0级；
加热工序：加热工艺为其钢坯的加热系数11.3min/cm，加热温度1209℃；
轧制工序：采用两阶段控轧工艺，第一阶段总压下率≥60%，轧制终了温度1017℃；第二阶段开轧温度为832℃，终轧温度为813℃，第二阶段总压下率≥40%；轧制后的钢板在空气中冷却；
热处理工序：钢板入炉进行离线调质热处理，其中淬火温度913℃，在炉时间102min；回火热处理，回火温度607℃，在炉时间175min。
本56mm 规格1000MPa级调质型水电用钢板，力学性能为：屈服强度975MPa，抗拉强度990MPa，断后伸长率15.5%，-60℃横向冲击功Akv：107、147、150J。
从实施例1～3可以看出，本发明56mm及以下厚度1000MPa级调质型水电用钢板，如图1，钢板金相组织为回火索氏体及少量回火马氏体，其屈服强度在911～975MPa，抗拉强度在979～990MPa，断后伸长率在15.5%～17.5%之间，-60℃横向冲击功不小于100J。
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1000MPa级调质型水电用钢板，其特征在于：其化学成分及重量百分比为：C：0.08%～0.11%，Mn：1.00%～1.50%，Si：0.10%～0.50%，P≤0.012%，S≤0.003%，Alt：0.050%～0.080%，V：0.040%～0.060%，Ti：0.008%～0.020%，Ni：1.00%～1.70%，Cr：0.30%～0.60%，Mo：0.40%～0.60%，B：0.001%～0.002%，Pcm≤0.26%，其余部分为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的一种1000MPa级调质型水电用钢板，其特征在于：其化学成分及重量百分比为：C：0.08%～0.10%，Mn：1.20%～1.50%，Si：0.15%～0.50%，P≤0.012%，S≤0.003%，Alt：0.050%～0.070%，V：0.040%～0.060%，Ti：0.008%～0.020%，Ni：1.00%～1.20%，Cr：0.30%～0.60%，Mo：0.40%～0.60%，B：0.001%～0.002%，Pcm≤0.25%，其余部分为Fe和杂质。
3.根据权利要求1所述的一种1000MPa级调质型水电用钢板，其特征在于：其化学成分及重量百分比为：C：0.10%～0.11%，Mn：1.00%～1.20%，Si：0.20%～0.50%，P≤0.012%，S≤0.003%，Alt：0.050%～0.070%，V：0.040%～0.060%，Ti：0.008%～0.020%，Ni：1.21%～1.70%，Cr：0.40%～0.60%，Mo：0.40%～0.60%，B：0.001%～0.002%，Pcm≤0.26%，其余部分为Fe和杂质。
4.一种1000MPa级调质型水电用钢板的生产方法，其特征在于：应用于权利要求1-3任意一项，包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、热处理工序，具体为：
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，连铸板坯中心偏析在C1.0级以下；
加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数10.0～14.0min/cm，加热温度1180～1220℃，保证铸坯加热均匀性；
轧制工序：采用两阶段控轧工艺，第一阶段总压下率≥60%，轧制终了温度≥1000℃；第二阶段采用低温轧制技术，开轧温度840～880℃，终轧温度810～850℃，第一阶段总压下率≥40%；轧制后的钢板在空气中冷却至室温；
热处理工序：钢板入炉进行离线调质热处理，其中淬火温度880～930℃，在炉时间1.5～2.0 min/mm；回火温度600～640℃，在炉时间2.5～4.0 min/mm。
5.根据权利要求4所述的一种1000MPa级调质型水电用钢板的生产方法，其特征在于：钢板最大厚度为56mm。
6.根据权利要求4所述的一种1000MPa级调质型水电用钢板的生产方法，其特征在于：钢板金相组织为回火索氏体及少量回火马氏体。
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