CN114134301A - 一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法 - Google Patents

一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，涉及钢铁生产技术领域，化学成分及质量百分比为：C：0.08%‑0.16%，Si≤0.60%，Mn：0.65%‑1.80%，P≤0.01%，S≤0.002%，Ni≤3.60%，Cr≤0.60%，Cu：0.01%‑0.10%，Alt≤0.20%，Nb：0.01%‑0.07%，Mo≤0.80%，V：0.02%‑0.09%，Ti≤0.12%，B≤0.004%，余量为Fe。采用两火次轧制工艺，避免在奥氏体部分再结晶区轧制，从而消除了混晶组织的产生，同时晶粒细小，组织均匀，有效地保证了钢的强度、塑性和低温冲击韧性。

Description

一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法
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级水电用钢板的两火次轧制方法。
背景技术
水电站所用钢材的性能要求越来越严苛，且用钢量逐渐增加。基础建设用钢、金属结构用钢、压力管道用钢和水轮机用钢是水电站主要使用的钢材。水电用钢就是指压力管道用钢，压力钢管是水电工程中抽水蓄能的主要部分之一，用于厂坝内的引水压力管道以及肋板、岔管和蜗壳等辅助设施。随着大容量抽水蓄能电站的兴建，高水头、大直径、高HD值的压力管道的需求量也将逐渐增加。为了减少压力钢管、蜗壳、岔管的壁厚，降低施工和焊接的难度，对水电用钢板提出了抗拉强度达到1000MPa级别的更高要求。
申请号为201410810301.0的专利提出一种屈服强度900-1000MPa级调质高强钢及其生产方法，采用一火次轧制和离线淬火+回火工艺，生产出钢板屈服强度为900-1080MPa，抗拉强度为950-1200MPa，延伸率＞10%，-40℃冲击功大于40J。虽然该调质高强钢在强度上达到1000MPa级水电用钢板的要求，但是其延伸率和低温冲击韧性不满足要求，另外该钢种在厚度规格上未写明，且其实施例中厚度规格仅为10mm。
申请号为201310136229.3的专利提出一种屈服强度960MPa级超高强钢板及其制备方法，采用一火次轧制、直接淬火和回火，获得细化的回火马氏体或下贝氏体组织。钢板的屈服强度≥980MPa，抗拉强度≥1020MPa，延伸率≥13.5%，-40℃冲击功≥125J。因此，该钢种的综合力学性能无法满足1000 MPa级水电用钢板的使用要求。
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级水电用钢板的两火次轧制方法，包括以下步骤：
（1）冶炼
采用复合喷吹脱硫工艺进行铁水预处理，之后转炉冶炼，再送入LF精炼炉精炼和RH精炼炉中进行真空脱气处理；
（2）连铸
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，最终得到连铸坯；
（3）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1200-1250℃，出炉温度为1180-1220℃；
（4）粗除鳞
利用高压水除鳞，去除板坯表面的氧化铁皮；
（5）第一火次轧制和冷却
利用4700mm四辊轧机进行奥氏体再结晶区控制轧制，开轧温度为1150-1170℃，终轧温度为1050-1090℃，轧制道次为3-5，终轧厚度150-180mm；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为10-30℃/s；
（6）板坯加热
采用上、下加热的步进梁式加热炉，板坯加热温度为1200-1250℃，出炉温度为1180-1220℃；
（7）第二火次轧制和冷却
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1140-1165℃，终轧温度1050-1080℃，轧制道次为3-6；奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为880-915℃，终轧温度830-850℃，轧制道次3-8；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为15-40℃/s；
（8）调质处理
第二火次轧制和冷却后的钢板进行离线再加热淬火+高温回火热处理，淬火温度为850-940℃，回火温度为600-670℃。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，步骤（1），铁水包内复合喷吹石灰粉和镁粉。
前所述的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，步骤（2），连铸坯的化学成分及质量百分比为：C：0.08%-0.16%，Si≤0.60%，Mn：0.65%-1.80%，P≤0.01%，S≤0.002%，Ni≤3.60%，Cr≤0.60%，Cu：0.01%-0.10%，Alt≤0.20%，Nb：0.01%-0.07%，Mo≤0.80%，V：0.02%-0.09%，Ti≤0.12%，B≤0.004%，余量为Fe。
前所述的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，步骤（2），连铸坯的化学成分及质量百分比为：C：0.10%-0.12%，Si：0.20%-0.40%，Mn：1.20%-1.40%，P≤0.01%，S≤0.002%，Ni：1.30%-1.50%，Cr：0.30%-0.50%，Cu：0.01%-0.10%，Alt≤0.20%，Nb：0.01%-0.04%，Mo：0.30%-0.50%，V：0.03%-0.06%，Ti≤0.12%，B：0.0015%-0. 0.0035%，余量为Fe。
前所述的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，步骤（2），连铸坯的化学成分及质量百分比为：C：0.11%-0.13%，Si：0.15%-0.30%，Mn：1.05%-1.20%，P≤0.01%，S≤0.002%，Ni：1.30%-1.70%，Cr≤：0.30%-0.50%，Cu：0.01%-0.10%，Alt≤0.20%，Nb：0.02%-0.05%，Mo：0.40%-0.60%，V：0.04%-0.06%，Ti：0.01%-0.03%，B：0.0015%-0. 0.0035%，余量为Fe。
前所述的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，。步骤（2），连铸坯的厚度为300mm或320mm。
前所述的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，钢板的金相组织包括回火索氏体+少量的回火马氏体。
本发明的有益效果是：
（1）本发明采用两火次轧制工艺，避免在奥氏体部分再结晶区轧制，从而消除了混晶组织的产生，同时晶粒细小，组织均匀，有效地保证了钢的强度、塑性和低温冲击韧性；
（2）本发明获得综合力学性能优良的1000MPa级水电用钢板，屈服强度(横向)≥865MPa，抗拉强度(横向)为930-1130MPa，延伸率(横向)≥15%，-60℃V型冲击功(横向)≥47J，冷弯合格。
附图说明
图1为第一火次轧制和冷却后的钢板金相组织图片；
图2为第二火次轧制和冷却后的钢板金相组织图片。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，包括以下步骤：
（1）冶炼：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，再送入LF精炼炉精炼和RH精炼炉中进行真空脱气处理；
（2）连铸：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，最终得到厚度为300mm的连铸坯，其化学成分按重量百分比为：C：0.11%，Si：0.32%，Mn：1.10%，P：0.008%，S：0.001%，Ni：1.37%，Cr：0.33%，Cu：0.01%，Alt：0.05%，Nb：0.015%，Mo：0.37%，V 0.04%，Ti：0.03%，B：0.001%，余量为Fe；
（3）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℃，出炉温度为1200℃；
（4）粗除鳞：利用高压水除鳞，去除板坯表面的氧化铁皮；
（5）第一火次轧制和冷却：利用4700mm四辊轧机进行奥氏体再结晶区控制轧制，开轧温度为1160℃，终轧温度为1080℃，轧制道次为5，终轧厚度150mm；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为23℃/s；
（6）板坯加热：采用上、下加热的步进梁式加热炉，板坯加热温度为1220℃，出炉温度为1200℃；
（7）第二火次轧制和冷却：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1050℃，轧制道次为5；奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为900℃，终轧温度840℃，轧制道次4，终轧厚度30mm。轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为35℃/s；
（8）调质处理：两火次轧制和冷却后的钢板进行离线再加热淬火+高温回火热处理，淬火温度为920℃，回火温度为630℃。
钢板的屈服强度(横向)为980MPa，抗拉强度(横向)为1007MPa，断后伸长率(横向)19.1%，-60℃V型冲击功(横向)161J，冷弯合格。如图1所示，经过两火次轧制和调质处理后，钢板的显微组织主要是回火索氏体+少量的回火马氏体。
实施例2
本实施例提供的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，包括以下步骤：
（1）冶炼：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，再送入LF精炼炉精炼和RH精炼炉中进行真空脱气处理；
（2）连铸：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，最终得到厚度为300mm的连铸坯，其化学成分按重量百分比为：C：0.11%，Si：0.32%，Mn：1.10%，P 0.008%，S：0.001%，Ni：1.37%，Cr：0.33%，Cu：0.01%，Alt：0.05%，Nb：0.015%，Mo：0.37%，V：0.04%，Ti：0.03%，B：0.001%，余量为Fe；
（3）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℃，出炉温度为1210℃；
（4）粗除鳞：利用高压水除鳞，去除板坯表面的氧化铁皮；
（5）第一火次轧制和冷却：利用4700mm四辊轧机进行奥氏体再结晶区控制轧制，开轧温度为1155℃，终轧温度为1070℃，轧制道次为5，终轧厚度150mm；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为20℃/s；
（6）板坯加热：采用上、下加热的步进梁式加热炉，板坯加热温度为1230℃，出炉温度为1210℃；
（7）第二火次轧制和冷却：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1073℃，轧制道次为4；奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为910℃，终轧温度850℃，轧制道次4，终轧厚度48mm；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为30℃/s；
（8）调质处理：两火次轧制和冷却后的钢板进行离线再加热淬火+高温回火热处理，淬火温度为920℃，回火温度为630℃。
钢板的屈服强度(横向)为925MPa，抗拉强度(横向)为949MPa，断后伸长率(横向)18.0%，-60℃V型冲击功(横向)132J，冷弯合格。如图2所示，经过两火次轧制和调质处理后，钢板的显微组织主要是回火索氏体+少量的回火马氏体。
实施例3
本实施例提供的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，包括以下步骤：
（1）冶炼：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，再送入LF精炼炉精炼和RH精炼炉中进行真空脱气处理；
（2）连铸：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，最终得到厚度为320mm的连铸坯，其化学成分按重量百分比为：C：0.11%，Si：0.32%，Mn：1.10%，P：0.008%，S：0.001%，Ni：1.37%，Cr：0.33%，Cu：0.01%，Alt：0.05%, Nb：0.015%，Mo：0.37%，V：0.04%，Ti：0.03%，B：0.001%，余量为Fe；
（3）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℃，出炉温度为1200℃；
（4）粗除鳞：利用高压水除鳞，去除板坯表面的氧化铁皮；
（5）第一火次轧制和冷却：利用4700mm四辊轧机进行奥氏体再结晶区控制轧制，开轧温度为1170℃，终轧温度为1080℃，轧制道次为4，终轧厚度180mm；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为15℃/s；
（6）板坯加热：采用上、下加热的步进梁式加热炉，板坯加热温度为1230℃，出炉温度为1210℃；
（7）第二火次轧制和冷却：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1058℃，轧制道次为4；奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为902℃，终轧温度842℃，轧制道次4，终轧厚度60mm；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为27℃/s；
（8）调质处理：第二火次轧制和冷却后的钢板进行离线再加热淬火+高温回火热处理，淬火温度为930℃，回火温度为650℃。
钢板的屈服强度(横向)为909MPa，抗拉强度(横向)为947MPa，断后伸长率(横向)17.5%，-60℃V型冲击功(横向)117J，冷弯合格。通过显微组织分析，钢板经过两火次轧制和调质处理后，其显微组织主要是回火索氏体+少量的回火马氏体。
实施例4
本实施例提供的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，包括以下步骤：
（1）冶炼：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，再送入LF精炼炉精炼和RH精炼炉中进行真空脱气处理；
（2）连铸：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，最终得到厚度为320mm的连铸坯，其化学成分按重量百分比为：C：0.15%，Si：0.47%，Mn：1.54%，P：0.008%，S：0.001%，Ni：2.14%，Cr：0.27%，Cu：0.02%，Alt：0.09%，Nb：0.01%，Mo：0.38%，V：0.04%，Ti：0.04%，B：0.001%，余量为Fe；
（3）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1200℃，出炉温度为1185℃；
（4）粗除鳞：利用高压水除鳞，去除板坯表面的氧化铁皮；
（5）第一火次轧制和冷却：利用4700mm四辊轧机进行奥氏体再结晶区控制轧制，开轧温度为1152℃，终轧温度为1060℃，轧制道次为4，终轧厚度180mm；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为15℃/s；
（6）板坯加热：采用上、下加热的步进梁式加热炉，板坯加热温度为1220℃，出炉温度为1200℃；
（7）第二火次轧制和冷却：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1067℃，轧制道次为4；奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为895℃，终轧温度850℃，轧制道次4，终轧厚度60mm；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为25℃/s；
（8）调质处理：第二火次轧制和冷却后的钢板进行离线再加热淬火+高温回火热处理，淬火温度为930℃，回火温度为650℃。
钢板的屈服强度(横向)为968MPa，抗拉强度(横向)为989MPa，断后伸长率(横向)17.1%，-60℃V型冲击功(横向)104J，冷弯合格。通过显微组织分析，钢板经过两火次轧制和调质处理后，其显微组织主要是回火索氏体+少量的回火马氏体。
实施例5
本实施例提供的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，包括以下步骤：
（1）冶炼：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，再送入LF精炼炉精炼和RH精炼炉中进行真空脱气处理；
（2）连铸：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，最终得到厚度为300mm的连铸坯，其化学成分按重量百分比为：C：0.09%，Si：0.28%，Mn：0.87%，P：0.008%，S：0.001%，Ni：1.46%，Cr：0.48%，Cu：0.03%，Alt：0.10%, Nb：0.02%，Mo：0.28%，V：0.03%，Ti：0.003%，B：0.002%，余量为Fe；
（3）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℃，出炉温度为1200℃；
（4）粗除鳞：利用高压水除鳞，去除板坯表面的氧化铁皮；
（5）第一火次轧制和冷却：利用4700mm四辊轧机进行奥氏体再结晶区控制轧制，开轧温度为1167℃，终轧温度为1084℃，轧制道次为5，终轧厚度150mm；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为23℃/s；
（6）板坯加热：采用上、下加热的步进梁式加热炉，板坯加热温度为1250℃，出炉温度为1220℃；
（7）第二火次轧制和冷却：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1065℃，轧制道次为6；奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为910℃，终轧温度837℃，轧制道次6，终轧厚度16mm；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为37℃/s；
（8）调质处理：两火次轧制和冷却后的钢板进行离线再加热淬火+高温回火热处理，淬火温度为890℃，回火温度为630℃。
本实施例钢板的屈服强度(横向)为981MPa，抗拉强度(横向)为1007MPa，断后伸长率(横向)18.7%，-60℃V型冲击功(横向)158J，冷弯合格。通过显微组织分析，钢板经过两火次轧制和调质处理后，其显微组织主要是回火索氏体+少量的回火马氏体。
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 (7)

1.一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）冶炼
采用复合喷吹脱硫工艺进行铁水预处理，之后转炉冶炼，再送入LF精炼炉精炼和RH精炼炉中进行真空脱气处理；
（2）连铸
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，最终得到连铸坯；
（3）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1200-1250℃，出炉温度为1180-1220℃；
（4）粗除鳞
利用高压水除鳞，去除板坯表面的氧化铁皮；
（5）第一火次轧制和冷却
利用4700mm四辊轧机进行奥氏体再结晶区控制轧制，开轧温度为1150-1170℃，终轧温度为1050-1090℃，轧制道次为3-5，终轧厚度150-180mm；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为10-30℃/s；
（6）板坯加热
采用上、下加热的步进梁式加热炉，板坯加热温度为1200-1250℃，出炉温度为1180-1220℃；
（7）第二火次轧制和冷却
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1140-1165℃，终轧温度1050-1080℃，轧制道次为3-6；奥氏体未再结晶区控制轧制的开轧温度为880-915℃，终轧温度830-850℃，轧制道次3-8；轧后利用超快冷装置快速水冷至室温，冷却速率为15-40℃/s；
（8）调质处理
第二火次轧制和冷却后的钢板进行离线再加热淬火+高温回火热处理，淬火温度为850-940℃，回火温度为600-670℃。
2.根据权利要求1所述的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，其特征在于：所述步骤（1），铁水包内复合喷吹石灰粉和镁粉。
3.根据权利要求1所述的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，其特征在于：所述步骤（2），连铸坯的化学成分及质量百分比为：C：0.08%-0.16%，Si≤0.60%，Mn：0.65%-1.80%，P≤0.01%，S≤0.002%，Ni≤3.60%，Cr≤0.60%，Cu：0.01%-0.10%，Alt≤0.20%，Nb：0.01%-0.07%，Mo≤0.80%，V：0.02%-0.09%，Ti≤0.12%，B≤0.004%，余量为Fe。
4.根据权利要求3所述的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，其特征在于：所述步骤（2），连铸坯的化学成分及质量百分比为：C：0.10%-0.12%，Si：0.20%-0.40%，Mn：1.20%-1.40%，P≤0.01%，S≤0.002%，Ni：1.30%-1.50%，Cr：0.30%-0.50%，Cu：0.01%-0.10%，Alt≤0.20%，Nb：0.01%-0.04%，Mo：0.30%-0.50%，V：0.03%-0.06%，Ti≤0.12%，B：0.0015%-0.0.0035%，余量为Fe。
5.根据权利要求3所述的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，其特征在于：所述步骤（2），连铸坯的化学成分及质量百分比为：C：0.11%-0.13%，Si：0.15%-0.30%，Mn：1.05%-1.20%，P≤0.01%，S≤0.002%，Ni：1.30%-1.70%，Cr≤：0.30%-0.50%，Cu：0.01%-0.10%，Alt≤0.20%，Nb：0.02%-0.05%，Mo：0.40%-0.60%，V：0.04%-0.06%，Ti：0.01%-0.03%，B：0.0015%-0. 0.0035%，余量为Fe。
6.根据权利要求1所述的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，其特征在于：所述步骤（2），连铸坯的厚度为300mm或320mm。
7.根据权利要求1所述的一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，其特征在于：钢板的金相组织包括回火索氏体+少量的回火马氏体。
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